수소에너지 저장 방법 - 고압 기체 저장방법

수소를 저장하는 기술은 고압 기체 저장(High Pressure Gas Cyliners), 액화 저장(Liquid Hydrogen), 고체 저장(Solid Metal Hydride), 화학 저장(Chemical)등의 방법이 있습니다.

오늘은 첫 번째 순서로 수소를 고압으로 압축시켜 저장하는 기술인 수소 고압 기체 저장방법에 대해서 알아보겠습니다.

수소 고압 기체 저장방법

본 수소 고압 기체 저장방법은 수소 저장기술 중 가장 보편적인 방법으로, 수소 기체를 압축하여 용기에 충전시켜 저장하는 방법입니다. 현재 수소 기체를 고압으로 저장하는 용기는 그 몸통과 내측부분을 제작하는 데 사용하는 소재 및 복합재료 강화 방법에 따라 Type 1에서 4까지 구분할 수 있는데, 각 타입별 용기를 비교하자면 아래와 같습니다.

■ Type 1은 : 강이나 알루미늄으로 만들어진 금속제 용기로 200bar 정도의 고압 수소 기체를 저장할 수 있으며, 150~300 bar까지 수소를 압축하여 저장할 수 있음.

■ Type 2는 : 전반적인 용기 재질은 강 또는 알루미늄으로 제작하되, 금속재 라이너 위에 유리 섬유를 원주방향으로 감아 적층한 용기로, 300 bar 정도의 고압 수소 기체를 저장할 수 있다.

■ Type 3는 : 용기 몸통을 알루미늄으로 제작하고 금속재 라이너 전반에 탄소섬유를 감아서 제작한 것으로 앞선 Type 1과2에 비해서 무게가 가벼우나, 대형용기를 제작하는 경우, 금속 용기보다 내구성이 높지 않은 단점이 있다.

■ Type 4는 : 용기몸통을 경량화를 위해 비금속 재질로 제작되었으며, 일반적으로 가스 투과도가 낮은 HDPE(High Density Poliethylene)으로 제작하고, 그 외부를 탄소섬유로 감싸 라이너를 보강하게끔 되어 있으며, 450 bar정도의 공압 수소 기체를 저장할 수 있다.

수소 고압 기체 탱크 제작 관련 회사

1. 일진하이솔루스

본래 일진 복합소재라는 회사로 일진다이아몬드의 종속회사였다가 2021년 9월에 상장한 회사로, 현대차의 수소차인 '넥쏘'에 수소연료탱크를 납품하면서 단숨에 유명해진 회사입니다. 일진 하이솔루스의 수소 고압 기체 탱크는 Type 4에 해당하는 것으로 현재 사용 중인 튜브트레일러가 Type 1 임을 감안하면 고압 수소 저장 분야에서는 압도적인 기술력을 보여주고 있는 셈입니다. 현재까지 알려진 바에 따르면 일진 하이솔 루스에서 제작된 본 Type 4 수소 튜브트레일러는 기존 Type 1 튜브트레일러에 비해 중량은 30% 이상 가벼워졌고(40톤->26톤) 수소저장 압력은 200 bar에서 450 bar로 높아져 트레일러 1 기당 공급 가능한 수소량이 기존 300kg에서 500kg로 늘어났습니다.

2. 한화솔루션

이미 태양광 전지를 포함하여, 부생수소 생산까지 재생에너지 분야에서 두각을 보이고 있는 한화솔루션은 2020년 12월

미국의 수소 고압 저장 탱크 제조업체인 시마론(Cimaron)의 지분을 100% 인수하는 계약을 체결하였고, 2021년 4월에 인수작업이 마무리되었는데요.

미국의 스페이스X의 팰컨 로켓에 들어가는 탱크를 납품하여 이름이 알려진 시마론이라는 회사는 미국의 미국항공우주국(NASA)의 사내 벤처 회사로, 우주선용 고압 수소 탱크 특허를 여러 개 보유하고 있는데요. 대표적인 제품인 '넵튠'이라는 고압 수소 탱크는 2000리터 용량에 Type 4 복합소재 탱크로써 동일 용량 탱크 중에서는 517 bar에 이르는 고압으로 수소를 저장할 수 있습니다.

한화시마론에서 제작하는 고압탱크 '주피터'(출처 : 한화솔루션 홈페이지)

3. 엔케이(엔케이에테르)

합성가스의 초대형 고압용기, LNG 액화 탱크 등의 제품을 생산하는 기업으로 그동안 국내에서 최초로 수소 튜브 트레일 러를 공급하기 시작했습니다. Type 1 의 수소저장 용기를 장착한 튜브트레일러(200bar)를 공급해온 엔케이는 최근 한국가스안전공사로부터 555 Bar의 중압 수소저장용기에 대한 인증을 취득하였으며, 이어 990 bar의 고압 수소 저장용기에 대해서도 미국 기계학회로부터 섹션 VIII 디비전 3 인증을 취득하여 2022년 상반기부터 판매에 돌입할 예정으로 있습니다.

현재 엔케이는 본 고압용기 제작 분야를 '엔케이에테르'라는 회사로 물적 분할하여 2021년 8월, 한국투자증권을 주관사로 선정해 코스닥 상장을 준비하고 있습니다.