생산, 저장 등 모든 과정에 대한 안전성 확보 가능
국내에서도 용기충전 이용 사고나 수소배관 누출 사고 등 크고 작은 사고가 발생하고 있다.
수소는 무공해 에너지로 어디에서나 존재하며 장기적인 에너지 대책이 될 수 있지만 폭발 범위가 넓은 기체로 안전성 확보가 필수적이다.
따라서 수소에너지를 어떻게 측정, 관리할 것인지가 관건이다.
이에 미국, 유럽, 일본 등은 수소의 생산 및 저장, 수송, 전환 등에 대한 기술개발 외에도 수소 안전분야에 대해 과감한 투자를 아끼지 않고 있다.
수소에너지의 측정 인프라와 안전기술을 제공하기 위해 KRISS(한국표준과학연구원, 원장 김명수) 신재생에너지측정센터가 나섰다.
KRISS는 국내 수소 생산 및 수송, 저장, 이용 설비의 안전성과 신뢰성 연구를 위해 국내 최초로 수소안전연구동을 건립했다.
수소에너지는 현재 물의 전기분해나 화석연료의 촉매개질을 통해 만들어진 수소를 에너지로 이용하는 것으로, 중장기적으로는 원자력발전이나 생물학적, 광학적 방법으로 생산된 대량의 수소가 이용될 수 있다.
이를 저장해 자동차, 선박, 항공기는 물론 우주 발사체용 연료로 활용할 수 있고, 연료전지를 통해 가정에서는 전기나 난방에 활용할 수 있다.
차세대 그린에너지로 각광받고 있는 수소에너지가 우리 일상생활에서 사용되기 위해서는 무엇보다 안전이 보장돼야 한다.
예를 들어 수소연료전지 자동차는 350 기압 이상의 고압 수소를 저장하고 있기 때문에 우선 연료탱크의 손상을 정밀 측정하고, 상시감시를 통해 사고를 예방할 수 있어야 한다.
만약 사고가 발생할 경우 이에 대한 파급효과가 어느 정도인지에 대한 연구가 이루어져 한다. 탱크의 파열에 따른 수소의 누출 확산거동은 물론 발화했을 때 수소화염의 도달거리를 고려할 수 있다.
특히, 현재 운영되고 있는 수소충전소에는 안전관련 장치가 필수적으로 구축돼야 한다.
예를 들어, 디스펜서(휘발유 주유소의 주유기와 같은 역할을 하는 부품)는 수소의 확산특성을 고려해 설계해야 하며, 조명등과 같은 부대설비도 폭발방지 성능을 확보해야 한다.
자칫 사소하게 넘어갈 수 있는 부분이 수소 안전에서는 치명적일 수 있다.
신재생에너지 강국인 일본, 미국, 독일 등은 이미 오래 전부터 수소에너지 안전 연구에 꾸준한 투자를 하고 있다. 특히, 일본 신에너지산업기술 종합개발기구(NEDO)는 고압수소환경 시험뿐만 아니라 초고감도의 수소분석을 실시할 수 있는 실험설비를 갖추고 있어 수소에 대한 다각적인 분석연구를 수행해 오고 있다.
남승훈 박사는 “이번 수소안전연구동 건립을 통해 수소 제조부터 보급에 이르는 전 과정에 대해 안전성 및 신뢰성 평가가 가능해 졌다.”며 “수소에너지가 차세대 그린에너지로 자리 잡기 위해서는 수소 활용 전주기에 대한 균형 잡힌 기술 확보가 필수적”이라고 말했다.
KRISS 신재생에너지측정센터는 수소에너지 분야를 지원하기 위한 측정과 안전 연구를 수행하고 있다. 특수한 물리, 화학적 거동으로 인해 위험도가 높은 수소를 안전하게 활용하기 위한 투과 및 누출 방지기술을 비롯해 수소누출 모니터링을 위한 원격 공간센서 개발, 누출가스 능동 처리 시스템 개발 등 수소이용시설 및 설비안전 관리를 위한 기술 개발에 노력하고 있다.
특히 금속성 저장용기와 초고압 수소가스 간의 상호작용으로 발생하는 취성, 침식과 같은 수소재료 손상측정 시스템 및 기술은 국내에서 독보적인 수준이다.
한편, KRISS는 수소안전연구동 건립을 기념해 수소안전워크숍을 3일 오후 2시 반 부터 KRISS 기술지원동에서 개최한다. 이번 워크숍에서는 수소안전의 국내외 기술 현황 및 활용에 대해 주제 발표와 토론이 이루어진다. /강현준기자
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