폭발 위험 낮은 ‘액체수소’ 손실 최소화 장기간 보관 기술 개발

한국전기연구원, 기체수소 –253℃ 냉각 액화 생산 ‘제로보일오프’ 기술 …미래 수소경제 실현 결정적 역할

심유빈 승인 2021.10.13 23:18 의견 0

[에너지산업신문]

“액체수소의 장점은 모두가 알고 있지만, 이를 효과적으로 만들고 장기간 보관하는 기술이 관건이었습니다. 이번에 전기연구원이 최고 수준의 극저온 냉동 기술을 활용해 이러한 난제를 매우 간편하면서 효과적으로 해결했습니다. (고락길 전기연구원 박사)”

한국전기연구원이 미래 수소경제 실현에 결정적 역할을 수행할 ‘액체수소 생산 및 장기 저장 기술’을 개발했다.

전기연구원 전력기기연구본부 하동우·고락길 박사팀이 액체수소를 효과적으로 생산하고, 안전하게 장기간 저장할 수 있게 만드는 ‘제로보일오프(Zero Boil-off)’ 기술을 개발했다.

‘액화수소 제로보일오프’ 기술은 액화수소 보관 용기 안에서 기화되는 수소를 자동으로 다시 액체로 만드는 기술이다. 20여년 넘게 초전도 관련 연구 등을 통해 축적해 온 극저온 냉각 기술을 응용한 것이다.

일정 온도 변화로 수소가 기화되더라도 극저온 냉각을 통해 다시 100% 재응축해 액체수소로 만들어 보관한다. 연구팀은 최근 약 40리터의 액체수소를 만들어 2개월 이상을 손실 없이 보관하는 데 성공하며 개발 기술의 성능을 증명했다.

고락길 책임연구원은 “액체수소를 안전하고 효율적으로 생산·저장하는 것을 넘어, 장거리 이송과 폭 넓은 활용까지 가능하게 할 기술로, 정부의 수소경제 활성화와 탄소중립 정책 실현에 크게 기여할 것”이라고 전했다.

액체수소 생산 및 장기 저장 냉각 시스템. (c) 한국전기연구원


전국의 60여개 수소 충전소는 부피가 큰 수소 가스(기체)를 모두 고압으로 압축해 단단한 탱크나 트레일러에 저장한 뒤 공급하고 있다. 압축은 무려 1/700로 이뤄지기 때문에 폭발 위험성 문제가 항상 대두됐다. 수소의 장기 저장 및 이송에도 많은 어려움이 있었다.

대안인 ‘액체수소’는 수소가스를 매우 낮은 온도로 냉각해 액화한 것이다. 부피는 기체 형태에 비해 1/800로 줄일 수 있어 보관 안전성이 높고, 운송 효율도 무려 7배 이상 높다.

하지만 액체수소는 수소가스를 -253℃ 극저온 환경에서 생산되며, 미세한 온도 상승으로 기화되기 때문에 손실을 최소화하면서 오랜 기간 저장하는 기술이 필요하다. 이번에 개발된 수소 액화 생산 기술은 안정성·효과성·경제성 등을 모두 고려해야 하기 때문에 기술 난이도가 매우 높다.

전기연구원에 따르면 연구팀은 수소-전기 융합기술 개발을 통해 미래지향적 수소 에너지 산업을 선도하겠다는 각오를 다지고 있다. 또한 이번 성과가 수소차와 수소연료 선박 등 이동 수단은 물론, 건물용 연료전지 발전소 등 다양한 분야에 활용될 것으로 보고 있다.

연구원 측은 경남도와 창원시 등 지자체와 협력을 강화하고, 기술의 우수성을 확산할 수 있는 관련 기업에 기술을 이전하기로 했다.

전기연구원 관계자는 “액체 수소 상용화 가능성을 연 이번 성과는 경제적 관점에서 그 의미가 대단히 크다”며 “기체 수소에 비해 부피가 작고 고압 위험성이 없어 충전소는 부지를 줄이고 수소저장량을 늘릴 수 있으며, 운송 및 저장 시 안정성이 높아 인근 주민들도 수용 가능성이 커지고 수소 전국 보급도 가속화될 것”이라며 기대감을 표시했다.

'액체수소 생산 및 장기 저장 기술'을 개발한 하동우·고락길 박사. (c)한국전기연구원

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