환경/에너지 2022년 수소충전용 장비 및 부품 현황분석
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| 출처 | 중소벤처기업부 |
[ 목 차 ]
1. 개요
2. 산업 및 시장 분석
3. 기술 개발 동향
4. 특허 동향
5. 요소기술 도출
6. 전략제품 기술로드맵
1. 개요 가. 정의 및 필요성 (1) 정의 수소 충전인프라는 외부에서 수소차에 수소를 공급하는 인프라를 의미하며, 그 중심에는 수소충전소(Hydrogen Refueling Station, HRS)가 존재함 ▪ 수소충전소는 보통 수소 공급 장치, 압축장치(Compressor), 수소저장장치(탱크), 예냉장치 (Pre -cooler), 충전기(Dispenser) 및 충전소 운전장치(Priority panel)로 구성됨 수소충전소는 수소의 생산 및 수급방식과 이동성 여부 등에 따라 여러 가지 형태로 구분됨 수소충전은 수소공급방식에 따라, Off-site(중앙공급방식)와 On-site(현지공급방식)으로 구분됨▪ Off-site는 일정지역에서 수소를 대량생산하여 수소충전소까지 파이프라인 또는 튜브 트레일러로 이송하는 방식임. 대량 생산으로 수소 생산비용이 저렴하며 초기 설치비용이 비교적 낮으나, 수소 이송비용이 추가적으로 발생됨 ▪ On-site는 수소충전소에서 Compressed natural gas(CNG), Liquefied petroleum gas(LPG) 등을 개질하거나 또는 수전해하여 수소를 생산하는 방식임. 수소생산지와 충전소 간 원거리인 경우 이송비용 절약이 가능하나, 수소 생산 장치가 필요하므로 초기 설치비용이 높음 ▪ 우리나라의 경우, 부생수소의 외부수급을 활용한 ‘고정형 충전소’를 중심으로 수소충전소의 보급 및 확대가 추진되고 있음 [ 수소충전소의 종류 및 충전방식 ] 분류 원료수소 생산방식 충전방식 비고 고정형 충전소 직접생산 (On-site) 수증기개질 CGH2 Ÿ 천연가스/메탄/메탄올/LPG 등 물전기분해 CGH2 Ÿ 풍력/태양력/일반전력 등 외부수급 (Off-site) 액체수소수급 LH2 Ÿ 액체수소 직접 충전 LCGH2 Ÿ 압축기체수소로 변환 후 충전 기체수소수급 CGH2 Ÿ 실린더로 수급 CGH2 Ÿ 트레일러로 수급 CGH2 Ÿ 파이프라인 수급 이동형 충전소 직접생산 수증기개질 LH2 Ÿ 액체수소 직접 충전 외부수급 액체수소수습 LCGH2 Ÿ 압축기체수소로 변환 후 충전 기체수소수급 CGH2 Ÿ 실린더로 수급 * 출처 : 산업연구원(2016), “신에너지 시대를 여는 수소산업의 성장가능성과 발전과제” 수소충전용 장비 및 부품7 [ 신재생에너지 내 수소충전용 장비 및 부품 ] * 출처 : 구글 이미지, 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」에 정의된 신재생에너지 분류를 기반으로 재작성 Off-site와 On-site 방식은 수소 충전소에 수소를 공급하는 방법이 다르고, Fuel cell vehicle(FCV)에 수소를 충전하기까지는 공통적임 ▪ 35㎫ FCV의 경우 수소를 압축기로 가압하여 축압기에 저장하고, 축압기와 FCV 수소탱크의 압력차이로 수소를 충전하는 차압 충전 방식이 일반적임 ▪ 70㎫ FCV로의 수소충전은 고액의 80㎫ 급 축압기가 필요하기 때문에, 압축기로 수소를 직접 충전하는 직접 충전방식이 검토되고 있음 ▪ 70㎫ 충전에서는 수소를 안전하고 효율적으로 충전하기 위해 40˚C정도까지 냉각하는 프리쿨, 국내표준에 의거한 제어순서로 충전하는 충전 프로토콜, 충전 시 충전 노즐을 통해 적외선 통신으로 FCV 탱크의 온도, 압력 등의 정보를 수소 충전소로 보내는 통신 충전 등의 장치와 기술이 요구됨 생산된 수소를 수소전기차, 수소연료전지 연료로 공급하기 위해서는 운송과 저장, 충전소를 통한 공급이 필요함. 수소충전소는 기본적으로 수소를 저장하는 수소저장 용기, 수소의 압력을 높이기 위한 압축기, 수소를 차에 충전하는 디스펜서로 구성됨 ▪ 수소저장 용기는 400기압으로 수소를 저장하며, 공급되는 수소의 압력이 낮을 경우에는 압축기를 사용하여 압력을 높임 ▪ 수소 디스펜서는 수소를 연료로 하는 연료전지의 자동차의 수소저장용기에 수소가스를 공급하는 것으로, 수소가스 주체의 개질 가스를 수고공급라인을 통하여 외부의 차량에 공급됨. 디스펜싱 시스템에서 차량의 수소저장용기에 충전 시 용기 내 온도편차에 따라 용기 안정성 및 충전효율의 감소 등의 문제가 발생할 수 있음 ▪ 저장탱크와 연료전지를 연결하는 수소공급라인에는 유량조절밸브, 솔레노이드밸브, 유량조절기가 설치됨
