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청구권자

청구권자 정보제공
과제번호 22TBIP-C155837-03
사업명 국토교통기술사업화지원
과제명 액화수소 플랜트용 이송 공정을 위한 6“ 연료이송시스템 기술개발
주관연구기관 정우이앤이(주)
분류 -   -   -
총 연구기간 2020-04-01 ~ 2022-12-31

총괄연구책임자

총괄연구책임자 정보제공
성명 박성출
소속 정우이앤이(주)
전화번호 051-639-0700

연구정보

연구정보 제공
연구개발개요 ? 수소는 인류가 당면하고 있는 에너지 문제와 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 에너지원으로서 주목받고 있어 미래는 저탄소 청정에너지원인 ‘수소에너지 수급 시스템에 기반한 경제체제’인 「수소·경제사회」로의 재편이 예상됨

- 2017년 1월 17일 다보스 포럼에서 ‘수소위원회(Hydrogen Council)’가 신설되어 탄소 경제사회를 수소 경제사회로 이행을 촉진하기 위한 국제적인 노력이 이뤄지고 있음

- 국제에너지기구(IEA)는 세계 수소자동차 비율을 2030년 1.8%, 2050년 17.7%로 전망하고 있으나 미국은 2050년까지 신차 판매 중 수소자동차 비율을 27%로, 독일은 2030년까지 25%로 끌어올리는 보급 로드맵을 추진 중

- 일본 정부는 2013년 발표된 에너지기본계획 법안에서 “수소 사회 실현”을 명문화

- 우리나라도 2018년 4월 10일 “수소 경제법안” 발의를 통하여 미래 수소 경제사회로의 이행을 촉진하기 위해 노력 중

? 국내에서는 수소 경제 실현을 위한 다양한 법안 및 개발이 진행되고 있으며, 2020년 1월 9일 ‘수소 경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률안’이 마련되었으며, 저압 수소 용품 및 수소연료사용시설에 대한 안전 확보를 위한 법적 근거가 마련됨

? 배출가스 저감, 기술 고도화 및 기술 파급 효과 등을 고려할 때 각국은 연료전지 활용기술에 집중하고 있으며, 수소연료전지자동차는 긴 주행거리, 편리한 충전 및 기존 전력 부하에 부담이 없다는 점이 우수함

? 기존의 수소 플랜트는 기체(고압)수소의 저장을 기본으로 하고 있으며, 이러한 방식은 현재의 적은양의 사용 등에는 적합하나, 수소의 수요가 늘어나면 저장량의 한계 대용량 저장을 위한 암반 동굴 지하 저장 방식 등이 적용되기 어려운 부분이 있으므로, 대규모 액화수소 플랜트가 활용될 것으로 판단됨

? 현재의 수소의 운송방법은 현지 생산, 파이프라인 운송, 도로/선박을 이용한 운송으로 분류할 수 있으며, 단시일 내의 액화수소 운송은 탱크로리를 활용하는 방법이 주를 이룰 것으로 판단됨

? 이러한 탱크로리를 활용한 이송의 경우 Plant 내부에서 사용하기는 어려움이 있으며, 기존의 플랜트 내부의 운송이 경우 우레탄 단열 등을 활용한 방안을 주로 사용함

? 기존의 액화천연가스 이송 시스템의 경우 우레탄을 일정 이상 두께를 감는 것으로 사용이 가능하였으나, 기존의 단열법 좌, 우 각 250mm 이상이 액화천연가스(-163℃)에 사용되었으나, 액화수소의 온도를 고려할 때 단열재의 두께는 250mm 이상으로 구성되어야 충분한 액화수소 유지를 기대할 수 있을 것으로 판단됨
최종목표 수소에너지 이송을 위한 연구는 활발히 진행되고 있으나, 단거리 액체 수소이송에 대한 연구는 미흡함

이전의 이송의 경우 우레탄을 일정 이상 두께로 사용하였으나, 온도(-253℃)를 고려할 때 이전의 사양으로 적용이 어려운 부분이 있음

개발하고자하는 액화수소 이송시스템의 경우 진공단열 방법 등의 기술을 활용하여, 전반적인 시스템을 구성하며, 액화수소의 이송 효율을 높여주는데 큰 역할을 할 것으로 기대됨

전체 내역의 통합시에 액화수소 이송시스템의 구축 및 액화수소 관련 해석 절차 및 규정되지 않은 시험 방법 관련을 규정함
연구내용 및 범위 액화수소 플랜트용 이송 공정을 위한 6“ 연료이송시스템 기술개발

액화수소의 온도가 초저온이므로 액화수소 온도차에 의해 이송망에 입열이 발생하며, 이러한 입열로 인해 액화수소의 지속적인 기화가 발생함 이러한 현상을 기화율(BOR-Boil Off Rate)이라고 하며 이는 액화수소 이송시스템의 성능지표로서 매우 중요하게 판단됨

국내에서는 액화수소 이송시스템에 대한 부분이 기존의 플랜트의 기법을 활용한 방향으로 진행되고 있으며, 이러한 부분에서 진공단열 기법을 활용한 이송시스템을 개발하고자 함


- 액화수소 플랜트 관련 조사
? 액화수소 플랜트의 조사를 통한 비즈니스 모델 수립 자료 수집
? 액화수소 이송시스템의 주배관(6“) 이외 적용 가능 부분 분석을 통한 규격화 준비 진행

- 액화수소 이송시스템 설계
? 액화수소의 온도를 고려하여, 전체 요구되는 유량의 분석을 통한 메인 배관의 적정성 분석
? 액화수소 이송시스템용 안전시스템 설계

- 액화수소 이송시스템 제작 기술 개발
? 액화수소 이송시스템의 특성을 고려한 안전 시스템 및 설치 기법 개발
? 기존 단열재 시공 기법의 분석을 통한 적정 Layer 및 시공 기법 개발

- 액화수소 이송시스템용 배관 설계

- 액화수소 이송시스템용 배관 제작

- 액화수소 이송시스템 제작

- 기자재 시험용 테스트 베드 제작
? 외부 전문가 자문을 진행한 액화수소 시험 진행을 위한 테스트 베드 설계

- 액화수소 이송시스템용 배관 공인시험
? 시험 절차에 따른 액화수소 이송배관의 공인인증시험

- 액화수소 이송시스템 시제품 제작
? 액화수소 이송시스템 Test Bed 내부 기자재 설치 진행

- 액화수소 이송시스템 현장 설치
? 시험 부지 내부 액화수소 이송시스템 Bed 설치

- 액화수소 이송시스템 공인시험 진행
? 시험 절차에 기반한 액화수소 이송 시스템의 공인 시험 진행

- 액화수소 이송시스템용 밸브 사양 검토
- 액화수소 밸브 설계
- 액화수소 이송밸브 제작 기술개발 및 시제품 제작
- 액화수소 이송밸브 공인인증 시험
- 액화수소 이송 시스템 설치지원

- 초저온(액화수소) 적용 가능 소재별 상온/저온 재료 물성실험
? 초저온(액화수소) 적용 가능 소재별 상온/저온 재료 인장실험 수행
? 실험결과 DB 구축

- 초저온(액화수소)에 사용 가능 소재별 상온/저온 물성실험
? 액화수소 이송시스템 기자재 적용 소재의 비선형 구성방정식 개발

- 액화수소 이송시스템 설계 지원(해석절차서 개발)
? 이송시스템의 열전달 및 열응력 해석을 수행하기 위한 해석절차 개발
? 구조물과 단열재에 대한 열적 물성치 및 구조 물성치 적용
? 액화수송 이송시스템(파이프) 모델링

- 액화수소 이송시스템 안전성 평가
? 액화수송 이송시스템(파이프) 열전달 해석 및 구조해석 수행
? 수치해석 결과 분석을 통한 액화수소 이송시스템 시험 시나리오 선정
? 이송시스템 시험 계측 포인트 선정

- 액화수소 이송시스템 시험 절차서 개발
? 액화수소 이송시스템 안전성 평가를 기반으로 한 시험절차서 개발
? 액화수소 이송상황을 고려한 시험 안전대책 계획

- 국내외 액화수소 밸브 시험규격 조사
? 액화수소 밸브의 주요 시험 항목 확인
? 시험 항목별 시험 범위 및 주요 변수 확인
? 국내 외 액화수소 기자재 시험소 방문 및 조사

- 액화수소 밸브 관련 시험방법에 대한 지침서(절차) 도출
? 개발 제품의 성능평가를 위한 시험 종류 선정
? 시험 항목별 시험 범위 및 주요 변수 선정
? 액화수소 테스트 환경 및 조성에 대한 절차 선정

- 액화수소 밸브 설계를 위한 전산해석 지원
? 액화수소 용 극저온(?253℃ 이하) 밸브에 대한 구조 안전성 평가
? 극저온 유체에 대한 밸브의 열전달 해석 및 열응력 해석
? 초저온(-196℃) 및 극저온(-250℃) 환경에서의 비교 분석
? 압력조건 설정 최대변형량 최대응력 발생지점 확인

- 외부 전문가를 활용한 시험규격의 기술적 검토
? 외부 전문가를 활용한 액화수소 관련 자문 또는 세미나 진행
? 밸브에 대한 시험방법을 구체화 및 규격화 정립
? 국내 관련분야 전문가를 초청하여 시험규격에 대한 평가 수행
? 전문가 그룹을 통한 평가 의견 수렴 및 표준 제안서에 반영

- 액화수소 밸브와 관련 논문 게재
? 기계학회 또는 관련 학술대회 논문 게재
? 연구개발 사업에 대한 홍보

- 연구개발 제품에 대한 시험 기술 지원
? ? 액화수소 시험규격에 대한 주관 및 공동연구기관 교육지원
? ? 개발 시험규격을 활용한 신뢰성 평가 기술 지원
? ? 정량적 목표시험을 통한 신규개발 시험규격의 적합성 검토

- 도출된 시험규격(안)에 대한 표준 제안
? ? 밸브 관련 시험방법에 대한 표준 시험규격 제안서 작성
? ? 액화수소 밸브 시험 규격에 대한 국가표준 제안

과재현황의 상세내용은
PC 또는 태블릿 화면을 통해 확인하실 수 있습니다.

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