일진하이솔루스의 타입4 수소튜브트레일러.

[투데이에너지 유정근 기자] 수소경제가 본격화되고 수소충전소 구축이 증가하면서 수소 소비자 구입가를 감소시키기 위해 생산·저장기술뿐만 아니라 운송기술도 개발되고 있다. 수소튜브트레일러는 고압·대량의 수소가스를 수소충전소, 산업용 수요처 등에 운송해 수소의 안정적인 수급과 운송에 필수적인 장비로 기존 국내에는 금속으로 제작된 용기인 타입1 수소튜브트레일 러를 통해 수소가 운반됐다. 타입1 수소튜브트레일러의 1회 운송량은 약 300kg으로 1회 운송량이 많지 않다는 단점과 운송 후 수소차에 충전하기까지 2번의 압축과정을 거쳐야 한다는 애로사항이 있었다.
수소튜브트레일러시장에 지난해 일진하이솔루스가 타입4 수소튜브트레일러를 시장에 선보이며 기존 타입1 수소튜브 트레일러의 단점을 극복할 수 있는 기술을 보였다. 또한 지난해 9월 또다른 수소저장용기 제조업체인 엔케이에테르는 555bar 수소저장용기가 KGS 인증을 취득하고 출시에 나선다고 밝혔다. 이외에도 액화수소튜브트레일러사업에 여러 기업이 뛰어들고 있는 현황을 살펴보고 미래 시장을 전망해보고자 한다. /편집자 주

■수소튜브트레일러 산업 현황
기존 국내에서는 고압용기 전문기업 엔케이가 200bar 기준의 타입1 수소튜브트레일러를 제작·공급해왔었다. 타입1 수소튜브트레일러의 1회 수소 운송량은 약 300kg 수준이다.

지난 2020년 5월 엔케이에서 대형 용기관련 사업부문이 물적분할되며 엔케이에테르가 설립돼 운송용 튜브트레일러, 저장용기 등의 생산에 나서는 등 사업이 전문화됐다. 이외에도 비트코 비체실린더즈코리아, 일진하이솔루스(전 일진복합소재) 등이 수소튜브트레일러 시장에 참여해 경쟁 및 기술개발이 확대됐다.

엔케이에테르는 지난해 9월 수소모빌리티+ 쇼에 참가해 한국가스안전공사(KGS)의 제조승인 절차를 완료한 550bar 수소저장용 1,000리터 압력용기를 선보였다.

또한 엔케이에테르는 미국기계학회에서 인증을 취득한 990bar 고압 압력용기를 올해 상반기 중 상용화하는 것을 목표로 1,000bar 이상의 고압용기 기술개발을 추진하며 튜브트레일러용기 시장을 선도할 계획이다.

■초경량 빌렛타입 저장용기
비트코비체실린더즈코리아는 지난 수소모빌리티+쇼에서 기술 컴팩트 타입의 집합형 실린더 수소 운송 솔루션을 공개했다.

비트코비체실린더즈코리아의 모기업인 체코의 비트코비체실린더즈는 1988년 발렛타입의 200bar급 설비를 구축한 후 정밀한 기술력을 통해 초경량 발렛타입을 구현했다.

컴팩트타입 집합형 실린더 수소 운송은 1번에 여닫는 작업이 가능한 이음새 없는 발렛용을 이용해 밀페 차단형 구조로 운송하는 방식으로 충전소 설계 면적 축소, 유지비 절감, 내구성과 안전성이 우수하다는 장점을 갖고 있다.

또한 비트코비체실린더즈는 그룹 계열사를 통한 원재료 수급으로 균질의 품질, 제품 안정성을 확보했다.

비트코비체실린더즈 운송용 솔루션의 가장 큰 장점은 기존 튜브트레일러의 절반 크기로 같은수준의 수소운송이 가능하다는 점이다. 특히 밀폐구조의 철재 컨테이너로 운송돼 구조적 안전성과 뛰어난 주행안정성이 확보됐다는 장점이 있다.

또한 대량의 수소를 운송하는 과정 에서 번들의 다수 용기에 분산시켜 저장하고 운송함으로써 대형사고의 위험을 분산시킬뿐만 아니라 현장에 서의 긴급처리가 가능하다.

도심에 건설되는 수소충전소의 경우 대형 수소튜브 트레일러의 도심진입에 따라 주민들의 수용성을 확보하기 힘들다. 이런 상황에서 필요공간을 절반 정도로 줄인 비트코비체실린더즈의 발렛타입형 저장용기는 획기적인 효과를 가져올 수 있다.

■국내 최초 타입4 수소튜브트레일러
지난해 8월 일진하이솔루스는 국내 최초로 타입4 수소튜브트레일러를 선보이고 한국가스안전공사와 국제표준화기구로부터 인증을 받았다고 밝혔다. 두 기의 인증에 따라 일진하이솔루스는 국내 및 해외 수소튜브트레일러시장 진출 자격을 획득했다.

또한 일진하이솔루스가 선보인 타입4 수소튜브트레일러는 수소 운송 차량의 총 중량을 26톤으로 낮추고 전장도 10m로 줄이는 등 경제성을 추가로 확보했다.

일진하이솔루스는 일진그룹이 지난 1999년 설립된 한국복합재료연구소를 2011년 인수한 후 관련 기술을 꾸준히 개발하고 있다. 전세계에서 타입4 수소저장용기 양산에 성공한 기업은 일진하이솔루스와 일본의 토요타 두 회사뿐으로 국내에서 일진하이솔루스의 타입4 수소튜브트레일러 기술은 많은 관심을 받고 있다.

그간 수소경제의 걸림돌 중 하나는 수소 생산·저장· 운송·충전에서 안전하면서도 비용이 저렴한 인프라를 구축하는 것으로 타입4 수소튜브트레일러는 수소 운송 저장 압력 450bar 1기당 1회 수소 공급량 약 500kg 으로 기존 타입1 수소튜브트레일러대비 약 1.5배 이상의 1회 운송량을 확보하게 됐다. 또한 2020년 이후 세워진 수소충전소의 하루 평균 수소 공급량인 500kg를 1 회에 공급할 수 있어 수소튜브트레일러의 투입 댓수와 운송비용을 절감할 수 있게 됐다. 

현재 국내외 시장에서 주로 사용되는 200bar, 340kg 용량의 금속재 수소이송용기를 장착한 튜브트레일러는 운송 용량면에서 한계가 있는 실정으로 미국, 독일 등에서는 금속소재를 탄소소재로 대체한 수소압력 500bar, 용량 530리터급 튜브트레일러를 상용화하고 700bar 튜브트레일러 연구개발을 진행하고 있다.

그러나 현재 우리나라는 압축수소 운송용 복합재료 용기 제조의 시설·기술·검사 기준에서 탄소복합재 수소용기의 기준을 450bar, 450리터 이하로 정하고 있어 고압 대용량의 탄소복합재 수소튜브트레일러를 제작할 수 없는 실정이었다.

고압 대용량 탄소복합재 수소운송시스템 실증 추진 일정.

이에 지난해 10월29일 중소벤처기업부와 전라북도는 국내 기준을 초과하는 고압 탄소복합재 수소이송 용기 실증 착수에 나서겠다고 밝혔다.

이는 국산 탄소섬유로 만든 525기압, 520리터 수소 운송용 탄소복합재 수소용기를 장착한 수소튜브트레일러를 상용화하기 위한 제조 및 운행 실증으로 오는 3월까지 시험과 평가를 마치고 9월까지 운행 안정성을 실증할 예정이다.

고압·대용량 수소이송용기 실증은 국내 기준을 초과한 고압의 수소용기를 제조해 안전성과 성능을 시험하는 것으로 전북도는 현장점검·안전교육 실시 등을 통해 실증 전과정의 안전성을 높이는데 주력할 방침이다.

수소이송용기 안전성 실증이 완료돼 탄소복합재 525bar 수소튜브트레일러가 상용화될 시 현재 시중에 운영 중인 금속재 200bar 수소튜브트레일러대비 약 2.5배 정도 많은 수소를 운반할 수 있어 향후 수소 운송 및 활용 등 수소산업 전반의 발전에 큰 도움이 될 것으로 보인다.