수소충전 고질병, ‘노즐 아이싱문제’ 해결될까
수소충전 고질병, ‘노즐 아이싱문제’ 해결될까
  • 박병인 기자
  • 승인 2020.10.21
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가스기술公, 질소발생장치·충전노즐커버 개발
한국가스기술공사의 관계자들이 질소발생장치를 시험하고 있다.
한국가스기술공사의 관계자들이 질소발생장치를 시험하고 있다.

[투데이에너지 박병인 기자] 한국가스기술공사(사장 고영태)가 수소충전소의 고질병인 충전 노즐 아이싱 문제를 질소와 자체 개발한 충전노즐커버로 해결될 수 있을지 귀추가 주목된다.

노즐 아이싱이 발생하는 원인은 수소 급속 충전 시 자동차의 수소탱크 압력과 온도가 상승하는 수소의 특성을 고려해 국제충전규격인 SAE J2601(수소충전 프로토콜)에서는 안전을 위해 충전 온도를 –40℃~–33℃까지 낮춰 충전하도록 명시하고 있다.

이로 인해 대기 중의 수분이 노즐에 달라붙어 얼어버리는 현상이 발생하면서 충전노즐이 탈거되지 않는다. 이를 녹이는 시간만 대략 5분~10분이 소요되고 있어 수소 차량 구매자들의 불만의 목소리가 높아지고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 각 지역 수소충전소들은 외력에 의한 강제 탈거, 찜질팩 사용, 온수 직접사용, 건공기 사용 등 다양한 방법으로 아이싱 문제를 해결하고 있지만 실효성은 부족한 상황이었다.

강제로 힘으로 충전노즐을 탈거 할 경우, 수소 차량의 노즐이 손상될 가능성이 있으며 운전자가 탑승하고 있을 경우에는 차량의 흔들림으로 인해 민원이 발생할 소지가 충분하다.

현재 가장 많이 사용하고 있는 방법은 고온의 공기를 이용해 수소 충전 노즐에 직접 분사하는 방법으로 간편하면서 효과적이지만 연소(폭발)의 3요소인 점화원(스파크), 가연물(수소), 산소(공기)가 동시에 같은 장소에 존재할 경우 폭발의 위험성이 있다.

폭발의 위험성을 줄이기 위해 공기 대신 질소를 사용하는 것이 가장 이상적이나, 질소탱크의 잦은 교체 및 유지비용으로 그동안에는 상용화하기 어려웠다.

노즐커버와 질소발생장치를 활용한 결과 아이싱이 발생하지 않았다.
노즐커버와 질소발생장치를 활용한 결과 아이싱이 발생하지 않았다.

이에 가스기술공사가 공기 중의 질소를 분리해 사용하는 질소발생장치와 아이싱을 원천적으로 방지할 수 있는 충전노즐커버를 개발해 주목을 받고 있다.

공동연구로 개발된 질소발생장치는 공기 중의 질소를 사용함으로써 질소 농도 98%이상, 노점 -40℃의 고품질의 질소를 공급할 수 있으며 기존의 잦은 탱크 교체로 인한 번거로움이 없고 경제성 또한 탁월하다.

아이싱을 방지할 수 있는 충전노즐 커버의 경우에는 특허 출원이 진행 중이며 대기 중의 수분이 충전 노즐에 달라붙어 어는현상을 원천적으로 해결할 수 있는 구조로 개발됐다.

실제 현장테스트에서 수소차량을 연속으로 충전하더라도 한번에 쉽게 탈거가 되는 성과와 함께 수소 충전소 사업주와 수소 차량 운전자의 만족도도 매우 높은 것으로 나타났다.

본 개발품은 폭발 및 화재의 3요소 중 하나인 산소(공기)의 유입을 원천적으로 차단함으로써, 수소충전소의 안전성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 기존 고온의 공기를 사용하는 것 대비 설치 및 운영(전력, 유지보수) 비용이 매우 저렴하고 구형과 신형 충전 노즐에 적용할 수 있도록 개발돼 편의성을 극대화 했다.

현재 질소발생장치와 충전 노즐 커버는 청주(오창) 수소충전소에 설치돼 운영되고 있으며 1개월간의 시범운영을 통해 문제점 보완했고 가스기술공사가 건설 중인 충북 및 경기도권역 수소충전소에 적용할 예정이다.

가스기술공사의 관계자는 “수소충전소의 안전성 확보를 통해 가스기술공사가 구축한 수소충전소가 세계표준모델이 될 수 있도록 노력해 나가겠다”고 밝혔다.


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