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액화수소의 증발량이 없는 장기 저장기술

C04

Long-term storage technology without evaporation of liquid hydrogen

TRL5:실험실규모검증 및 시작품제작

한줄 기술 요약

  • 액화수소 저장 용기 안에서 기화되는 수소를 자동으로 다시 액체로 만드는 기술
  • 열침입에 의해 수소가 기화되더라도 극저온 냉각을 통해 다시 100% 재응축하여 액화수소로 보관
  • 연구원에서 축적된 극저온 냉각 기술을 응용하여 액화수소를 효과적으로 생산하고, 안전하게 장기간 저장할 수 있게 만드는 증발량이 없는 ‘제로 보일 오프(Zero Boil-off)‘기술 임

개발배경 및 해결과제

‘액체수소’는 수소가스를 극저온도로 냉각하여 액화한 것. 부피는 기체수소 대비 1/800로 보관 안전성이 높고, 운송 효율도  7배 이상 높음

하지만 액체수소는 –253도라는 매우 낮은 온도에서 생산되므로, 아주 조금이라도 온도 상승 등 변화시 다시 기화가 되어 증발됨.

즉, 생산도 중요하지만 저장이 더욱 어려움. 특히 액체수소의 장기 보관 혹은 이송 시에 많은 어려움이 상존.

기술의 우수성 1,2

[특장점1]

  • 생산량 증가를 위한 극저온 냉동기 2대 결합형 및 냉동기 자동제어 구조
  • 액화수소조열침입 최소화용 액체질소 재킷포함

[특장점2]

  • 수소 가스의 온도를 내리기 위한 예비 냉각 장치 (프리 쿨러) 도입
  • 프리 쿨러 및 열교환기에 오소-파라 수소 상전이를 위한 촉매장치 도입

    기술의 우수성 3

    [특장점3]

    • 촉매의 불순물을 제거하기 위해 고온으로 가열하는 과정에서의 수소 폭발을 방지하고 부품을 분리하지 않는 구조의 촉매 불순물 제거 장치 구성

        기술완성도-TRL5

         

        • (현재) 액체질소 프리 쿨러, 열교환기 (히트 파이프) 적용 설계

         

        • (향후) 세부 기능 업그레이드 후 파일럿 규모 시작품 제작 추진 예정

        적용 분야 -1

        • [1순위] 액화수소 트레일러 

        적용 분야 -2

        • [2순위] 수소 드론

        적용 분야 -3

        • [3순위] 수소 충전시스템

        관련특허 / 연구성과

        • 출원(10-2020-0151559)응축형 수소 액화 장치
        • 출원(10-2021-01455053)오소-파라 상전이 촉매 리프레시 장치… 수소 액화 장치 및 촉매에 흡착된 불순물을 제거하는 리프레시 법

        시장전망

        • 해외) 2020년 세계 수소 시장이 3,000조 규모, 2027년까지 액화 수소 시장이 6조원 규모
        • (국내) 국내 수소 출하액은 `14년 9,555억원에서 `18년 1.2조원으로 증가 (CAGR 7.1%)