가스기술공사가 수소충전소에서 충전 노즐이 동결되는 현상을 획기적으로 차단하는 신기술을 개발했다.

이 회사는 공기 중의 질소를 분리해 사용하는 질소발생장치와 동결을 원천 방지할 수 있는 충전 노즐 커버를 개발했다.

노즐 동결 현상은 수소차 운전자들이 실제 운행에서 가장 번거로워하는 문제 가운데 하나다. 차량에 충전하는 수소는 안전을 위해 국제 규격인 수소충전 프로토콜(SAE J2601)이 적용된다.

여기에서는 충전 온도를 -40℃ ~ –33℃까지 낮추도록 규정했다. 급속 충전을 하면 자동차의 수소탱크 압력과 온도가 높아지고, 폭발로 이어질 가능성이 있기 때문이다. 온도를 낮추면 압력도 함께 낮아진다.

폭발의 위험성은 사라지지만, 충전한 뒤에 노즐을 녹여 빼는 데에만 5~10분 정도가 소요되는 것이 문제였다. 억지로 빼거나, 찜질 팩이나 고온의 물이나 공기를 이용해 녹이는 게 고작이었다.

하지만 물을 사용하면 다시 어는 것을 막기 어렵고, 고온의 공기는 탱크 압력을 높여 폭발 위험성이 커지는 문제가 있었다. 억지로 힘을 가하면 차량 노즐이 파손되기도 했다. 이론적으로는 가스탱크나 캔에 담아서 판매하는 시판 질소 공기를 이용하는 것이 가장 효과적이지만, 교체의 번거로움과 적지 않은 비용이 문제였다. 

공동연구로 개발된 질소발생장치는 농도 98%이상, 결로점 -40℃의 고품질의 질소를 공급할 수 있다. 공기 중의 질소를 이용하기 때문에 잦은 탱크 교체로 인한 번거로움이 없고, 경제성 또한 탁월하다.

특허가 출원된 동결 방지 충전 노즐 커버는 대기 중의 수분이 충전 노즐에 달라붙어 어는 현상을 원천적으로 해결할 수 있는 구조다. 실제 현장 테스트에서 수소 차량을 연속으로 충전하더라도 한 번에 쉽게 탈거할 수 있음을 확인했다. 수소 충전소 사업주와 수소차 운전자의 만족도도 높은 것으로 나타났다.

폭발과 화재를 유발할 수 있는 모든 원인을 제거해 충전소의 안전성을 확보했고, 공기 온도를 높이는 데 소비되는 전력이나 열원 등 에너지를 절약할 수 있다. 노즐은 구형과 신형 겸용으로 적용할 수 있어 편의성을 높였다.

이번에 개발된 질소발생장치와 충전 노즐 커버는 청주(오창) 수소충전소에 설치돼 운영되고 있다. 한 달 동안 시범운영으로 문제점을 보완하고, 가스기술공사가 건설 중인 충북 및 경기도권역 수소충전소에 순차 적용된다.

가스기술공사 관계자는 “한국가스기술공사가 구축한 수소충전소가 세계 표준 모델이 될 수 있도록 노력할 것”이라고 밝혔다.

에너지산업신문 김준 knews77@daum.net 김준의 기사 더보기

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