- 양산시 30엔으로 제공 가능 -

일본 K중공업은 2014년 11월 19일, “수소액화시스템”을 개발하여 액화시험을 개시하였다고 발표하였다. 1일당 약 5톤의 수소를 액화함으로써 가능한 시스템이다. 2016년도 중에 고객에게 제공하는 것이 목표이다 특징은 일본 국내에서 유일한 국산기술만을 이용하여 산업규모로 액화수소를 생산할 수 있다는 점이다.

시운전으로 수소가 어느 정도의 양으로 액화될 수 있다는 것을 확인한 단계이다. -253도라는 조건 하에서 밸브 등의 기기류가 안정적으로 정상동작하는 것도 확인하였다. 앞으로는 성능과 신뢰성, 보수성을 확인할 예정이다. 2016년도에 5톤/일의 액화시스템을 고객에 납품할 수 있도록 하는 것을 목표로 한다. 그 후에는 보다 고효율로 대형 장치를 개발해 나간다.

이 회사의 하리마(播磨)공장 내의 수소기술 실증센터에서 추진하였다. 수소핵화시스템의 설비가 차지하는 부지면적은 80mX40m 정도이다. 계단의 좌우에 보이는 원통형의 구조물이 핵심기술인 “수소액화기”이다. 직경 4m, 높이 13m이다. 실증설비이기 때문에 소형화 전의 단계이다.

수소의 액화기술에 노력하는 이유는 수소 공급망에 필요한 모든 인프라 기술을 자사에서 개발, 제품화하여, 고객에 제공한다는 것을 사업의 핵심으로 삼고 있기 때문이다. 수소 공급망이란 수소의 제조, 운송, 저장, 이용이다. 이번은 제조한 수소를 운송에 적합한 형태로 바꾸는 인프라 기술을 개발하였다. 체적을 약 800분의 1로 하며, 수소 운송선의 운송능력을 풀로 이용하기 위한 기술이다.

이러한 계산을 현실화하기 위해서도 5톤/일을 크게 상회하는 고성능 액화시스템 개발이 필요하다. 제조방법은 공조기 등이 저온의 공기를 만들어 내는 방법과 어느 정도 유사하다. 시스템 중핵부분의 구성을 보면, 빨간 선은 액화의 대상이 되는 수소가스와 제조 후의 액화수소를 나타낸다. 녹색 선은 폐회로를 순환하는 수소가스이다. 윗부분 2개의 사각은 압축기이다. 중앙의 각이 둥글고 큰 사각은 액화기, 격자모양 부분은 역교환기, 아래의 각이 둥근 사각은 수소탱크를 나타낸다.

우선 액화하고자 하는 상온의 수소가스를 압축, 열이 빠져나가지 않도록 액화기로 보낸다. 폐회로 중의 수소가스도 압축기로 압축한 후 열을 빼낸다. 그 후 폐회로 중의 수소가스를 팽창터빈에 통과시켜 강제적으로 체적을 늘린다. 그렇게 하면 저온의 수소가스가 된다. 액화대상이 되는 압축 수소가스에 이 냉열을 열교환기 내에서 주게 된다. 저온이 된 압축수소가스는 팽창밸브를 통과할 때 온도가 낮아져 액화수소로 바뀐다.

수소액화시스템 속에서 최대 강점은 팽창터빈에 있다. 터빈을 고속으로 안정시켜 회전시킴으로써 액화의 효율을 높인다. 가스터빈 기술을 수소액화시스템에 전용한 형태이다. 초저온물질의 핸들링 기술에도 강점이 있다. 타네가시마(種子島)우주센터에는 로켓연료를 공급하는 액화수소 저장탱크가 설치되어 있다. 탱크기술에도 독자적인 노하우가 있다. 이 액화수소 저장탱크의 용량은 일본 국내 최대라고 한다. 직경 12.55m의 구형 탱크이다.

그림 1. 수소액화시스템의 외관
그림 2. 수소 공급망의 전체상
그림 3. 수소액화시스템의 구성

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 11월 25일]