냉매 순환이 용이한 액화수소 저장탱크

배경 및 과제

수소연료는 청정 대체 에너지원으로 주목받고 있으며, 그 중 액화수소는 저장 효율이 높아 최근 다수 활용되고 있습니다. 그러나 액화수소는 -253도의 극저온 액화온도를 가지며 온도 상승 시 쉽게 기화되므로, 저장탱크는 특정 온도 유지와 철저한 단열이 필수적입니다.

기존 등록특허(제10-2144518호) 등 일반적인 탱크 형태는 다음과 같은 한계가 있었습니다:

• 수소 탱크의 부피가 커서 운반이 어려움
• 액화수소의 지점별 온도 불균일성 존재
• 단열 효과가 미비함

해결 수단

본 발명은 다음과 같은 구성을 통해 상기 과제를 해결합니다.

1. 도넛 형상 구조: 액화수소를 저장하는 제1 탱크부와 냉매를 저장하는 제2 탱크부 모두 중공부가 형성된 도넛 형상으로 제작하여, 수송 기구의 바(bar)에 복수 개를 삽입하여 지지 및 운송할 수 있어 수송 안전성과 작업 편의성이 극대화됩니다.

2. 이중 감싸기 구조: 제2 탱크부는 제1 탱크부를 상부에서 감싸는 제2-1 탱크부와 하부에서 감싸는 제2-2 탱크부로 구성되어, 액화수소를 전 방향에서 균일하게 냉각할 수 있어 종래의 온도 불균일성 문제를 해소합니다.

3. 진공층 형성: 제2 탱크부 내측(외벽과 진공벽 사이)에 진공층을 형성하여 저장탱크 제조 원가(Steel 원가)를 절감하고, 무게를 기존 대비 약 1/10까지 줄여 수송 효율과 안전성을 높였습니다.

4. 가압부-틸팅부 연동 유로 형성 구조: 제2-1 탱크부에 형성된 가압부가 하강하면서 제2-2 탱크부의 틸팅부(회전축+날개)를 가압하여 틸팅시키고, 이로써 별도 작업 없이 두 탱크부의 냉매 저장 공간을 연통하는 유로가 자동 형성됩니다. 추가로 가압핀이 보조 틸팅부(보조 회전축+보조 날개)를 독립적으로 틸팅시켜 추가 유로를 확보함으로써 냉매 순환성을 극대화합니다.

5. 수용부-고정부 결합 구조: 제2-1 탱크부의 수용부(홈+홀)와 제2-2 탱크부의 고정부(핀)가 삽입 결합되어 1차·2차 다단 고정 효과를 제공, 탱크 간 결합 견고성을 향상시킵니다.

6. 단열 코팅층: 제2 탱크부 외면에 수계 용매, 고분자 수지, 에어로겔 및 특정 화학식 화합물을 포함하는 단열 코팅 조성물을 코팅하여, 종래 단열재 대비 우수한 단열 성능과 접착력, 기계적 강도를 구현합니다.

효과

• 도넛 형상 구현으로 액화수소 수송성 향상
• 이중 탱크부 감싸기 구조로 열교환 효율 극대화 및 온도 균일성 확보
• 진공층 형성으로 원가 절감 및 무게(약 1/10) 절감
• 가압부-틸팅부 구조로 작업자 개입 없이 자동 유로 형성, 냉매 순환성 증대
• 수용부·고정부 구조로 탱크부 간 결합 지지성 향상
• 단열 코팅층으로 단열 효과 극대화