KR101744284B1 - 액화수소 저장용기 - Google Patents

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Abstract

설정된 압력하에서 액화된 상태의 수소를 저장하기 위한 액화수소 저장용기에 있어서, 일측에 연결된 공급관을 통해 액화된 상태의 수소가 내부 수용공간에 저장되는 내부용기와, 내부에는 상기 내부용기의 외면이 이격된 상태로 수용되고, 일측에는 상기 내부용기와의 이격된 공간을 진공상태가 되도록 하는 진공포트가 설치되는 외부용기와, 상기 내부용기로의 복사열이 전달되는 것을 차단하기 위해 상기 내부용기 및 외부용기 사이의 진공 영역에 설치되는 단열부재를 포함하여 구성되며, 상기 내부용기의 내측면에는 내부 수용공간에서 기화된 극저온 상태의 수소 기체가 이동할 수 있는 기체유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 액화수소 저장용기에 관한 것이다.

Description

액화수소 저장용기{Storage vessel for liquid hydrogen}
본 발명은 액화수소 저장용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화수소를 저장하는 내부용기의 벽면에 극저온 기체 유로를 형성함으로써, 내부용기의 구조적인 강도 증가 및 복사열의 차단효율 증대와 더불어 저장용기의 제조원가 절감, 부피 감소 및 경량화를 이룰 수 있는 액화수소 저장용기를 제공함에 있다.
최근들어 급속한 산업화의 발달 및 인구의 증가로 인해 에너지 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 화석 연료의 고갈에 따른 대체 에너지 수급이 절실한 상황이며, 특히 우리나라의 경우에는 에너지 소비량이 세계 10위 안에 들 정도로 많은 양을 소비하고 있으면서도 사용하는 에너지의 90% 이상을 외국의 수입에 의존하고 있는 실정인 만큼 에너지 확보 대책이 시급하다.
이에, 전 세계적으로 직면하고 있는 복잡한 에너지 문제들을 해결하기 위해 주목을 받고 있는 대체 에너지로 수소연료가 꼽히고 있다.
이러한 수소연료는 지구상에서 탄소와 질소 다음으로 가장 풍부한 원소일 뿐만 아니라, 연소시에 극히 미량의 질소산화물만을 생성시킬 뿐 다른 공해물질은 전혀 배출하지 않는 깨끗한 에너지원이고, 지구상에 존재하는 풍부한 양의 물을 원료로 하여 만들어낼 수 있으며, 사용후에도 다시 물로 재순환되기 때문에 고갈의 우려가 없는 최적의 대체 에너지원이라 할 수 있다.
상기와 같은 수소연료를 이용하기 위한 가장 중요한 과제는 수소의 저장방법으로, 고압가스 실린더나, 지질학적 특성이 갖추어진 지하, 또는 배관시스템 등에 압축 저장하는 방법과, 금속수소화물(Metal hydride), 탄소 나노튜브(Carbon nanotube), 유리 미소구체(Glass microspheres) 등을 이용한 고체흡착 저장하는 방법과, 극저온(-253℃) 상태의 용기에 액화된 상태로 저장하는 방법 등이 있다.
특히, 액화된 상태의 수소는 극저온 형태로 저장되기 때문에 외부 열원으로부터 전도, 대류 및 복사 등에 의한 미량의 열이 전달되는 경우 수소의 기화를 초래하며, 이러한 수소의 기화에 따른 손실율은 용기의 크기, 모양, 단열재의 형태에 따라 달라진다.
종래에는 액화된 상태의 수소를 저장하기 위해 한국등록특허 제937520호와 같은 고저압 겸용 수소연료 저장용기가 제안되었으며, 이는 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 내부용기와 외부용기의 이중구조로 형성되고, 내부용기와 외부용기의 사이에는 단열을 위한 절연체가 장입되며, 저장용기의 일측에는 액화수소 충전을 위한 충전구가 외부용기, 절연체 및 내부용기를 관통하여 삽입 설치되고, 저장용기의 타측에는 내부용기와 외부용기 사이의 공간을 진공 상태로 조성시키기 위한 진공포트가 설치되었다.
그러나, 상기한 저장용기는 내부용기와 외부용기 사이에 절연체가 개재되어 있으나, 이러한 절연체 만으로는 외부용기에 가해지는 열이 액화 수소를 저장하는 내부용기에 전달되는 것을 효과적으로 차단하지 못해 수소의 기화에 따른 손실율이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
이에, 한국등록특허 제1466881호의 액체 수소를 이용하는 무인 항공기 동력 공급 장치에는 외부용기로부터 액체 수소를 저장하는 저온 상태의 내부용기에 전해지는 복사열을 보다 효율적으로 차단하기 위해, 도 1의 (b)와 같이 외부용기와 내부용기 사이의 진공 영역에 단열재를 장입하고, 이와 함께 내부용기를 코일형으로 둘러싸는 예열튜브를 더 구비하였다.
이러한 예열튜브는 내부용기에서 기화되어 배출되는 수소가 유동하는 것으로, 이를 통해 외부용기에서 절연체를 거쳐 내부용기로 복사열이 전달되는 것을 보다 효율적으로 차단하기 위한 것이다.
그러나, 예열튜브가 내부용기의 외면에 둘러싸게 됨에 따라 액화수소 저장용기의 전체적인 크기가 증가하게 되었고, 부피 증가에 따른 설치공간에 제약이 발생하였으며, 예열튜브의 추가 설치에 따른 제조비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 복사열의 효율적인 차단을 통한 수소의 기화율을 감소시키기 위해, 외부용기와 내부용기 사이에는 절연체, 내부용기를 코일형으로 둘러싸는 예열튜브와 더불어 예열튜브와 외부용기 사이에 구리재질의 반사판(미도시)을 더 개재하였다.
그러나, 이러한 방법은 저장용기의 부피 뿐만아니라 무게도 증가하게 되는 문제점이 있었고, 반사판을 추가 설치함에 따라 제조원가가 증가되는 문제점이 있었다.
한편, 내부용기는 저장된 액화수소의 압력을 견디기 위해 구(sphere) 형상으로 형성되는 것이 가장 이상적인데, 액화수소의 저장용량을 늘리기 위해 저장용기의 크기를 크게 하는 경우 설치공간의 효율적인 활용이 어렵게 된다.
이에, 액화수소의 압력을 견디면서도 설치공간의 활용도를 증가시키기 위해, 내부가 중공된 원통의 양측 개구부를 반구(half sphere)로 폐쇄한 형상의 저장용기가 사용되었지만, 동일압력하에서 원통 부분이 반구부분에 비해 구조적으로 취약한 문제점이 있었다.
이러한 내부용기의 구조적인 문제와 복사열의 효율적인 차단 문제를 개선하고자, 상기한 예열튜브를 이용해 내부용기의 외면에 밀착되도록 이격되도록 둘러싸거나 이격된 공간 없이 촘촘히 둘러싸도록 하였으나, 앞서 살펴본 바와 같이 예열튜브의 설치에 따른 저장용기의 부피 및 무게 증가와, 제조비용의 증가되는 문제점이 상존하게 되었다.
한국등록특허공보 제804789호(2008.02.20. 저압용 액화수소 저장용기) 한국등록특허공보 제937520호(2010.01.19. 고저압 겸용 수소연료 저장용기) 한국등록특허공보 제1466881호 (2014.12.02. 액체 수소를 이용하는 무인 항공기 동력 공급 장치)
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부용기와 내부용기로 구성된 저장용기에 외부로부터 전달되는 열을 효율적으로 차단하고, 내부용기의 강도를 강화시켜 안정적으로 액화수소를 저장할 수 있는 액화수소 저장용기를 제공함에 있다.
또한, 제조원가를 절감시키고, 저장용기의 부피감소에 따른 설치공간의 공간 활용도 증대와, 경량화에 따른 연료 효율을 증대시킬 수 있는 액화수소 저장용기를 제공함에 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 설정된 압력하에서 액화된 상태의 수소를 저장하기 위한 액화수소 저장용기에 있어서, 일측에 연결된 공급관을 통해 액화된 상태의 수소가 내부 수용공간에 저장되는 내부용기와, 내부에는 상기 내부용기의 외면이 이격된 상태로 수용되고, 일측에는 상기 내부용기와의 이격된 공간을 진공상태가 되도록 하는 진공포트가 설치되는 외부용기와, 상기 내부용기로의 복사열이 전달되는 것을 차단하기 위해 상기 내부용기 및 외부용기 사이의 진공 영역에 설치되는 단열부재를 포함하여 구성되며, 상기 내부용기의 내측면에는 내부 수용공간에서 기화된 극저온 상태의 수소 기체가 이동할 수 있는 기체유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기체유로는 상기 내부용기의 내측 벽면을 따라 나선형상으로 다단 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기체유로의 내면에는 수소 기체가 유입할 수 있는 유입구가 마련되며, 외면에는 상기 기체유로를 따라 이동된 수소 기체가 상기 내부용기 및 외부용기의 외부로 배출되도록 하는 유출구가 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내부용기는 상기 유출구에서 배출된 수소기체가 상기 외부용기의 외부로 배출되도록 하는 배출관을 더 구비하고, 상기 외부용기는 상기 배출관의 출측 말단에 설치되어 상기 기체유로 및 배출관을 이동하는 수소기체가 설정된 압력을 초과하는 경우에만 개방되어 배출되도록 하는 릴리프밸브를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내부용기의 외면에는 방사율을 낮춰 외부에서 침투한 복사열이 반사되도록 코팅처리된 차단층이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단열부재는 다층박막단열재(Multi-Layer Insulation)로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내부용기는 상기 외부용기의 내면에서 내측으로 돌출되도록 설치되는 고정부재에 의해 지지되며, 상기 고정부재는 절연체로 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액화수소 저장용기는 외부용기와 내부용기로 구성된 저장용기에 전도, 대류, 복사에 의해 외부의 열이 전달되는 것을 효율적으로 차단하여 단열성능을 높이고, 내부용기의 강도를 강화시켜 안정적으로 액화수소를 저장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기한 효과와 더불어 제조원가를 절감시키고, 저장용기의 부피감소에 따른 설치공간의 공간 활용도 증대와, 경량화에 따른 연료 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 액화수소 저장용기를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액화수소 저장용기를 나타낸 사시도,
도 3은 도 2에 대한 절개사시도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 내부용기를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 기체유로를 나타낸 전개도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 진공영역에 제2기체유로가 구비된 상태를 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 내부용기의 내부에 단열영역이 구비된 상태를 나타낸 단면도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 액화수소 저장용기에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 액화수소 저장용기(1)는 설정된 압력하에서 액화된 상태의 수소를 저장하기 위한 것으로, 첨부한 도 2 내지 4와 같이 크게 내부용기(10), 외부용기(20) 및 단열부재(30)를 포함하여 구성된다.
내부용기(10)는 일측에서 외부용기(20)의 외면으로 연통된 공급관(2)을 통해 액화된 상태의 수소가 내부 수용공간에 충전 및 저장되도록 하는 것으로, 이러한 액화 수소는 -253℃의 극저온 상태로 저장된다.
이때, 내부용기(10)의 외면에는 방사율을 낮춰 외부에서 침투한 복사열이 반사되도록 코팅(coating) 처리된 차단층(16)이 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 차단층(16)을 형성하기 위한 재질로는 구리 또는 크롬 등이 사용될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나 차단층(16)이 형성된 내부용기(10)의 외부 측벽에는 섬유(fiber) 재질을 코일 형상으로 촘촘하게 권취하여 내부용기(10)의 강도가 보강되도록 할 수 있다.
외부용기(20)는 내부 공간에 내부용기(10)를 수용할 수 있는 크기로 형성되어 외부용기(20)의 내면과 내부용기(10)의 외면이 상호 이격된 상태가 되도록 설치되는 것으로, 이는 외부용기(20)에 가해진 열이 전도(conduction, 傳導)되어 내부용기(10)에 전달되는 것을 방지하고, 이와 더불어 내부용기(10)에 직접적인 충격이 가해지는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 외부용기(20)의 일측에는 내부용기(10)와 외부용기(20) 사이의 이격된 공간을 진공 상태가 되도록 하는 진공포트(21)가 설치되는데, 이는 진공영역(31)을 통한 진공단열(Vacuum insulation)이 이루어지도록 함으로써, 외부용기(20)에 가해진 열이 대류(convection, 對流)에 의해 내부용기(10)에 전달되는 것을 방지하기 위함이다.
여기서, 상기한 내부용기(10)는 외부용기(20)의 내면에서 내측으로 돌출되도록 설치되는 고정부재(23)에 의해 지지되며, 고정부재(23)는 절연체와 같이 외부용기(20)의 열이 내부용기(10)로 전달되지 않을 수 있는 재질로 형성된다.
이때, 도시하지는 않았으나 내부용기(10)를 안전하게 지지하면서 외부의 충격을 흡수하기 위해, 내부용기(10)와 외부용기(20) 사이에서 반구 형상의 내부용기(10) 양측을 지지하는 지지판과 이 지지판을 지지하면서 충격을 흡수 및 완화시키는 완충수단이 별도로 구비될 수 있다.
단열부재(30)는 내부용기(10)와 외부용기(20) 사이의 진공영역(31)에 설치되는 것으로, 이는 외부용기(20)에 가해진 열이 복사(radiation, 輻射)에 의해 내부용기(10)로 전달되는 것을 차단하기 위함이며, 이러한 단열부재(30)는 다층박막단열재(Multi-layer insulation)가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 에어로젤(Aerogel)이나 알루미늄과 유리섬유 재질의 이중 차폐재 등의 공지된 구성이 사용될 수 있다.
한편, 내부용기(10)의 내측면에는 내부 수용공간에 저장된 액화 수소가 기화되어 극저온의 수소기체 상태로 이동할 수 있도록 기체유로(11)가 형성된다.
내부용기(10)에 저장된 액화 수소는 내부용기(10)에 전달되는 미량의 열로도 액체상태에서 기체상태로 기화되는데, 현재의 기술로는 완벽한 단열을 실현하기 어렵기 때문에 내부용기(10)에서 수소연료를 빼내어 사용하지 않는 경우에도 미량의 액화수소가 용기내에서 지속적으로 증발하게 되며, 이처럼 액화수소가 지속적으로 증발하게 됨에 따라 내부용기(10)의 압력이 증가하게 된다.
상기한 기체유로(11)는 이와 같이 기화된 극저온 상태의 수소기체가 내부용기(10)의 내측 벽면을 따라 이동하도록 하여, 외부로부터 침입하는 복사열을 기화된 극저온의 기체로 차단하여 증기냉각 복사쉴즈(VCS, vapor-cooled shield) 역할을 하도록 함으로써, 보다 효과적인 단열이 이루어지도록 하기 위함이며, 이러한 기체유로(11)는 도 5의 전개도와 같이 내부용기(10)의 내측 벽면을 따라 나선형상으로 다단 형성하여, 내부용기(10)의 벽면 전체가 단열되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 액화수소의 기화에 따른 내부용기(10)의 압력 증가를 방지하면서, 기화된 수소기체가 효율적으로 배출될 수 있도록 하기 위해, 기체유로(11)의 상측 내면에는 수소 기체가 유입되는 유입구(12)가 마련되고, 하측 외면에는 기체유로(11)를 따라 이동된 수소 기체가 배출되는 유출구(13)가 마련되며, 유출구(13)에는 수소기체가 외부용기(20)의 외부로 배출되도록 하는 배출관(15)이 결합된다.
이때, 외부용기(20)에는 기체유로(11)를 거쳐 배출되는 수소기체가 설정된 압력을 초과하는 경우에만 배출될 수 있도록 하기 위해 배출관(15)의 출측 말단에 릴리프밸브(22)가 설치되고, 이러한 릴리프밸브(22)가 개방되도록 하는 압력 설정치는 내부용기(10) 및 외부용기(20)의 재질과 구조에 따라 달라지게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 액화수소 저장용기에 대한 작용을 살펴보면 다음과 같다.
특히, 본 제1실시예에 따른 내부용기(10), 외부용기(20) 및 고정부재(23)는 각각 합성수지 재질로 형성되며, 이들 구성은 3D 프린터를 통해 별도의 결합부위 없이 일체로 형성되는 것으로 설명한다.
여기서, 저장용기의 재질이 상기한 합성수지로 한정되는 것은 아니며, 오스테나이트 계열의 철강, 구리, 알루미늄 합금 등 높은 인장강도를 가지며, 밀도가 낮고, 실온에서 수소와의 반응성이 약한 재질로 형성될 수도 있는 것이다.
내부용기(10)와 외부용기(20)의 이중 구조로 이루어진 액화수소 저장용기(1)는 자동차, 무인항공기(UAV, unmaned aerial vehicle) 및 로켓 추진체 등의 연료로 사용되는데, 이러한 액화 수소는 외부용기(20)에서 내부용기(10)로 연통된 공급관(2)을 통해 내부용기(10)의 수용공간에 -253℃의 극저온 상태로 저장된다.
이렇게 액화수소가 충전된 상태에서 자동차 및 무인항공기 등에 저장용기를 설치하여 수소연료를 사용하는 동안 외부용기(20)에 가해지는 열은 전도, 대류, 복사의 3가지 방법으로 내부용기(10)에 전달되는데, 상기한 내부용기(10)로의 열 전달은 하기의 방법으로 차단된다.
먼저, 전도에 의한 열 전달은 에너지의 이동을 도와주는 매질의 직접적인 접촉을 통해 이루어지는 만큼, 내부용기(10)와 외부용기(20)를 이격된 상태로 설치하고, 내부용기(10)가 지지되도록 외부용기(20)에서 돌출되는 고정부재(23)를 열전도율이 낮은 재질로 설치하였다.
다음으로, 대류에 의한 열 전달은 액체나 기체와 같은 매질을 통해 이루어지는 만큼, 내부용기(10)와 외부용기(20) 사이의 이격 공간을 진공영역(31)으로 형성하여 진공단열되도록 하였다.
그 다음으로, 복사에 의한 열 전달은 매질이 없는 상태에서도 전자기파를 통해 열에너지가 전달되는 것인 만큼, 외부용기(20)와 내부용기(10) 사이에 다층박막단열재(MLI)와 같은 단열부재(30)를 설치하고, 방사율을 낮춰 내부용기(10)로 전달된 열 에너지를 표면 반사할 수 있도록 외면에 코팅 처리하였으며, 내부용기(10)에서 기화된 극저온 상태의 수소기체가 증기냉각 복사쉴즈(VCS) 역할을 하도록 기체유로(11)를 형성하였다.
특히, 본 발명의 제1실시예에 따른 액화수소 저장용기(1)는 내부용기(10)의 내측면에 기체유로(11)를 형성하고, 이 기체유로(11)에 내부용기(10)에서 기화된 극저온 상태의 수소기체가 머무르도록 함으로써, 단열부재(30) 및 코팅층을 침투한 외부의 복사열이 내부용기(10)로 침투되는 것을 보다 효율적으로 차단함으로써 단열성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
여기서, 내부용기(10)에는 액화상태의 수조가 기화됨에 따라 압력이 상승하게 되고, 이러한 수소기체는 릴리프밸브(22)가 개방되도록 설정된 압력에 따라 배출여부가 결정되는데, 수소기체의 압력이 설정된 압력보다 작은 경우에는 기체유로(11)에 머무른 상태로 내부용기(10)로 복사열이 침투되는 것을 차단하며, 설정된 압력 이상일 경우에는 릴리프밸브(22)가 개방되어 증가한 압력만큼의 수소기체를 배출하여 설정치 이하로 압력 상태를 유지하게 된다.
이때, 상기한 기체유로(11)는 수소기체를 통해 내부용기(10)로의 복사열이 침투되는 것을 차단하는 기능을 할 뿐만 아니라, 내부용기(10)의 반구 형상부분에 비해 상대적으로 압력에 견디는 강도가 취약한 측벽 부분을 보강하는 기능을 함으로써 구조적인 강도를 강화시키는 역할을 한다.
또한, 외부용기(20)와 내부용기(10) 사이에 동판과 같은 절연체를 사용하거나, 내부용기(10)에서 기화된 수소기체가 이동하는 이동로를 내부용기(10)의 외면에 코일형상으로 감지 않아도 되므로, 제조원가를 절감하고, 저장용기의 부피를 감소시켜 설치공간의 활용도를 증대시키며, 경량화에 따른 연료 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
더불어, 내부용기(10) 및 외부용기(20)를 열전달율이 낮은 합성수지 재질로 제작함으로써 금속 재질에 비해 단열효율을 증대시킬 수 있고, 3D 프린터를 이용해 별도의 결합부위 없이 일체로 제작함으로써 저장용기 제작을 위한 소요시간 감소 및 강도를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
이와 같이, 상기한 구성만을 통해 전도, 대류, 복사에 의한 외부 열이 내부용기(10)로 전달되는 것을 효과적으로 차단하면서도, 내부용기(10)의 강도 향상, 제조원가 절감, 저장용기의 부피 감소, 무게의 경량화, 제작의 편의성 증대가 가능해짐에 따라, 자동차, 무인항공기, 로켓 추진체 등 액체상태로 저장된 수소연로를 폭넓게 활용하는 것이 가능하다.
본 발명의 제2실시예에 따른 액화수소 저장용기의 구성 및 작용에 대해 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 제2실시예에 따른 액화수소 저장용기는 내부용기(10)와 외부용기(20) 사이의 진공영역(31)에 설치되는 제2기체유로(14)가 더 구비되는 점에서 제1실시예와 차이를 갖는다.
이러한, 제2기체유로(14)는 기체유로(11)와 같이 외부로부터 침입하는 복사열을 기화된 극저온의 기체로 차단하여 증기냉각 복사쉴즈(VCS, vapor-cooled shield) 역할을 하도록 한 것이다.
여기서, 제2기체유로(14)는 기체유로(11)에서 수소기체가 배출되는 유출구(13) 및 릴리프밸브(22)를 통해 설정된 이상의 압력이 배출되도록 하는 배출관(15)에 각각 연결된다.
이처럼, 진공영역(31)에 설치된 단열부재(30)와 함께 제2기체유로(14)를 통해 외부용기(20)의 외부에서 침입한 복사열의 열차단 효율을 더욱 높일 수 있는 것이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 액화수소 저장용기의 구성 및 작용에 대해 도 7을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 제3실시예에 따른 액화수소 저장용기는 기체유로(11)가 형성된 내부용기(10)의 내주면을 따라 내부용기(10)가 밀폐되도록 형성된 단열영역(40)이 더 마련되는 점에서 제1실시예와 차이를 갖는다.
이때, 단열영역(40)은 내부에 충전되는 단열충전재(41)와, 기화된 수소기체가 기체유로(11)를 따라 이동할 수 있도록 유입구(12)와 대응되는 위치에 관통되는 관통공(42)을 포함하여 구성된다.
여기서, 단열영역(40)은 기체유로(11)의 양측에 단열층을 구비하여 외부에서 침입한 복사열의 열차단 효율을 극대화시키기 위한 것으로, 이러한 단열영역(40)은 상기한 제2실시예의 제2기체유로(14)가 형성된 상태이거나 형성되지 않은 상태로 마련될 수 있는 것이다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위내에 있는 것으로 본다.
1 : 액화수소 저장용기 2 : 공급관
10 : 내부용기 11 : 기체유로
12 : 유입구 13 : 유출구
14 : 제2기체유로 15 : 배출관
16 : 차단층
20 : 외부용기 21 : 진공포트
22 : 릴리프밸브 23 : 고정부재
30 : 단열부재 31 : 진공영역
40 : 단열영역 41 : 단열충전재
42 : 관통공

Claims (9)

  1. 설정된 압력하에서 액화된 상태의 수소를 저장하기 위한 액화수소 저장용기에 있어서,
    일측에 연결된 공급관(2)을 통해 액화된 상태의 수소가 내부 수용공간에 저장되는 내부용기(10);
    내부에는 상기 내부용기(10)의 외면이 이격된 상태로 수용되고, 일측에는 상기 내부용기(10)와의 이격된 공간을 진공상태가 되도록 하는 진공포트(21)가 설치되는 외부용기(20);
    상기 내부용기(10)로의 복사열이 전달되는 것을 차단하기 위해 상기 내부용기(10) 및 외부용기(20) 사이의 진공영역(31)에 설치되는 단열부재(30);를 포함하여 구성되고,
    상기 내부용기(10)의 내측면에는 내부 수용공간에서 기화된 극저온 상태의 수소 기체가 이동할 수 있는 기체유로(11)가 상기 내부용기(10)의 내측 벽면을 따라 나선형상으로 다단 형성되며,
    상기 기체유로(11)의 상측 내면에는 수소 기체가 유입할 수 있는 유입구(12)가 마련되고, 하측 외면에는 상기 기체유로(11)를 따라 이동된 수소 기체가 상기 내부용기(10) 및 외부용기(20)의 외부로 배출되도록 하는 유출구(13)가 마련되는 것을 특징으로 하는 액화수소 저장용기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내부용기(10)는 상기 유출구(13)에서 배출된 수소기체가 상기 외부용기(20)의 외부로 배출되도록 하는 배출관(15)을 더 구비하고, 상기 외부용기(20)는 상기 배출관(15)의 출측 말단에 설치되어 상기 기체유로(11) 및 배출관(15)을 이동하는 수소기체가 설정된 압력을 초과하는 경우에만 개방되어 배출되도록 하는 릴리프밸브(22)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액화수소 저장용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내부용기(10)의 외면에는 방사율을 낮춰 외부에서 침투한 복사열이 반사되도록 코팅처리된 차단층(16)이 형성되는 것을 특징으로 하는 액화수소 저장용기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단열부재(30)는 다층박막단열재(Multi-Layer Insulation)로 형성되는 것을 특징으로 하는 액화수소 저장용기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내부용기(10)는 상기 외부용기(20)의 내면에서 내측으로 돌출되도록 설치되는 고정부재(23)에 의해 지지되며, 상기 고정부재(23)는 절연체로 형성되는 것을 특징으로 하는 액화수소 저장용기.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 진공영역(31)에는 상기 유출구(13)에서 배출된 수소기체가 이동하며 외부로부터 침입하는 복사열을 차단하고, 그 이동된 수소기체가 배출되도록 상기 배출관(15)에 연결되는 제2기체유로(14)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액화수소 저장용기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내부용기(10)에는 상기 기체유로(11)가 형성된 내측 공간에서 내주면을 따라 상기 내부용기(10)가 밀폐되도록 하는 단열영역(40)이 더 마련되며, 상기 단열영역(40)은 내부에 충전되는 단열충전재(41)와, 상기 유입구(12)와 대응되는 위치에 관통되는 관통공(42)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액화수소 저장용기.
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