공기·질소 분리 질소발생장치 및 충전 노즐커버 개발
[이투뉴스] 한국가스기술공사가 수소충전소의 고질병인 ‘충전 노즐 아이싱’ 문제를 질소와 자체 개발한 충전 노즐 커버로 해결해 앞으로의 성과가 주목된다.
노즐 아이싱은 수소 급속 충전 시 자동차의 수소탱크 압력과 온도가 상승하는 수소의 특성 때문이다. 이런 특성을 고려해 국제충전규격인 SAE J2601(수소충전 프로토콜)에서는 안전 확보 일환으로 충전 온도를 –40℃에서 –33℃까지 낮춰 충전하도록 명시하고 있다. 이로 인해 대기 중의 수분이 노즐에 달라붙어 얼어버리는 현상이 발생해 충전 노즐이 탈거되지 않아 녹이는 시간에만 5~10분이 소요된다. 수소 차량 구매자들이 불만의 목소리를 높이는 이유다.
이 같은 문제점을 해결하기 위해 각 지역 수소충전소들은 힘으로 강하게 탈거하거나 찜질팩 사용, 온수 및 건공기 사용 등 다양한 방법을 활용하고 있지만 근본적인 대책은 되지 못하고 있는 실정이다.
강제적인 힘으로 충전노즐을 탈거할 경우 수소 차량의 노즐이 손상될 가능성이 있으며, 운전자가 탑승하고 있을 경우에는 차량의 흔들림으로 인해 민원이 발생할 소지가 크다.
가장 많이 사용하고 있는 방법은 고온의 공기를 이용해 수소 충전 노즐에 직접 분사하는 방식이다. 간편하면서 효과적이지만 연소의 3요소인 점화원(스파크), 가연물(수소), 산소(공기)가 동시에 같은 장소에 존재할 경우 폭발의 위험성이 있다. 이런 위험성을 줄이기 위해 공기 대신 질소를 사용하는 것이 가장 이상적이나, 질소탱크의 잦은 교체 및 유지비용으로 그동안에는 상용화기 어려웠다.
공동연구로 개발된 질소발생장치는 공기 중의 질소를 사용함으로써 질소 농도 98% 이상, 노점 -40℃의 고품질 질소를 공급해 기존의 잦은 탱크 교체로 인한 번거로움이 없고, 경제성 또한 탁월하다. 대기 중의 수분이 충전 노즐에 달라붙어 어는 현상을 원천적으로 해결할 수 있는 구조로 개발된 충전 노즐 커버는 특허출원이 진행되고 있다.
실제 현장테스트에서 수소 차량을 연속으로 충전하더라도 한 번에 쉽게 탈거되는 것으로 실증돼 수소충전소 사업주와 수소 차량 운전자의 만족도가 매우 높은 것으로 나타났다.
이번에 가스기술공사가 개발한 질소발생자치와 충전 노즐 커버는 폭발 및 화재의 3요소 중 하나인 산소(공기)의 유입을 원천적으로 차단함으로써 수소충전소의 안전성을 확보하게 된다. 아울러 기존에 고온의 공기를 사용하는 방식보다 설치 및 운영비용이 저렴하고, 구형과 신형 충전 노즐에 적용할 수 있도록 구성돼 편의성을 극대화시켰다.
개발된 질소발생장치와 충전 노즐 커버는 청주(오창) 수소충전소에 설치돼 가동 중이다. 앞으로 한달 간 시범운영을 통해 현장의 문제점을 보완하는대로 가스기술공사가 건설 중인 충북 및 경기도권역 수소충전소에 적용할 예정이다.
한국가스기술공사 관계자는 “수소충전소의 안전성 확보를 통해 한국가스기술공사가 구축한 수소충전소가 세계 표준모델이 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.
채제용 기자 top27@e2news.com