바스프, 스타게이트 하이드로젠 전해조 스택에 울트라손 적용 :: 산업뉴스

울트라손 S가 적용된 알칼리 수전해 스택 / 사진. 바스프

글로벌 화학기업 바스프(BASF)가 지난 9월 15일(월), 전해조 전문기업 스타게이트 하이드로젠(Stargate Hydrogen)과의 협력을 통해 알칼리 수전해(Alkaline Water Electrolyzer, AWE) 스택 프레임에 고성능 열가소성 플라스틱 울트라손(Ultrason)을 적용했다고 발표했다. 이는 전통적으로 금속 소재에 의존하던 전해조 구조를 플라스틱 기반으로 전환한 시도로, 수소 생산의 효율성·경제성·안정성을 동시에 강화한다는 점에서 산업적 의미가 크다.

스타게이트 하이드로젠은 이번 협력을 통해 ‘스텔라(Stellar)’ 시리즈라는 차세대 가압형 알칼리 전해조 스택을 선보였다. 핵심은 니켈 등 금속 대신 바스프의 고성능 폴리설폰(PSU) 기반 소재 울트라손 S를 도입한 것이다. 이를 통해 스택은 기존 금속 대비 현저히 경량화됐으며, 내화학성·기계적 안정성·열가공성 등 플라스틱 고유의 특성을 적극 활용할 수 있게 됐다. 전해조는 장시간 운전이 가능하도록 설계됐으며, 유지보수 비용과 비가동 시간을 줄여 그린수소 생산의 경제성을 높였다.

울트라손 S는 바스프의 대표 고기능 플라스틱 브랜드 울트라손 계열 중 하나로, 극한의 알칼리 환경에서도 안정적인 물성을 유지한다. 특히 알칼리 전해조, 고분자 전해질막(PEM), 음이온 전해질막(AEM) 등 다양한 전해조 기술이 요구하는 특정 성능 조건을 충족할 수 있다. 높은 압축 강도는 전해조 운전 시 발생하는 높은 압력을 견딜 수 있게 하고, 사출 성형을 통한 설계 유연성은 금속이 충족하지 못하는 복잡한 구조 구현을 가능하게 한다. 이는 곧 경량화, 설계 최적화, 기능 통합으로 이어져 수전해 시스템 전체의 경쟁력을 끌어올린다.

이번 프로젝트는 단순히 새로운 소재를 적용한 수준에 그치지 않는다. 바스프는 소재 공급에 그치지 않고 부품 및 금형 설계, 최종 프레임 생산까지 전 과정에 걸쳐 스타게이트 하이드로젠을 지원했다. 이를 통해 단기적인 시제품 개발뿐 아니라 향후 대규모 양산과 시장 확대까지 고려한 협력 모델을 구축했다.

스타게이트 하이드로젠이 내놓은 스텔라 시리즈는 특히 중장거리 수소 운송, 철강 제조, 화학 산업 등 탈탄소화가 시급한 분야에서 활용도가 높다. 전해조가 높은 전류 밀도 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 설계됐기 때문이다.

이는 궁극적으로 대규모 수소 공급망 구축과 재생에너지 기반의 수소 생산 확대를 가능하게 하는 기술로 평가된다.

바스프 요헨 슈미트(Jochen Schmid) 울트라손 글로벌 사업개발 담당은 “울트라손은 고객이 그린수소 생산을 확대할 수 있도록 지원해, 궁극적으로 청정에너지 전환을 앞당기는 데 기여한다”라며, “혹독한 수전해 환경에서도 뛰어난 성능을 발휘해 다양한 전해조 기술과 응용 분야에 최적화된 소재”라고 강조했다.

스타게이트 하이드로젠의 마르코 비르케바우(Marko Virkebau) CEO도 “스타게이트 하이드로젠은 시스템 통합업체가 가장 유연하고 확장 가능한 기술을 활용할 수 있도록 전해조 스택을 제작한다”라며, “알칼리 수전해 기술의 강점에 바스프의 울트라손을 결합해 스텔라 전해조 시리즈의 성능을 극대화하고 비용을 절감했다”라고 설명했다.

울트라손은 폴리에테르설폰(Ultrason E), 폴리설폰(Ultrason S), 폴리페닐설폰(Ultrason P) 등 다양한 제품군으로 구성된다. 내화학성, 내열성, 기계적 강도가 요구되는 가혹한 환경에서 널리 활용되고 있으며, 물 여과막, 주방기기, 자동차 경량화 부품, 항공우주 소재 등에서도 이미 그 성능이 입증됐다.

특히 금속, 유리, 세라믹, 열경화성 수지를 대체할 수 있는 특성 덕분에 전해조 산업에서의 적용은 확장성이 더욱 크다.

바스프는 이번 협력을 통해 수소 전해조뿐 아니라 극지방, 심해 등 극한 환경에서 요구되는 계측·제어·정보 기술과의 접목도 모색하고 있다. 이는 단순히 전해조 분야에 국한된 혁신이 아니라, 향후 다양한 산업으로 파급 효과를 확대할 수 있는 기초가 될 전망이다.