수소시대를 위한 한화솔루션 초고압 수소탱크 기술 소개

수소시대를 위한

한화솔루션 초고압 수소탱크 기술 소개

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안녕하세요. 한화솔루션 첨단소재 부문 공식 블로그입니다. 한화솔루션 첨단소재 부문은 지난 해 12월 고압탱크 사업을 인수하여 신성장동력을 확보했는데요. 지금부터 미래 모빌리티 시장을 선도할 고압탱크 사업에 대해 한번 알아보겠습니다.

친환경 에너지원 #수소연료전지

 

▲오아시스(Oasis)를 컨셉으로 제작된 수소가스 충전기 (출처: BMW)

수소연료에 대해 들어보셨나요? 수소연료는 깨끗하고 안전한 에너지로써 미래의 핵심 에너지 역할을 잠재적으로 보유하고 있는 연료입니다. 일반적으로 물을 전기 분해 시키면 수소와 산소가 발생하는데요. 수소연료 전지는 반대로 수소와 공기중의 산소를 반응 시켜 물과 전기에너지를 얻어내는 원리 입니다. 이렇게 얻어낸 전기는 자동차나 선박을 움직이는 동력원으로 사용합니다. 

▲출처: 산업통상자원부 (삼정KMPG재구성)

청정 에너지원인 수소의 기술개발과 더불어 환경에 대한 세계적 인식변화에 따라 수소연료에 대한 수요는 꾸준히 증가했으며, 앞으로도 계속 증가세를 보일 전망입니다. 이미 수소의 생산과 저장, 운송에 대한 다양한 기술적 방법이 개발된 상태이고 수소차, 수소충전소 등 상용화 단계를 거치고 있는 분야도 등장했습니다.

 

▲출처: BMW 공식 홈페이지

그 중 수소연료를 이용한 수소자동차가 등장할 수 있었던 것은 수소를 고압으로 보관할 수 있는 연료탱크가 있었기 때문입니다. 수소연료탱크는 내부의 기체가 새어나가지 않도록 기밀성을 가져야 하며, 고압의 수소를 충전하기 때문에 충격과 충돌에 견뎌야 합니다. 한화솔루션 탱크사업팀의 고강도 초경량 연료탱크를 조금 더 자세히 알아보기 위해 유형별로 연료탱크의 특성에 대해 알아보도록 하겠습니다

Type-4 연료탱크 #변천사 

 

한화솔루션 탱크사업팀의 Type-4 탱크는 고강도 플라스틱 라이너에 탄소섬유를 감아 만든 초경량 복합소재입니다. 기존의 금속재질로 만든 Type-1 탱크에 비해 70% 정도 가볍기 때문에 수소연료를 사용하는 전지 차량이나 드론의 무게가 가벼워진다는 강점이 있습니다. 

▲Type-4 연료탱크 모식도

뿐만 아니라, 고압의 수소를 충전하면서 압력이 늘었다 줄었다 반복하는데 금속을 이용한 탱크의 경우 금속 피로도가 쌓이지만 Type-4 탱크는 복원력이 뛰어난 플라스틱 소재로 이루어져 있기 때문에 피로한도가 높다는 장점이 있습니다.

 

▲JEC ASIA 2019 출품작. 왼쪽부터 (1)수소탱크 (2)CNG탱크 (3)드론용 수소탱크

한화솔루션은 매년 JEC(복합소재 박람회)에 참가하여 우리의 우수한 기술과 새로운 사업품목을 선보이고 있습니다. 그 중에서 당당히 자리를 잡은 한화솔루션 탱크사업팀의 연료탱크는 많은 관람객들의 관심을 받았는데요. 수소연료에 대한 관심이 많아지고 있음을 알 수 있었습니다.

Type-4 탱크 #CNG 버스

▲Type-4 탱크를 사용한 CNG 버스

 

CNG 버스 안에 들어가는 연료탱크 역시 Type-4 연료탱크로 바뀌고 있는 추세입니다. 기존의 금속 탱크보다 가벼워 연비 개선, 주행성능 향상의 효과가 있고, 이는 연비상승으로 이어져 이산화탄소 등 배출되는 환경 유해물질의 감소 효과도 있습니다. 미래를 생각한다면 Type-4 CNG 탱크를 꼭 사용해야겠죠?

수소연료 활용분야 #상용차

▲출처: 현대상용차 공식 홈페이지 / Nikola corp 공식 홈페이지

수소연료전지를 이용한 트럭과 버스는 장거리 주행이 가능하고 특정 구간을 왕복하기 때문에 수소충전소의 제한을 크게 받지 않습니다. 수소전기 트럭분야의 선두주자인 미국의 니콜라모터스는 1회충전으로 약 2000km를 주행할 수 있는 운송용 차량을 선보이기도 했습니다. 친환경 에너지인 수소를 안전하게 저장하며 저장 용기의 경량화로 에너지 효율을 극대화 할 수 있는 수소탱크는 향후 수소산업 전반에 걸쳐 수소의 생산, 운송, 소비 단계에서 광범위 하게 사용될 것으로 생각됩니다.

수소연료 활용분야 #드론 / PAV(Personal Air Vehicle)

  

기존의 배터리 드론은 짧은 시간을 비행하기 때문에 이동거리나 활용에 제한이 있었던 반면 수소연료전지 드론의 경우 장시간 운행이 가능합니다. 수소는 중량 대비 에너지밀도가 높아 체공을 위해 소모되는 에너지가 많은 비행체의 에너지원으로 자리매김하고 있습니다. 원거리 비행을 활용한 물류, 건설, 농업, 시설점검 등 산업 전반에 걸쳐 그 활용방안이 증가하고 있습니다. 

▲출처 : Alaka‘i Technologies 수소전지 항공택시 '스카이'

또한 차세대 운송수단으로 주목 받고 있는 UAV(무인항공기)와 PAV(개인용항공기)의 발전에 있어서도 수소연료전지의 역할은 크다고 할 수 있습니다. 한화솔루션 탱크사업팀은 수소연료를 가볍고 안전하게 담아주는 수소연료탱크를 공급함으로써 친환경 연료사업에 동참하고 있습니다.

수소연료 활용분야 #선박

  

▲출처: water-go-round 공식 홈페이지

수소연료탱크는 무공해, 초경량, 단순 교체가능, 유지∙보수의 용이함 등의 이유로 수소연료전지 기술의 상용화를 이끌어내는데 일조하고 있습니다. 또한 고압의 압축기체를 안전하고 견고하게 보관함에 있어 기술적으로 검증을 마쳤다고 하니 앞으로 수소연료를 사용하는 선박의 증가를 기대해 보아도 좋을 것 같아요.

수소운송 #Tube Skid(대용량 수소운송 솔루션)

 

가스를 생산하는 지역에서 소비하는 지역으로 운송하기 위해서는 파이프 라인을 이용하거나 압축 저장하여 운송하는 Tube Skid 모듈이 필요합니다. 수소를 운반하는 파이프라인은 건설 투자비용이 높고 특정한 경로를 벗어 날 수 없는 반면 Tube Skid를 사용한다면 원하는 곳 어디든 생산된 가스를 운송할 수 있습니다. 경량화된 Type-4용기는 높은 연비 및 운영 효율로 기존 금속 용기로 제작된 Tube Skid를 빠르게 대체할 것으로 예상됩니다. 

지금까지 한화솔루션 탱크사업팀의 CNG 탱크와 수소탱크에 대해 알아보았는데요. 앞으로 미래 모빌리티 시장을 선도할 수소연료전지 발전과 한화솔루션의 수소탱크 기술에 많은 관심과 응원 부탁드리겠습니다.

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