액화수소 밸브개발과 기술사업화

Abstract

우리나라는 글로벌 탄소중립 이슈에 대응하고 에너지 자립도를 높이기 위해 정책적으로 2030년까지 390만톤까지 수소사용량을 확대하여 수소의 생산, 유통, 소비에 걸친 수소전주기 핵심기술을 확보하려 하고 있다. 수소는 취급형태에 따라 액체와 기체방식으로 나뉘는데 액체수소는 기체수소에 비해 저장압력이 낮고, 부피를 800배가량 줄일 수 있어 대용량의 수소를 빠르고 안전하게 운송하고 소비하기 위해 큰 이점이 있다. 하지만 액화수소가 -253도의 극저온 환경에서만 취급이 가능하여 아직까지 관련 기자재의 대부분은 외산 제품으로 이뤄져 있는 실정이라 원활한 수소의 소비와 공급을 위해 국산화가 시급한 상황이다. 본 연구에서는 액화수소 충전소의 보급을 확대하기 위해 우선적으로 개발이 되어야 핵심기자재 중 하나로 안전밸브와 긴급차단밸브를 선정하여 제품을 개발하고 시제품을 제작하여 기술사업화를 진행하는 것을 목적으로 하였다. 제품 개발을 위해 요구되는 안전기준과 제조설비규정 등을 파악하고 선행 특허분석을 통해 제품 디자인에 적용하였으며, 시제품 제작에 앞서 ANSYS를 이용한 전산해석을 통해 유량해석, 열전달해석, 구조해석 등을 진행하여 기술사업화의 성공가능성을 높이고자 하였다. 향후 액화수소 충전소관련 기자재 개발 및 국산화 정책을 위한 참고자료로 활용될 수 있기를 바란다.|Responding to the global carbon neutrality movement and increasing energy selfreliance, Korea is trying to secure key lifecycle technologies of hydrogen through production, distribution, and consumption by expanding hydrogen consumption to 3.9 million tons by 2030. Comparing to gaseous hydrogen energy, Liquefied hydrogen energy has many economic advantages: lower storage pressure and 800 times less volume size. However, liquefied hydrogen energy can only be handled in extremely low temperature under -253 degrees Celsius. The fact of that most of the equipment for handling liquefied hydrogen energy are still made of foreign products make it difficult to promote hydrogen consumption. As one of the key equipment for hydrogen supply chain, development success of a liquefied hydrogen safety valve and a liquefied hydrogen emergency shut-off valve can contribute to expanding hydrogen charging stations rapidly. The followings will be studied in this paper: for LH2 valves, safety standards and manufacturing regulations, product design through prior patent analysis, computational simulation and numerical analysis to validate the technical design, and commercialization plan.