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  1. 2008.06.09 :: 내열성이 강화된 수소저장탱크
밀리터리Rep 2008.06.09 16:31
미국 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL; Lawrence Livermore National Laboratory) 연구진은 연료를 분출하지 않고 장기간 액체 수소를 보관할 수 있는 실험용 하이브리드 자동차(hybrid vehicle)에 설치할 수 있는 극저온 압력 용기(cryogenic pressure vessel)를 개발했다. 기존 액체 수소 저장 탱크(LH2 tank; liquid hydrogen tank)와는 달리 LLNL 연구진이 개발한 극저온 압력 용기는 증발되는 수소 기체를 분출하지 않고 6일 동안 주차할 수 있다. 현재의 액체 수소 저장 탱크가 2-4일 동안 수소를 저장할 수 있는 것과 비교하여 LLNL 연구진의 개발은 장기 주차 동안 수소가 누출되는 기간을 상당히 향상시킨 것이다.

LH2 탱크는 약 -420 F(Fahrenheit)에서 극저온 액체 수소로 저장한다. 주전자에서 물이 끓는 것처럼 압력은 주변 환경의 열로 내부에 있는 수소를 가열시킨다. 현재의 자동차용 LH2 탱크는 최상의 단연(thermal insulation)을 이용한다고 할지라도 주차된 지 3-4일 후 증발된 수소 기체를 분출시킨다.

최근에 수행된 하이브리드 자동차에 탑재된 LH2 탱크 시제품 실험에서 연구진이 개발한 LH2 탱크는 내열성(thermal endurance)이 6일에 이르며, 15일까지 확장될 가능성이 있다는 사실을 보여 주었다. 이로서 LH2 자동차가 직면한 핵심적인 난제를 해결하는 데 도움을 줄 것으로 전망된다.

현재 상용되는 자동차용 LH2 탱크는 저압(2-10 대기압)에서 운영된다. LLNL 연구진이 개발한 극저온 압력 용기는 훨씬 더 내구성이 크며, 스쿠버 탱크와 유사한 350 대기압에 이르는 수소 압력에서 운영될 수 있다. 이 압력 조건에서는 환경으로부터 열 전달(heat transfer)로 인한 압력 증가에도 불구하고 수소가 저장 가능하다. 또 이러한 높은 압력 조건은 수소가 약 1/3이 차 있을 때라도 수소를 저장할 수 있다. 즉, 탱크가 비었을 때 자동차의 내열성이 보다 더 개선됨을 의미한다.

2007년 LLNL 연구진은 실험적인 하이브리드 자동차가 한 개의 수소 탱크로 650 마일(mile)에 이르는 가장 긴 주행 거리를 주행할 수 있다는 사실을 증명했다. 최근 내열성 실험은 극저온 압력 용기의 핵심적인 장점을 보여 주었다. 극저온 압력 용기는 증기를 통한 소실 없이 고밀도의 액체 수소를 공급할 수 있다. 상기의 언급한 두 가지 연구 결과는 현재의 가솔린을 연료로 사용하는 자동차를 대체하기 위한 연구 분야를 보다 더 실제적으로 만들었다.

수소 저장 탱크가 해결해야 할 가장 큰 문제점은 탑재될 탱크의 크기와 무게를 얼마나 줄일 수 있는가, 증발된 수소의 배출로 인한 수소 연료 소실을 얼마나 줄일 수 있는가 등이다. 모든 제품은 소비자의 구매를 유발할 수 있을 정도의 구매 매력이 있어야 소비자의 구매로 이어질 수 있다. 수소 연료 자동차는 수소 1회의 주입으로 주행할 수 있는 주행 거리가 휘발유에 비교하여 상대적으로 너무 짧고, 수소의 저장 역시 용이하지 않아 소비자에게 외면 받아 왔다. 각국 정부 및 학계의 수소 연료 개발에 대한 투자 및 지원이 수소 저장 재료에 집중되어 있는 현실도 당장 관련 분야의 소비를 창출하는 데 어려움을 배가시킨다. 왜냐하면 기존의 기술을 신기술로 전환하여 상품으로 적용하는 데 상당 기간이 소요되기 때문이다. 이에 비해 수소 저장 탱크의 개선은 상당히 실용적이며 상용화 역시 근시일내에 이룰 수 있는 방안으로 평가된다
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posted by 지나가다가