효율적인 수소 수송의 선구적 노력: 가와사키 중공업, 지속 가능한 미래를 향한 혁신을 추진합니다.

수소 에너지의 모든 약속에도 불구하고 그 영향은 여전히 연료를 A 지점에서 B 지점으로 비용 효율적으로 이동할 수 있는 능력에 달려 있습니다. 바로 여기가 Kawasaki Heavy Industries의 새로운 화물 격납 시스템 (CCS)가 들어옵니다[1]. 이중 쉘 구조와 고급 단열재를 갖춘 격납 시스템은 대량의 수소를 보다 경제적으로 운반할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 위의 렌더링 이미지는 160,000³ 액화수소 운반선.

의 성공을 바탕으로 수이소 프론티어,[2] 세계 최초로 액화수소를 수송하는 선박인 가와사키의 업적은 상업적 목적으로 대량 수송을 실현합니다. 시범 선박보다 기하급수적으로 더 큰 저장 탱크에서 수소를 이동시킵니다. 이러한 해상 수송이 가능해진다면 경제적인 대량 유통을 실현하고 궁극적으로 깨끗한 수소의 비용을 낮출 수 있습니다.

기술적 혁신에는 디지털 기술도 수반됩니다. Kawasaki의 지속적인 개발 수이소 플랫폼, 생산에서 활용까지 전체 공급망의 디지털 관리 및 시각화를 구성하여 수소 추적성을 보장합니다. 수소 운송의 디지털 및 물리적 과제를 해결함으로써 Kawasaki는 증가하는 글로벌 수요를 충족하기 위해 비용이 적게 들고 더 많은 양을 공급하는 유통 채널이 어떤 모습일지 미리 보여줍니다.

수소 경제에 대한 더 광범위한 의미

열 침투는 액화 수소를 운반할 때 고유한 과제를 형성합니다. 용기 크기가 감소함에 따라 침투가 증가하는데, 이는 수소를 액화 상태로 유지하기 위해 -253°C 온도를 유지해야 하는 경우 이상적이지 않습니다. 따라서 비교적 작은 저장 용량에는 높은 열 성능이 필요합니다. 진공 단열 멤브레인은 이를 달성하는 데 도움이 되지만 운송 비용도 증가합니다.

더 큰 용기는 부피 기준으로 열 침투에 대한 저항성이 더 뛰어나 단열 및 냉각에 대한 성능 및 에너지 요구 사항을 각각 낮춥니다. 진공 단열이 필요 없는 CCS를 통해 Kawasaki의 개발은 액화수소 운송에 대한 새로운 잠재력을 보여줍니다. 즉, 더 비용 효율적인 단열을 갖춘 더 큰 운반체가 경제적으로 실행 가능한 운송 경로를 만들 수 있는 것입니다. 이는 에너지 생산자가 제로 배출 연료를 필요한 곳에 더 가깝게 옮길 수 있는 길을 열어줍니다.

기술 혁신

2년간 배치된 시범 선박인 Suiso Frontier는 진공 밀봉된 멤브레인 층의 도움으로 수소를 액화 상태로 유지하는 1,250입방미터 탱크를 보유했습니다. 더 큰 용량에서 원하는 열 성능을 달성하기 위해 Kawasaki는 신뢰성과 안전성을 보장하는 특정 구조적 개념이 필요했습니다.

CC61H형이라고 불리는 독특한 새로운 CCS는 구형 설계를 사용하여 체적 용량에 비해 외부 표면적을 최소화합니다. 따라서 CC61H형은 진공 밀봉 층이 아닌 이중 셸 단열 시스템을 사용하여 내부 및 외부 2층 시스템 모두에 대한 가스 대체 및 냉각 성능을 보장합니다. 이를 통해 안전성이 보장되고 운영 비용이 절감되어 상업적 실행 가능성이 높아집니다.

가와사키는 대형 액화수소 운반선에 맞게 CC61H형 테스트 탱크를 설계했습니다. 각 선박에는 각각 40,000입방미터의 탱크 4개를 장착할 수 있으며, 총 화물 용량은 160,000입방미터로, Suiso Frontier의 시범 테스트에 사용된 용량의 128배입니다. 광범위한 검증의 일환으로 가와사키는 CC61H형 탱크에서 가스 교체, 냉각 및 가열 사이클을 테스트했습니다. 또한 조립, 용접 및 단열 작업성을 포함한 구조적 무결성을 검증했습니다. 마지막으로 불활성 가스를 사용하여 대형 탱크 내부에서 수소를 효율적으로 교체할 수 있으며, 계획대로 단열 성능을 달성할 수 있음을 확인했습니다.

하드웨어 개발과 함께 수소가 저탄소임을 증명하기 위한 디지털 프레임워크를 구축하는 것이 필수적입니다. 이를 위해 Suiso 플랫폼은 일련의 서비스로 수소 거래를 지원합니다. 배출량 및 탄소 강도에 대한 평가를 가능하게 하고, 인증 신청을 지원하며, 수소 추적 가능성에 대한 귀속 데이터를 제공합니다.

이 플랫폼을 통해 사용자는 유통 채널을 관리하여 거래 프로세스를 원활하게 하고, 비재무 정보를 공개하고, 저탄소 수소에 대한 자격 증명을 받을 수 있습니다. 이러한 기능을 통해 궁극적으로 회사는 디지털 관리를 통해 보관 체인을 추적하고 깨끗한 수소를 비즈니스 탈탄소화 수단으로 자신 있게 사용할 수 있습니다.

남은 과제들

인프라 관점에서 볼 때, 오늘날 수소의 대부분 공급원인 기존 탄화수소 대신 재생 에너지로 구동되는 전기 분해에서 수소를 생산하는 데는 상당한 비용 장벽이 남아 있습니다. 가와사키가 액화 수소에 대한 비용 효율적인 운송을 검증함에 따라 수소를 더욱 경제적으로 생산할 것입니다. 이와 함께 가와사키는 고효율 액화 장비와 수소 가스를 사용하는 열병합 시스템을 개발할 것입니다.

생존 가능성 향상, 비용 효율성 향상

비용을 절감하고 액체 수소 운송의 실행 가능성을 개선하기 위해 Kawasaki는 다양한 글로벌 물질 수요를 충족하는 운반체를 설계하고 있습니다. 이 모든 운반체는 탱크 모양, 단열 시스템 및 화물 용량에 최적화되어 있습니다.

수소 운송 기술의 혁신은 새로운 형태의 재생 에너지를 보다 실용적이고, 접근 가능하며, 경제적으로 만드는 데 중요합니다. 사실, 이러한 노력은 세계를 보다 지속 가능한 미래에 더 가깝게 만듭니다. 그래야만 사회가 우리의 공동 미래에 매우 중요한 순 제로 배출 목표를 달성할 수 있습니다.

가와사키의 현재 목표는 2030년까지 진행될 시범 프로젝트에서 대형 액화수소 운반선을 계속 개발하는 것입니다. 이 프로젝트는 국경을 넘나드는 액화수소의 해상 공급망의 광범위한 상용화를 지원하여 가와사키가 수소 에너지를 홍보하고 탄소 중립을 달성하도록 돕고 궁극적으로는 더 푸른 지구를 만드는 데 도움이 될 것입니다.

[1] 이 수소 협의회 기사는 Kawasaki의 보도 자료 2023년 6월 발행

[2] "수이소"는 일본어로 수소를 뜻합니다.