[ 목 차 ]

1. 개요

2. 산업 및 시장 분석

3. 기술 개발 동향

4. 특허 동향

5. 요소기술 도출

6. 전략제품 기술로드맵

1. 개요 가. 정의 및 필요성 (1) 정의  수소액화저장시스템은 기상(Gas phase)의 수소를 압축하여 미세 통로(밸브, Orifice, Porous Plug)로 통과(팽창)시키면 압력강하와 함께 온도 강하가 발생되는 효과(Joule-Thomson Effect)를 이용하거나, 수소 또는 고압의 냉매가스를 냉각한 후 단열 팽창시켜 냉매의 온도를 더욱 낮아지게 하는 등 엔트로피(Isentropic) 과정 등을 거쳐 액상(Liquid phase)으로 상변화 시키고, 상변화된 액체수소를 시스템 내부 또는 외부에 일정 기간 저장하면서 발생되는 BOG (Boil-off gas)를 최소화할 수 있는 기술 ▪ 액체수소 생산을 위한 주변 환경, 운영방법 및 경제성 등을 종합적인 고려하고 수소액화를 위한 단위공정들의 최적 조합을 도출하여 수소액화저장시스템의 CAPEX & OPEX를 최소화하는 엔지니어링 기술 ▪ 엔지니어링 기술 개발을 위해서는 극저온 모듈 또는 장치 개발 시 성능 최적화를 위한 열해석 기술 확보가 선행되어야 되며, 이를 통하여 액체수소 저장용기 단열시스템 성능 예측, 운전 모드별 BOG 발생 및 압력 상승 예측 등이 가능해지며, 궁극적으로 수소액화공정 설계를 통한 효율 예측 정확도가 향상 될 수 있음  중소형 수소액화저장시스템은 중소형 규모의 액체수소 생산에 적합한 탄력적 운영 방식을 고려하여 주요장비의 선정, 배치 및 시스템 구성 방식 등의 최적화를 할 수 있음. 규격화된 시스템의 신속한 생산, 현장설치 소요기간 최소화, 현장상황에 따른 시스템 용량변경 용이, 운영 현장 변경에 따른 신속한 이동 설치 가능 등이 가능한 시스템임 ▪ 액체수소 생산량은 변경될 수 있으나 모듈 당 대략 일일 15 ㎏ 내외의 기체수소를 액체수소로 변환 할 수 있으며, 분리된 독립형 기능 컨테이너 및/또는 스키드 장착 형태로 제작하여 시스템의 간편한 조립 및 분해를 가능하게 함 ▪ 시스템이 필요한 곳이면 어디에서나 쉽게 운송 및 조립할 수 있도록 전체 시스템을 모듈형으로 제작하고, 액체수소 생산을 위한 주요 공정(사전 냉각, 압축 및 팽창, 가스 액화, 저장)을 하나의 통합 시스템으로 구성하고, 이를 동일한 시스템과 결합하여 소형에서 중형 규모의 액체수소를 생산할 수 있음 ▪ 수소액화저장시스템을 구성하는 주요 기자재로는 액화기 이외에도 생산된 액체수소의 활용성 증대 면에서 충전에 필요한 액체수소 충전용 노즐 및 리셉터클을 비롯하여 액체수소 저장에 필요한 극저온유체 (LNG, LN2, LH2 등) 진공단열시스템에 필수 아이템인 MLI(Multi Layer Insulation), 액체수소용 계측기류 (Flowmeter, 레벨게이지 등) 및 밸브류 등이 있으며, 이러한 기자재들은 수소액화시스템 구성에 없어서는 안될 장비/장치들이나, 국내 생산이 어렵고 그 신뢰도가 충분치 못하여 국산 제품에 대한 실제 사용은 미미한 수준임 중소형 수소 액화 저장 시스템7 [ 신재생에너지에서 중소형 수소 액화 저장 시스템 ] * 출처 : 구글 이미지,「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」에 정의된 신재생에너지 분류를 기반으로 재작성 (2) 필요성  에너지 선진국들의 독자적 수소경제 패러다임 구축 및 산업 경쟁력 강화 ▪ 에너지 선진국들은 민간참여를 적극 유도하여 계획 수립부터 실행 단계까지 독자 수소 사회 패러다임 구축 중인 반면 국내는 수소대응 미흡으로 대용량 수소 이송 및 저장에 효율적인 액체수소생산에 있어서 국내 기술 수준이 선진국에 비해 현저히 낮은 실정임 ▪ 미국은 액체수소 적용분야를 선진적으로 개발해 왔으며 수소액화기술을 수출금지 품목으로 분류함. 기술이전이 어려운 상황에서 국내에서는 기술 자립도가 낮고 활용분야가 없어 노하우가 축적되지 못하고 있는 상황임. 수소 산업이 급성장하고 있는 현 시점에서 신속한 제작이 가능하고, 용량 확장이 간단한 모듈형 수소액화기술의 시급히 확보가 되어야 할 시점임  중·소용량 수소생산 및 저장, 이송기술 필요성 증대 ▪ 약 1~3㍴의 저압에서 운용되는 액체수소시스템은 약 300~700㍴의 고압에서 운용되는 기체수소시스템에 비해 안전성이 우수함. 중소형 규모의 모듈화된 수소액화시스템은 신속하고 간편하게 용량 증설이 가능하므로 수소경제 진입 초기 및 수소용량의 향후 증설을 염두에 두고 있는 경우에 적합함 ▪ 일반적으로 산업용으로 사용되고 있는 대부분의 수소는 이송·저장 시 고압 압축 방식으로 처리하고 있으나, 이를 액화시켜 이송·저장할 경우 약 7 배 정도의 높은 처리능력을 갖출 수 있어 고압 방식 대비 경제성이 탁월함 ▪ 수요처의 저장능력을 향상시키고 유·무인 이동수단 및 군수용 등 다양한 수소모빌리티 응용분야와 고순도 수소 산업체 활용이 가능하여 반도체 분야 등에 적용 가능함 ▪ 핵심 보조기기는 현재 국산품이 전무한 상태라서 개발 성공 시 중소형뿐만 아니라 대형시스템에서도 동일하게 사용되며 플랜트, 충전소 등의 O&M (운영 및 유지보수) 에서도 반드시 필요한 기자재임