액체 수소의 저장 및 운송은 액체 수소의 안전하고 효율적이며 대규모 저비용 응용의 기반이며, 수소 기술 응용의 방향을 해결하는 핵심 요소이기도 합니다.
액체 수소의 저장 및 운송은 크게 컨테이너 저장과 파이프라인 운송의 두 가지 유형으로 나눌 수 있다. 저장 구조 측면에서는 구형 저장탱크와 원통형 저장탱크가 컨테이너 저장 및 운송에 주로 사용된다. 운송 방식으로는 액체 수소 트레일러, 액체 수소 철도 수송차, 액체 수소 탱크선 등이 사용된다.
기존 액체 운송 과정에서 발생하는 충격, 진동 등의 요인 외에도, 액체 수소는 끓는점이 낮고(20.3K), 기화 잠열이 작으며 증발이 용이하기 때문에 용기 저장 및 운송 시 열 손실을 최소화하기 위한 엄격한 기술적 조치를 취하거나, 액체 수소의 기화 정도를 최소화하거나 없애기 위해 비파괴적인 저장 및 운송 방식을 채택해야 합니다. 그렇지 않으면 탱크 압력 상승으로 이어져 과압 위험이나 파열 손실을 초래할 수 있습니다. 아래 그림과 같이 기술적 접근 방식에서 액체 수소의 저장 및 운송은 주로 열전도를 줄이기 위한 수동 단열 기술과, 이를 기반으로 열 손실을 줄이거나 추가적인 냉각 용량을 확보하기 위한 능동 냉각 기술을 결합하여 사용합니다.
액체 수소는 물리적, 화학적 특성상 중국에서 널리 사용되는 고압 기체 수소 저장 방식보다 저장 및 운송 측면에서 많은 장점을 가지고 있지만, 상대적으로 복잡한 생산 공정으로 인해 몇 가지 단점도 존재합니다.
적재 중량 대비 적재 용량이 크고, 보관 및 운송이 편리하며 차량에 실을 수 있습니다.
기체 수소 저장 방식과 비교했을 때 액체 수소의 가장 큰 장점은 높은 밀도입니다. 액체 수소의 밀도는 70.8kg/m³로, 20MPa, 35MPa, 70MPa 고압 수소의 밀도보다 각각 5배, 3배, 1.8배 높습니다. 따라서 액체 수소는 대규모 수소 저장 및 수송에 더욱 적합하며, 수소 에너지 저장 및 수송 문제를 해결할 수 있습니다.
저장 압력이 낮아 안전성 확보가 용이합니다.
액체 수소는 단열을 기반으로 용기의 안정성을 확보하여 저장하며, 일상적인 저장 및 운송 시 압력 수준은 낮습니다(일반적으로 1MPa 미만). 이는 고압 가스 및 수소 저장 및 운송에 비해 훨씬 낮은 압력으로, 일상적인 운영 과정에서 안전성을 확보하기가 더 용이합니다. 액체 수소는 저장 용량이 크다는 장점과 더불어, 향후 수소 에너지의 대규모 보급에 있어 액체 수소 저장 및 운송(예: 액체 수소 수소화 스테이션)은 건물 밀도가 높고 인구 밀도가 높으며 토지 가격이 비싼 도심 지역에서 더욱 안전한 운영 시스템을 구축할 수 있게 해 줄 것입니다. 또한, 전체 시스템 구축에 필요한 면적이 줄어들어 초기 투자 비용과 운영 비용을 절감할 수 있습니다.
높은 순도의 기화로 최종 요구 사항을 충족합니다.
전 세계적으로 고순도 수소 및 초고순도 수소의 연간 소비량은 막대하며, 특히 반도체, 전기진공재료, 실리콘 웨이퍼, 광섬유 제조 등 전자 산업과 연료전지 분야에서 그 수요가 매우 높습니다. 현재 많은 산업용 수소는 일부 최종 사용자의 엄격한 수소 순도 요구 사항을 충족하지 못하고 있지만, 액체 수소를 기화시킨 수소는 이러한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
액화 플랜트는 투자 비용이 높고 에너지 소비량도 비교적 높습니다.
수소 액화 콜드박스와 같은 핵심 장비 및 기술 개발의 지연으로 인해 2021년 9월 이전까지 국내 항공우주 분야의 모든 수소 액화 장비는 외국 기업이 독점했습니다. 대규모 수소 액화 핵심 장비는 관련 무역 정책(예: 미국 상무부의 수출 관리 규정)의 적용을 받아 장비 수출이 제한되고 기술 교류가 금지되었습니다. 이로 인해 수소 액화 플랜트의 초기 장비 투자 비용이 막대한 데다 국내 민간용 액체 수소 수요가 적어 적용 규모가 제한적이고 생산 능력 확대가 더디게 진행되었습니다. 결과적으로 액체 수소의 단위 생산 에너지 소비량은 고압 가스 수소보다 높습니다.
액체 수소의 저장 및 운송 과정에서 증발 손실이 발생합니다.
현재 액체 수소 저장 및 운송 과정에서 열 손실로 인한 수소 증발은 주로 벤트 방식으로 처리되는데, 이로 인해 일정량의 증발 손실이 발생합니다. 향후 수소 에너지 저장 및 운송에서는 부분적으로 증발된 수소 가스를 회수하는 추가적인 조치를 취하여 직접 벤트 방식으로 인한 이용률 저하 문제를 해결해야 합니다.
HL 극저온 장비
1992년에 설립된 HL 극저온 장비는 HL 극저온 장비 유한회사(HL Cryogenic Equipment Co.,Ltd.)의 계열 브랜드입니다. HL 극저온 장비는 고객의 다양한 요구를 충족하기 위해 고진공 절연 극저온 배관 시스템 및 관련 지원 장비의 설계 및 제조에 전념하고 있습니다. 진공 절연 파이프와 연성 호스는 고진공 및 다층 다중 스크린 특수 절연 재료로 제작되며, 일련의 매우 엄격한 기술 처리 및 고진공 처리를 거쳐 액체 산소, 액체 질소, 액체 아르곤, 액체 수소, 액체 헬륨, 액화 에틸렌 가스(LEG) 및 액화 천연 가스(LNG) 이송에 사용됩니다.
게시 시간: 2022년 11월 24일