KR102207454B1 - 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치 - Google Patents

이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 탱크로리로부터 액체 수소를 공급받아 액체 수소로부터 제1 기체 수소를 생성시키는 메인 저장 모듈; 메인 저장 모듈로부터 액체 수소를 공급받고 액체 수소를 펌핑(pumping)시키면서 액체 수소로부터 제2 기체 수소를 생성시켜 제2 기체 수소를 상기 메인 저장 모듈에 전달하는 액체 펌핑 수송 모듈; 메인 저장 모듈로부터 제1 기체 수소와 제2 기체 수소 중 적어도 하나를 공급받고 적어도 하나의 기체 수소를 압축(compressing)시켜 저장하는 기체 압축 저장 모듈; 및 액체 펌핑 수송 모듈로부터 액체 펌핑된 수소와 기체 압축 저장 모듈로부터 기체 압축된 수소를 공급받아 액체 펌핑된 수소와 기체 압축된 수소를 열 교환시켜 기체 충전 수소를 생성시키고 기체 충전 수소를 수소 가스 충전소에 전달시키는 가스 변환 수송 모듈을 포함하고, 메인 저장 모듈은 적어도 하나의 기체 수소의 압력을 바탕으로 액체 수소를 가압하여 액체 수소를 수소 연료 소비 구조물 또는 수소 가스 충전소에 직접 충전시킨다.

Description

이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치{MOBILE LIQUID AND GAS HYDROGEN- REFULLING APPARATUS}
본 발명은, 수소 충전 방식에서 도로를 이용하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 바와 같이, 수소는 지구상에 존재하는 원소 중 가장 가볍고 우주 질량의 75% 를 차지하는 가장 풍부한 원소이다. 상기 수소는 물을 전기분해 하기만 하더라도 얻을 수 있는 자원으로 공해물질을 배출하지 않아 매우 친환경적이다.
또한, 상기 수소는 장점으로서 매우 높은 에너지 효율을 가져 가솔린, 디젤, 프로판, 메탄, 에탄올 등의 경쟁 에너지 자원과 비교하였을 때 단위 무게당 에너지 효율을 가장 높게 갖는다.
따라서, 수소 에너지가 효율성이 좋으므로, 최근에 기술의 발달로, 상기 수소는 생산처에서 생산 원료(= 석유, 석탄, 천연가스, LPG, 바이오 또는 원자력 등등)로부터 만들어진 후 사용처(= 충전소, 건물, 발전소, 일반 가정 등등)에 기체 상태 또는 액체 상태로 수송되고 있다.
여기서, 상기 수소는 액체 상태보다 기체 상태에서 무게당 에너지 밀도(액체 수소; 22MJ/kg, 기체 수소; 4.8MJ/kg)와 부피당 에너지 밀도(액체 수소; 7.8MJ/l(리터), 기체 수소; 2.5MJ/l(리터))를 더 작게 가지기 때문에 기체 상태로 수송 시 에너지 활성화 측면에 제약을 갖는다.
한편, 기존의 수소 충전 방식에서 살펴보면, 기체 상태의 수소(이하, '기체 수소'로 지칭함)는 사용처에 공급되기 전 고압으로 압축하기 위한 압축기와 함께 사용처의 연료 탱크에 주입되는 동안 상온 팽창으로 온도를 증가시키기 때문에 온도 -40℃로 냉각되기 위해 냉각기를 반드시 필요로 한다.
상기 압축기와 냉각기는 많은 전력 소비를 필요로 하고 주변 구조물과 함께 복잡한 구조를 형성한다. 또한, 액체 상태의 수소(이하, '액체 수소'로 지칭함)는 사용처에 공급되기 전 기체 상태로 변환되기 위한 기화기와 함께 고압으로 압축하기 위한 압축기를 필요로 한다.
그러나, 상기 액체 수소의 이용 관점에서, 상기 압축기는 기화기에 연결되어 액체 수소를 팽창 후 압축하여 액체 수소를 처리하기 때문에 구성 요소의 부식에 취약하고 심한 압력 변화에 대응되어 구성 요소의 사용 수명을 짧게 가지며 고압 형성에 의한 안정성을 저해시키기 때문에 액체 수소의 이용 장점에 흠결을 준다.
상기 기체 수소의 충전 방식은 한국공개특허공보 제10-2017-0066587호에서 발명의 명칭인 "수소 스테이션"에 종래기술로써 유사하게 개시되고 있다. 상기 액체 수소의 충전 방식은 한국공개특허공보 제10-2019-0031386호에서 발명의 명칭인 "수소 충전 장치"에 종래기술로써 유사하게 개시되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2017-0066587호 한국공개특허공보 제10-2019-0031386호
본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 메인 저장 탱크의 액체 수소를 압축기를 사용하지 않고 액체 수소의 압력을 올려서 압력 증가에 따른 전력을 사용하지 않고 메인 저장 탱크와 수소 연료 소비 구조물(= 수소연료 비행수단 또는 수소연료 육해상 이동수단 또는 수소연료 산업발전가정 설비)의 접속 관계를 활성화시키며 액체 수소를 기체 수소로 상태 변환시키기 위해 액체 수소의 부산물을 적극적으로 사용하는데 적합한 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치는, 수소 액화 플랜트 또는 액체수소 저장분배탱크 또는 탱크로리로부터 액체 수소를 공급받아 상기 액체 수소로부터 제1 기체 수소를 생성시키는 메인 저장 모듈; 상기 메인 저장 모듈로부터 상기 액체 수소를 공급받고 상기 액체 수소를 펌핑(pumping)시키면서 상기 액체 수소로부터 제2 기체 수소를 생성시켜 상기 제2 기체 수소를 상기 메인 저장 모듈에 전달하는 액체 펌핑 수송 모듈; 상기 메인 저장 모듈로부터 상기 제1 기체 수소와 상기 제2 기체 수소 중 적어도 하나를 공급받고 적어도 하나의 기체 수소를 압축(compressing)시켜 저장하는 기체 압축 저장 모듈; 및 상기 액체 펌핑 수송 모듈로부터 액체 펌핑된 수소와 상기 기체 압축 저장 모듈로부터 기체 압축된 수소를 공급받아 상기 액체 펌핑된 수소와 상기 기체 압축된 수소를 열 교환시켜 상기 액체 펌핑된 수소와 상기 기체 압축된 수소로부터 기체수소 충전가스를 생성시키고 상기 기체수소 충전가스를 수소 가스 충전소의 기체수소 저장충전탱크에 전달시키는 가스 변환 수송 모듈을 포함하고, 상기 메인 저장 모듈은, 상기 가스 변환 수송 모듈을 통해 상기 수소 가스 충전소에 연결되기 전 또는 연결된 후에도, 상기 적어도 하나의 기체 수소의 압력을 바탕으로 상기 액체 수소를 가압하여 상기 액체 수소를 수소 연료 소비 구조물의 연료탱크 또는 상기 수소 가스 충전소의 액체수소 저장충전탱크에 직접 공급할 수 있다.
상기 메인 저장 모듈은 보호 벽으로 둘러싸인 메인 저장 탱크와 제1 파이프 라인과 제2 파이프 라인과 제3 파이프 라인을 포함하고, 상기 메인 저장 탱크는 상기 제1 파이프 라인 및 상기 제2 파이프 라인 및 상기 제3 파이프 라인과 개별적으로 연통하고, 상기 제1 파이프 라인 및 상기 제3 파이프 라인은 상기 액체 수소와 대기의 열 교환을 차단하기 위해 이중단열 진공배관으로 이루어지고, 상기 제2 파이프 라인은 상기 액체 수소와 대기의 열 교환을 허용하기 위해 단일 배관으로 이루어지고, 상기 액체 수소는 절대온도 20K(= -253℃)와 압력 5Bar 를 가질 수 있다.
상기 제1 파이프 라인은, 상기 메인 저장 탱크에 고정되어 상기 수소 액화 플랜트 또는 상기 액체수소 저장분배탱크 또는 상기 탱크로리로부터 상기 액체 수소를 공급받아 상기 메인 저장 탱크에 상기 액체 수소를 주입할 수 있다.
상기 제2 파이프 라인은, 상기 메인 저장 탱크의 하부 및 상부에 고정되어 상기 메인 저장 탱크의 일 측부에서 상기 메인 저장 탱크를 둘러싸며 상기 메인 저장 탱크 아래에서 지그재그 형상의 압력 발생부(pressure build-up unit)를 이루고, 상기 메인 저장 탱크의 상기 하부로부터 상기 액체 수소의 흐름 동안 상기 압력 발생부에서 상기 액체 수소와 대기의 열 교환을 통해 상기 액체 수소를 상기 제1 기체 수소로 상태 변환시켜 상기 제1 기체 수소를 상기 메인 저장 탱크의 상기 상부에 전달할 수 있다.
상기 제3 파이프 라인은, 상기 메인 저장 탱크에 고정되어 상기 메인 저장 탱크에서 상기 적어도 하나의 기체 수소에서 상기 액체 수소의 가압 동안 상기 액체 수소를 상기 수소 연료 소비 구조물의 상기 연료 탱크 또는 상기 수소 가스 충전소의 상기 액체수소 저장충전탱크에 주입하고, 상기 수소 연료 소비 구조물은 상기 액체 수소를 상기 연료 탱크에 공급받아 구동되는 수소연료 비행수단 또는 수소연료 육해상 이동수단 또는 수소연료 산업발전가정 설비를 포함할 수 있다.
상기 액체 펌핑 수송 모듈은 액체 고압 펌프와 제4 파이프 라인과 제5 파이프 라인을 포함하고, 상기 액체 고압 펌프는 상기 제4 파이프 라인 및 상기 제5 파이프 라인과 개별적으로 연결되어 상기 제4 파이프 라인 및 상기 제5 파이프 라인을 통해 상기 메인 저장 모듈의 메인 저장 탱크와 연통하고, 상기 제4 파이프 라인은 상기 액체 수소와 대기의 열 교환을 차단하기 위해 이중단열 진공배관으로 이루어지고, 상기 제5 파이프 라인은 상기 제2 기체 수소와 상기 대기의 열 교환을 차단하기 위해 이중단열 진공배관으로 이루어지고, 상기 액체 수소는 절대온도 20K(= -253℃)와 압력 5Bar 를 가질 수 있다.
상기 제4 파이프 라인은, 상기 메인 저장 모듈의 상기 메인 저장 탱크의 일 측에 고정되어 연통하면서 상기 메인 저장 탱크와 상기 액체 고압 펌프를 이어주고, 상기 메인 저장 탱크의 상기 일 측으로부터 상기 액체 수소를 공급받아 상기 액체 수소를 상기 액체 고압 펌프에 주입할 수 있다.
상기 액체 고압 펌프는, 상기 메인 저장 모듈의 메인 저장 탱크로부터 상기 제4 라인을 통해 상기 액체 수소를 공급받은 후 상기 액체 수소를 펌핑(pumping)시켜 상기 액체 펌핑된 수소와 상기 제2 기체 수소를 생성시키고, 상기 액체 펌핑된 수소를 상기 가스 변환 수송 모듈로 그리고 상기 제2 기체 수소를 상기 제5 라인으로 전달하고, 상기 액체 펌핑된 수소는, 압력 500Bar 이상을 가질 수 있다.
상기 제5 파이프 라인은, 상기 메인 저장 모듈의 상기 메인 저장 탱크의 타 측에 고정되어 연통하면서 상기 메인 저장 탱크와 상기 액체 고압 펌프를 이어주고, 상기 액체 고압 펌프로부터 상기 제2 기체 수소를 공급받아 상기 메인 저장 탱크에 상기 제2 기체 수소를 주입할 수 있다.
상기 기체 압축 저장 모듈은 압축기 및 버퍼 저장 탱크 및 제6 파이프 라인 및 제7 파이프 라인을 포함하고, 상기 압축기 및 상기 버퍼 저장 탱크는 상기 제6 파이프 라인 및 상기 제7 파이프 라인을 통해 연결되어 상기 메인 저장 모듈의 메인 저장 탱크와 연통하고, 상기 제6 파이프 라인 및 상기 제7 파이프 라인은 단일 배관으로 이루어질 수 있다.
상기 제6 파이프 라인은, 상기 메인 저장 탱크에 고정되어 상기 메인 저장 탱크와 연통하면서 상기 메인 저장 탱크와 상기 압축기 사이에 위치되고, 상기 메인 저장 탱크로부터 상기 적어도 하나의 기체 수소를 공급받아 상기 압축기에 상기 적어도 하나의 기체 수소를 주입할 수 있다.
상기 압축기는, 상기 제6 파이프 라인으로부터 상기 적어도 하나의 기체 수소를 공급받아 상기 적어도 하나의 기체 수소를 압축시켜 상기 기체 압축된 수소를 생성시키고, 상기 제7 파이프 라인에 상기 기체 압축된 수소를 공급하고, 상기 기체 압축된 수소는 상기 적어도 하나의 기체 수소보다 더 큰 밀도와 더 큰 압력과 더 큰 열을 가질 수 있다.
상기 제7 파이프 라인은, 상기 제7 파이프 라인 상에서 상기 압축기와 상기 버퍼 저장 탱크를 이어주며 상기 제7 파이프 라인 상에 상기 버퍼 저장 탱크를 복수 개로 위치시켜 병렬 연결시키고, 상기 압축기로부터 상기 기체 압축된 수소를 공급받아 상기 버퍼 저장 탱크에 상기 기체 압축된 수소를 주입하고, 상기 기체 압축된 수소는 압력 500Bar 이상을 가질 수 있다.
상기 가스 변환 수송 모듈은 흡열기와 방열기와 제8 파이프 라인과 제9 파이프 라인과 제10 파이프 라인을 포함하고, 상기 제8 파이프 라인과 상기 제9 파이프 라인과 상기 제10 파이프 라인은 단일 배관으로 이루어지며, 상기 제8 파이프 라인은 상기 액체 펌핑 수송 모듈의 액체 고압 펌프와 연결되어 상기 흡열기를 지나 상기 제10 파이프 라인을 향해 연장하고, 상기 제9 파이프 라인은 상기 기체 압축 저장 모듈의 버퍼 저장 탱크와 연결되어 상기 방열기를 지나 상기 제10 파이프 라인을 향해 연장하고, 상기 제10 파이프 라인은 상기 흡열기와 상기 방열기 주변에서 상기 제8 파이프 라인과 상기 제9 파이프 라인에 연결될 수 있다.
상기 제8 파이프 라인은, 상기 액체 펌핑 수송 모듈의 액체 고압 펌프로부터 상기 액체 펌핑된 수소를 공급받아 상기 흡열기에 상기 액체 펌핑된 수소를 주입하고, 상기 흡열기로부터 열을 받아 상기 액체 펌핑된 수소를 상기 기체수소 충전가스로 상태 변환시키고, 상기 기체수소 충전가스를 상기 제10 파이프 라인에 전달할 수 있다.
상기 흡열기는, 상기 제8 파이프 라인을 둘러싸고, 상기 방열기와 연통되어 상기 방열기와 대기로부터 열을 받아 상기 제8 라인에 상기 열을 전달할 수 있다.
상기 9 파이프 라인은, 상기 기체 압축 저장 모듈의 버퍼 저장 탱크로부터 상기 기체 압축된 수소를 공급받아 상기 방열기에 주입하고, 상기 방열기에 상기 기체 압축된 수소의 열을 전달하여 상기 기체 압축된 수소를 상기 기체수소 충전가스로 변환하고, 상기 기체수소 충전가스를 상기 제10 파이프 라인에 전달할 수 있다.
상기 방열기는, 상기 제9 파이프 라인을 둘러싸고, 상기 흡열기와 연통되어 상기 방열기의 송풍 팬의 회전 동안 상기 제9 파이프 라인에서 상기 기체 압축된 수소의 열을 상기 흡열기에 전달할 수 있다.
상기 제10 파이프 라인은, 상기 제8 파이프 라인 또는 상기 제9 파이프 라인으로부터 상기 기체수소 충전가스를 공급받아 상기 수소 가스 충전소의 기체수소 저장충전탱크에 상기 기체수소 충전가스를 주입하고, 상기 기체수소 저장충전탱크 또는 상기 액체수소 저장충전탱크는, 상기 수소 가스 충전소의 지하 또는 지상에 복수 개로 위치되고, 상기 기체수소 충전 가스는, 압력 500Bar 이상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치는, 메인 저장 탱크와 액체 고압 펌프와 흡열기를 구비하고 메인 저장 탱크의 액체 수소를 액체 고압 펌프를 사용하여 액체 수소의 압력을 증가시키고 액체 펌핑된 수소를 흡열기에 전달하므로 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이 종래 기술에서 압축기의 이용 대비 본 발명에서 액체 고압 펌프의 이용으로 전력 소비를 1/10로 줄여 수소 충전 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치는, 메인 저장 탱크와 함께 메인 저장 탱크를 부분적으로 둘러싸는 파이프 라인을 구비하고 메인 저장 탱크에서 파이프 라인으로 액체 수소를 흘려보내는 동안 파이프 라인에서 대기의 열을 흡수해 액체 수소를 기체 수소로 상태 변환시켜 기체 수소를 메인 저장 탱크에 전달하므로 메인 저장 탱크에서 기체 수소의 압력을 바탕으로 액체 수소를 가압하여 수소 연료 소비 구조물(= 수소연료 비행수단 또는 수소연료 육해상 이동수단 또는 수소연료 산업발전가정 설비)의 연료 탱크 또는 연료 팩에 액체 수소를 직접 충전시킬 수 있다.
본 발명에 따른 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치는, 메인 저장 탱크와 액체 고압 펌프와 압축기와 버퍼 저장 탱크와 흡열기와 방열기를 구비하고 메인 저장 탱크에서 액체 수소를 부분적으로 상태 변환시킨 제1 기체 수소, 그리고 액체 고압 펌프에서 액체 수소 펌핑 동안 부산물로 생성된 제2 기체 수소 중 적어도 하나를 압축기로 압축하여 버퍼 저장 탱크에 저장시키므로 흡열기와 방열기에서 기체 압축된 수소와 액체 펌핑된 수소를 열 교환시켜 기체 압축된 수소와 액체 펌핑된 수소를 모두 기체수소 충전가스로 변환시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수소 산업 공급 체인을 개략적으로 보여주는 이미지이다.
도 2는 도 1의 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치에서 구성 요소를 개략적으로 보여주는 이미지이다.
도 3은 도 1의 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치에서 구성 요소의 연결 관계를 상세하게 보여주는 계통도(系統圖)이다.
도 4는 도 3의 계통도에서 발췌하여 보여주는 메인 저장 모듈이다
도 5는 도 3의 계통도에서 발췌하여 보여주는 액체 펌핑 수송 모듈이다.
도 6은 도 3의 계통도에서 발췌하여 보여주는 기체 압축 저장 모듈이다.
도 7은 도 3의 계통도에서 발췌하여 보여주는 가스 변환 수송 모듈이다.
도 8 및 도 9는 도 1의 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치의 이용방법을 개략적으로 설명하는 이미지이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 수소 산업 공급 체인을 개략적으로 보여주는 이미지이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수소 산업 공급 체인은, 수소 액화 플랜트(hygrogen liquefaction plant; 10), 액체수소 저장분배탱크(15), 탱크 로리(tank lorry; 20), 이동식 기체 및 액체 충전 장치(170)와 수소 연료 소비 구조물(도면에 미도시)과 수소 가스 충전소(도면에 미도시)를 포함한다. 상기 수소 액화 플랜트(10)는 생산 원료(= 석유, 석탄, 천연가스, LPG, 바이오 또는 원자력 등등)를 사용하여 수소 기체를 생성 및 액화시켜 액체 수소를 생산한다.
상기 액체수소 저장분배탱크(15)는 수소 액화 플랜트(10)로부터 액체 수소를 공급받아 저장하고 필요에 따라 수소 사용 시장에 액체 수소를 분배시킨다. 상기 탱크 로리(20)는 액체수소 저장분배탱크(15)로부터 액체 수소를 탱크에 공급받아 수소 사용 시장에 액체 수소를 전달한다. 그러나, 상기 수소 액화 플랜트(10) 및 액체수소 저장분배탱크(15) 및 탱크 로리(20)는 위에서 언급된 공급 연결 관계 이외에 개별적으로 이동식 기체 및 액체 충전 장치(170)에 액체 수소를 공급할 수 있다.
상기 이동식 기체 및 액체 충전 장치(170)는 도로 상에서 수소 연료 소비 구조물 또는 수소 가스 충전소에 액체 수소 또는 기체 수소를 공급한다. 즉, 상기 이동식 기체 및 액체 충전 장치(170)는 수소 연료 소비 구조물인 수소연료 비행수단 또는 수소연료 육해상 이동수단 또는 수소연료 산업발전가정 설비의 연료 탱크에 액체 수소를 주입(도 2 또는 도 9에서 LH2 를 동반한 화살표 참조)할 수 있다.
여기서, 상기 수소연료 비행수단은 드론(189)을 포함하고, 상기 수소연료 육해상 이동수단은 기차(183) 또는 배(186) 또는 수소연료전지 자동차(190)를 포함하며, 상기 수소연료 산업발전가정 설비는 일반 가정의 전자 기기도 포함한다. 또한, 상기 이동식 기체 및 액체 충전 장치(170)는 수소 가스 충전소에서 액체수소 저장충전탱크(200)에 액체 수소(도 2 또는 도 8에서 LH2 를 동반한 화살표 참조)를 그리고 기체수소 저장충전탱크(210)에 기체 수소(도 2 또는 도 8에서 GH2("기체수소 충전가스"로도 지칭됨)를 동반한 화살표 참조)를 주입할 수도 있다.
상기 액체수소 저장충전탱크(200)와 기체수소 저장충전탱크(210)는 수소 가스 충전소에서 지하 또는 지상에 복수 개로 위치될 수 있다.
도 2는 도 1의 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치에서 구성 요소를 개략적으로 보여주는 이미지이고, 도 3은 도 1의 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치에서 구성 요소의 연결 관계를 상세하게 보여주는 계통도(系統圖)이다.
도 4는 도 3의 계통도에서 발췌하여 보여주는 메인 저장 모듈이고, 도 5는 도 3의 계통도에서 발췌하여 보여주는 액체 펌핑 수송 모듈이며, 도 6은 도 3의 계통도에서 발췌하여 보여주는 기체 압축 저장 모듈이다.
또한, 도 7은 도 3의 계통도에서 발췌하여 보여주는 가스 변환 수송 모듈이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치(170)는, 메인 저장 모듈(60)과 액체 펌핑 수송 모듈(80)과 기체 압축 저장 모듈(110)과 가스 변환 수송 모듈(160)을 도 2 및 도 3과 같이 포함한다. 여기서, 상기 메인 저장 모듈(60)은, 도 1 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 수소 액화 플랜트(10) 또는 액체수소 저장분배탱크(15) 또는 탱크로리(20)로부터 액체 수소(도 4의 LH2)를 공급받아 액체 수소(LH2)로부터 제1 기체 수소(도 4의 GH2)를 생성시킨다.
상기 액체 펌핑 수송 모듈(80)은, 메인 저장 모듈(60)로부터 액체 수소(LH2)를 공급받고 액체 수소(LH2)를 펌핑(pumping)시키면서 액체 수소(LH2)로부터 제2 기체 수소(도 5의 GH2)를 생성시켜 제2 기체 수소(GH2)를 메인 저장 모듈(60)에 전달한다.
상기 기체 압축 저장 모듈(110)은, 메인 저장 모듈(60)로부터 제1 기체 수소(GH2)와 제2 기체 수소(GH2) 중 적어도 하나를 공급받고 적어도 하나의 기체 수소(GH2)를 압축(compressing)시켜 도 6과 같이 저장한다.
상기 가스 변환 수송 모듈(160)은, 액체 펌핑 수송 모듈(80)로부터 액체 펌핑된 수소(도 7의 LH2+)와 기체 압축 저장 모듈(110)로부터 기체 압축된 수소(도 6 또는 도 7의 GH2+)를 공급받아 액체 펌핑된 수소(LH2+)와 기체 압축된 수소(GH2+)를 도 2 또는 도 7과 같이 열 교환시켜 액체 펌핑된 수소(LH2+)와 기체 압축된 수소(GH2+)로부터 기체수소 충전가스(도 7의 GH2)를 생성시키고 기체수소 충전가스(GH2)를 수소 가스 충전소(도면에 미 도시)의 기체수소 저장충전탱크(210)에 압력 500Bar 이상으로 충전시킨다.
여기서, 상기 메인 저장 모듈(60)은, 가스 변환 수송 모듈(160)을 통해 수소 가스 충전소에 연결되기 전 또는 연결된 후에도, 적어도 하나의 기체 수소의 압력을 바탕으로 액체 수소를 가압하여 액체 수소를 수소 연료 소비 구조물(= 수소연료 비행수단 또는 수소연료 육해상 이동수단 또는 수소연료 산업발전가정 설비)의 연료 탱크 또는 연료전지 팩에 직접 공급하거나 수소 가스 충전소의 액체수소 저장충전탱크(200)에 직접 공급할 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하기 위해, 도 3 및 도 4의 계통도를 먼저 참고하면, 상기 메인 저장 모듈(60)은 보호 벽(30)으로 둘러싸인 메인 저장 탱크(40)와 제1 파이프 라인(L1)과 제2 파이프 라인(L2)과 제3 파이프 라인(L3)을 포함한다. 상기 메인 저장 탱크(40)는 제1 파이프 라인(L1) 및 제2 파이프 라인(L2) 및 제3 파이프 라인(L3)과 개별적으로 연통한다.
상기 제1 파이프 라인(L1) 및 제3 파이프 라인(L3)은 액체 수소(LH2)와 대기의 열 교환을 차단하기 위해 이중단열 진공배관으로 이루어진다. 상기 제2 파이프 라인(L2)은 액체 수소(LH2)와 대기의 열 교환을 허용하기 위해 단일 배관으로 이루어진다. 여기서, 상기 액체 수소(LH2)는 절대온도 20K(= -253℃)와 압력 5Bar 를 갖는다.
상기 제1 파이프 라인(L1)은, 메인 저장 탱크(40)에 고정되어 수소 액화 플랜트(10) 또는 액체수소 저장분배탱크(15) 또는 탱크로리(20)로부터 흐름선(F1)을 따라 액체 수소(LH2)를 공급받아 메인 저장 탱크(40)에 액체 수소(LH2)를 주입한다. 상기 제2 파이프 라인(LH2)은, 메인 저장 탱크(40)의 하부 및 상부에 고정되어 메인 저장 탱크(40)의 일 측부에서 메인 저장 탱크(40)를 둘러싸며 메인 저장 탱크(40) 아래에서 지그재그 형상의 압력 발생부(pressure build-up unit; 50)를 이룬다.
또한, 상기 제2 파이프 라인(L2)은, 메인 저장 탱크(40)의 하부로부터 액체 수소(LH2)의 흐름 동안 압력 발생부(50)에서 액체 수소(LH2)와 대기의 열 교환을 통해 액체 수소(LH2)를 제1 기체 수소(GH2)로 상태 변환시켜 제1 기체 수소(GH2)를 메인 저장 탱크(40)의 상부에 전달한다. 여기서, 상기 제2 파이프 라인(L2)은, 복수의 안전 밸브를 통해 설정 압력 이상에서 제1 기체 수소(GH2)를 외부로 배출하는 벤트 스택(vent stack)을 갖는다.
상기 제3 파이프 라인(L3)은, 메인 저장 탱크(40)에 고정되어 메인 저장 탱크(40)에서 적어도 하나의 기체 수소(GH2)에서 액체 수소(LH2)의 가압 동안 액체 수소(LH2)를 수소 연료 소비 구조물(도 1 또는 도 4의 183, 186 또는 189 또는 190 참조)의 연료 탱크 또는 수소 가스 충전소의 액체수소 저장충전탱크(200)에 흐름선(F2)을 따라 주입한다. 상기 수소 연료 소비 구조물은 액체 수소(LH2)를 연료 탱크에 공급받아 구동되는 수소연료 비행수단 또는 수소연료 육해상 이동수단 또는 수소연료 산업발전가정 설비를 포함한다.
또한, 좀 더 구체적으로 설명하기 위해, 도 3 및 도 5의 계통도를 참고하면, 상기 액체 펌핑 수송 모듈(80)은 액체 고압 펌프(70)와 제4 파이프 라인(L4)과 제5 파이프 라인(L5)을 포함한다. 상기 액체 고압 펌프(70)는 제4 파이프 라인(L4) 및 제5 파이프 라인(L5)과 개별적으로 연결되어 제4 파이프 라인(L4) 및 제5 파이프 라인(L5)을 통해 메인 저장 모듈(60)의 메인 저장 탱크(40)와 연통한다. 상기 제4 파이프 라인(L4)은 액체 수소(LH2)와 대기의 열 교환을 차단하기 위해 이중단열 진공배관으로 이루어진다.
상기 제5 파이프 라인(L5)은 제2 기체 수소(GH2)와 대기의 열 교환을 차단하기 위해 이중단열 진공배관으로 이루어진다. 여기서, 상기 액체 수소(LH2)는 절대온도 20K(= -253℃)와 압력 5Bar 를 갖는다. 상기 제4 파이프 라인(L4)은, 메인 저장 모듈(60)의 메인 저장 탱크(40)의 일 측에 고정되어 연통하면서 메인 저장 탱크(40)와 액체 고압 펌프(70)를 이어주고, 메인 저장 탱크(40)의 일 측으로부터 액체 수소(LH2)를 공급받아 액체 수소(LH2)를 액체 고압 펌프(70)에 주입한다.
상기 액체 고압 펌프(70)는, 메인 저장 모듈(60)의 메인 저장 탱크(40)로부터 제4 라인(L4)을 통해 액체 수소(LH2)를 공급받은 후 액체 수소(LH2)를 펌핑(pumping)시켜 액체 펌핑된 수소(도 7의 LH2+)와 제2 기체 수소(GH2)를 생성시키고, 액체 펌핑된 수소(LH2+)를 가스 변환 수송 모듈(160)로 그리고 제2 기체 수소(GH2)를 제5 라인(L5)으로 전달한다. 여기서, 상기 액체 펌핑된 수소(LH2+)는, 압력 500Bar 이상을 갖는다.
상기 제5 파이프 라인(L5)은, 메인 저장 모듈(60)의 메인 저장 탱크(40)의 타 측에 고정되어 연통하면서 메인 저장 탱크(40)와 액체 고압 펌프(70)를 이어주고, 액체 고압 펌프(70)로부터 제2 기체 수소(GH2)를 공급받아 메인 저장 탱크(40)에 제2 기체 수소(GH2)를 주입한다.
또한, 좀 더 구체적으로 설명하기 위해, 도 3 및 도 6의 계통도를 참고하면, 상기 기체 압축 저장 모듈(110)은 압축기(90) 및 버퍼 저장 탱크(100) 및 제6 파이프 라인(L6) 및 제7 파이프 라인(L7)을 포함한다. 상기 압축기(90) 및 버퍼 저장 탱크(100)는 제6 파이프 라인(L6) 및 제7 파이프 라인(L7)을 통해 연결되어 메인 저장 모듈(60)의 메인 저장 탱크(40)와 연통한다. 상기 제6 파이프 라인(L6) 및 제7 파이프 라인(L7)은 단일 배관으로 이루어진다.
상기 제6 파이프 라인(L6)은, 메인 저장 탱크(40)에 고정되어 메인 저장 탱크(40)와 연통하면서 메인 저장 탱크(40)와 압축기(90) 사이에 위치되고, 메인 저장 탱크(40)로부터 적어도 하나의 기체 수소(GH2)를 공급받아 압축기(90)에 적어도 하나의 기체 수소(GH2)를 주입한다. 왜냐하면, 상기 제1 기체 수소(GH2)와 제2 기체 수소(GH2)는 이동식 기체 및 액체 충전 장치(170)에서 필요에 따라 동시에 생성되거나 개별적으로 생성될 수 있기 때문이다.
상기 압축기(90)는, 제6 파이프 라인(L6)으로부터 적어도 하나의 기체 수소(GH2)를 공급받아 적어도 하나의 기체 수소(GH2)를 압축시켜 기체 압축된 수소(GH2+)를 생성시키고, 제7 파이프 라인(L7)에 기체 압축된 수소(GH2+)를 공급한다. 상기 기체 압축된 수소(GH2+)는 적어도 하나의 기체 수소(GH2)보다 더 큰 밀도와 더 큰 압력과 더 큰 열을 갖는다.
상기 제7 파이프 라인(L7)은, 제7 파이프 라인(L7) 상에서 압축기(90)와 버퍼 저장 탱크(100)를 이어주며 제7 파이프 라인(L7) 상에 버퍼 저장 탱크(100)를 복수 개로 위치시켜 병렬 연결시키고, 압축기(90)로부터 기체 압축된 수소(GH2+)를 공급받아 버퍼 저장 탱크(100)에 기체 압축된 수소(GH2+)를 주입한다. 여기서, 상기 기체 압축된 수소(GH2+)는 압력 500Bar 이상을 갖는다.
또한, 좀 더 구체적으로 설명하기 위해, 도 3 및 도 7의 계통도를 참고하면, 상기 가스 변환 수송 모듈(160)은 흡열기(130)와 방열기(150)와 제8 파이프 라인(L8)과 제9 파이프 라인(L9)과 제10 파이프 라인(L10)을 포함한다. 상기 제8 파이프 라인(L8)과 제9 파이프 라인(L9)과 제10 파이프 라인(L10)은 단일 배관으로 이루어진다.
상기 제8 파이프 라인(L8)은 도 3에 도시된 바와 같이 액체 펌핑 수송 모듈(80)의 액체 고압 펌프(70)와 연결되어 흡열기(130)를 지나 제10 파이프 라인(10)을 향해 연장한다. 상기 제9 파이프 라인(L9)은 도 3에 도시된 바와 같이 기체 압축 저장 모듈(110)의 버퍼 저장 탱크(100)와 연결되어 방열기(150)를 지나 제10 파이프 라인(L10)을 향해 연장한다. 상기 제10 파이프 라인(L10)은 흡열기(130)와 방열기(150) 주변에서 제8 파이프 라인(L8)과 제9 파이프 라인(L9)에 연결된다.
여기서, 상기 제8 파이프 라인(L8)은, 액체 펌핑 수송 모듈(80)의 액체 고압 펌프(70)로부터 액체 펌핑된 수소(LH2+)를 공급받아 흡열기(130)에 액체 펌핑된 수소(LH2+)를 주입하고, 흡열기(130)로부터 열을 받아 액체 펌핑된 수소(LH2+)를 기체수소 충전가스(GH2)로 상태 변환시키고, 기체수소 충전가스(GH2)를 제10 파이프 라인(L10)에 전달한다.
상기 흡열기(130)는, 제8 파이프 라인(L8)을 둘러싸고, 방열기(150)와 연통되어 방열기(150)와 대기로부터 열을 받아 제8 라인(L8)에 열을 전달한다. 상기 9 파이프 라인(L9)은, 기체 압축 저장 모듈(110)의 버퍼 저장 탱크(100)로부터 기체 압축된 수소(GH2+)를 공급받아 방열기(150)에 주입하고, 방열기(150)에 기체 압축된 수소(GH2+)의 열을 전달하여 기체 압축된 수소(GH2+)를 기체수소 충전가스(GH2)로 변환하고, 기체수소 충전가스(GH2)를 제10 파이프 라인(L10)에 전달한다.
상기 방열기(150)는, 제9 파이프 라인(L9)을 둘러싸고, 흡열기(130)와 연통되어 방열기(150)의 송풍 팬(145)의 회전 동안 제9 파이프 라인(L9)에서 기체 압축된 수소(GH2+)의 열(도 2의 H 참조)을 흡열기(130)에 전달한다.
상기 제10 파이프 라인(L10)은, 제8 파이프 라인(L8) 또는 제9 파이프 라인(L9)으로부터 기체수소 충전가스(GH2)를 공급받아 수소 가스 충전소의 기체수소 저장충전탱크(210)에 흐름선(도 3의 F3)을 따라 기체수소 충전가스(GH2)를 주입한다. 상기 액체수소 저장충전탱크(200) 또는 기체수소 저장충전탱크(210)는, 수소 가스 충전소의 지하 또는 지상에 복수 개로 위치된다. 상기 기체수소 충전가스(GH2)는, 압력 500Bar 이상을 갖는다.
도 8 및 도 9는 도 1의 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치의 이용방법을 개략적으로 설명하는 이미지이다.
우선적으로, 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수소 충전 방식에서, 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치(170)는 도 3 및 도 7에 기술된 바와 같이 가스 변환 수송 모듈(160)의 제10 라인(L10)을 통해 기체수소 저장충전탱크(210)에 연결될 수 있다.
상기 기체수소 저장충전탱크(210)는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치(170)의 버퍼 저장 탱크(도 6의 100)로부터 시작하여 제10 라인(L10)을 통해 흐름선(F3)을 따라 기체수소 충전가스(GH2)를 공급받아 기체수소 충전가스(GH2)를 저장하고, 수소연료전지 자동차(190)의 운전자 요구시 흐름선(F4)을 따라 충전 단말기(220)에 기체수소 충전가스(GH2)를 전달할 수 있다. 이 경우에, 상기 충전 단말기(220)는 흐름선(F7)을 따라 수소연료전지 자동차(190)의 연료 탱크에 기체수소 충전가스(GH2)를 주입할 수 있다.
또한, 상기 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치(170)는, 도 3 및 도 4에 기술된 바와 같이, 메인 저장 모듈(60)의 제3 라인(L3)을 통해 액체수소 저장충전탱크(200)에 연결될 수 있다. 상기 액체수소 저장충전탱크(200)는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치(170)의 메인 저장 탱크(도 4의 40)로부터 시작하여 제3 라인(L3)을 통해 흐름선(F5)을 따라 액체 수소(LH2)를 공급받아 액체수소(LH2)를 저장하고, 수소연료전지 자동차(190)의 운전자 요구시 흐름선(F6)을 따라 충전 단말기(220)에 액체 수소(LH2)를 전달할 수도 있다.
이 경우에, 상기 충전 단말기(220)는 흐름선(F7)을 따라 수소연료전지 자동차(190)의 연료 팩에 액체 수소(LH2)를 주입할 수 있다.
다음으로, 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수소 충전 방식에서, 상기 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치(170)는 도 3 또는 도 4에서 기술된 바와 같이 도로 상에서 드론(189)을 포함하는 수소연료 비행수단의 연료 탱크 또는 연료 팩에 액체 수소(LH2)를 직접 주입하거나 기차(183) 또는 배(186) 또는 수소연료전지 자동차(190)를 포함하는 수소연료 육해상 이동수단의 연료 탱크 또는 연료 팩에 액체 수소(LH2)를 직접 주입할 수도 있다.
이 경우에, 상기 액체 수소(LH2)는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치(170)에서 메인 저장 탱크(40)의 제3 라인(L3)을 통해 기차(183) 또는 배(186) 또는 드론(189) 또는 수소연료전지 자동차(190)의 연료 탱크 또는 연료 팩에 주입될 수 있다. 또한, 상기 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치(170)는 일반 가정의 전자 기기를 포함하는 수소연료 산업발전가정 설비의 연료 탱크 또는 연료 팩에 액체 수소(LH2)를 직접 주입할 수도 있다.
60; 메인 저장 모듈, 80; 액체 펌핑 수송 모듈
90: 압축기, 100; 버퍼 저장 탱크
110; 기체 압축 저장 모듈, 130; 흡열기
145; 송풍팬, 150; 방열기
160; 가스 변환 수송 모듈 170 이동식 기체 및 액체 충전 장치
210; 기체수소 저장충전탱크,
F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7; 흐름선

Claims (19)

  1. 수소 액화 플랜트 또는 액체수소 저장분배탱크 또는 탱크로리로부터 액체 수소를 공급받아 상기 액체 수소로부터 제1 기체 수소를 생성시키는 메인 저장 모듈;
    상기 메인 저장 모듈로부터 상기 액체 수소를 공급받고 상기 액체 수소를 펌핑(pumping)시키면서 상기 액체 수소로부터 제2 기체 수소를 생성시켜 상기 제2 기체 수소를 상기 메인 저장 모듈에 전달하는 액체 펌핑 수송 모듈;
    상기 메인 저장 모듈로부터 상기 제1 기체 수소와 상기 제2 기체 수소 중 적어도 하나를 공급받고 적어도 하나의 기체 수소를 압축(compressing)시켜 저장하는 기체 압축 저장 모듈; 및
    상기 액체 펌핑 수송 모듈로부터 액체 펌핑된 수소와 상기 기체 압축 저장 모듈로부터 기체 압축된 수소를 공급받아 상기 액체 펌핑된 수소와 상기 기체 압축된 수소를 열 교환시켜 상기 액체 펌핑된 수소와 상기 기체 압축된 수소로부터 기체수소 충전가스를 생성시키고 상기 기체수소 충전가스를 수소 가스 충전소의 기체수소 저장충전탱크에 전달시키는 가스 변환 수송 모듈을 포함하고,
    상기 메인 저장 모듈은, 상기 가스 변환 수송 모듈을 통해 상기 수소 가스 충전소에 연결되기 전 또는 연결된 후에도, 상기 적어도 하나의 기체 수소의 압력을 바탕으로 상기 액체 수소를 가압하여 상기 액체 수소를 수소 연료 소비 구조물의 연료탱크 또는 상기 수소 가스 충전소의 액체수소 저장충전탱크에 직접 공급하며,
    상기 메인 저장 모듈은 상기 액체 수소로부터 제1 기체 수소를 생성시키기 위해 제2파이프 라인을 포함하고,
    상기 제2파이프 라인은,
    상기 메인 저장 탱크의 하부 및 상부에 고정되어 상기 메인 저장 탱크의 일 측부에서 상기 메인 저장 탱크를 둘러싸며 상기 메인 저장 탱크 아래에서 지그재그 형상의 압력 발생부(pressure build-up unit)를 이루고,
    상기 메인 저장 탱크의 상기 하부로부터 상기 액체 수소의 흐름 동안 상기 압력 발생부에서 상기 액체 수소와 대기의 열 교환을 통해 상기 액체 수소를 상기 제1 기체 수소로 상태 변환시켜 상기 제1 기체 수소를 상기 메인 저장 탱크의 상기 상부에 전달하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 메인 저장 모듈은 보호 벽으로 둘러싸인 메인 저장 탱크와 제1 파이프 라인과 상기 제2 파이프 라인과 제3 파이프 라인을 포함하고,
    상기 메인 저장 탱크는 상기 제1 파이프 라인 및 상기 제2 파이프 라인 및 상기 제3 파이프 라인과 개별적으로 연통하고,
    상기 제1 파이프 라인 및 상기 제3 파이프 라인은 상기 액체 수소와 대기의 열 교환을 차단하기 위해 이중단열 진공배관으로 이루어지고,
    상기 제2 파이프 라인은 상기 액체 수소와 대기의 열 교환을 허용하기 위해 단일 배관으로 이루어지고,
    상기 액체 수소는 절대온도 20K(= -253℃)와 압력 5Bar 를 가지는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 파이프 라인은,
    상기 메인 저장 탱크에 고정되어 상기 수소 액화 플랜트 또는 상기 액체수소 저장분배탱크 또는 상기 탱크로리로부터 상기 액체 수소를 공급받아 상기 메인 저장 탱크에 상기 액체 수소를 주입하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  4. 삭제
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제3 파이프 라인은,
    상기 메인 저장 탱크에 고정되어 상기 메인 저장 탱크에서 상기 적어도 하나의 기체 수소에서 상기 액체 수소의 가압 동안 상기 액체 수소를 상기 수소 연료 소비 구조물의 상기 연료 탱크 또는 상기 수소 가스 충전소의 상기 액체수소 저장충전탱크에 주입하고,
    상기 수소 연료 소비 구조물은 상기 액체 수소를 상기 연료 탱크에 공급받아 구동되는 수소연료 비행수단 또는 수소연료 육해상 이동수단 또는 수소연료 산업발전가정 설비를 포함하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 펌핑 수송 모듈은 액체 고압 펌프와 제4 파이프 라인과 제5 파이프 라인을 포함하고,
    상기 액체 고압 펌프는 상기 제4 파이프 라인 및 상기 제5 파이프 라인과 개별적으로 연결되어 상기 제4 파이프 라인 및 상기 제5 파이프 라인을 통해 상기 메인 저장 모듈의 메인 저장 탱크와 연통하고,
    상기 제4 파이프 라인은 상기 액체 수소와 대기의 열 교환을 차단하기 위해 이중단열 진공배관으로 이루어지고,
    상기 제5 파이프 라인은 상기 제2 기체 수소와 상기 대기의 열 교환을 차단하기 위해 이중단열 진공배관으로 이루어지고,
    상기 액체 수소는 절대온도 20K(= -253℃)와 압력 5Bar 를 가지는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제4 파이프 라인은,
    상기 메인 저장 모듈의 상기 메인 저장 탱크의 일 측에 고정되어 연통하면서 상기 메인 저장 탱크와 상기 액체 고압 펌프를 이어주고,
    상기 메인 저장 탱크의 상기 일 측으로부터 상기 액체 수소를 공급받아 상기 액체 수소를 상기 액체 고압 펌프에 주입하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 액체 고압 펌프는,
    상기 메인 저장 모듈의 메인 저장 탱크로부터 상기 제4 파이프 라인을 통해 상기 액체 수소를 공급받은 후 상기 액체 수소를 펌핑(pumping)시켜 상기 액체 펌핑된 수소와 상기 제2 기체 수소를 생성시키고,
    상기 액체 펌핑된 수소를 상기 가스 변환 수송 모듈로 그리고 상기 제2 기체 수소를 상기 제5 파이프 라인으로 전달하고,
    상기 액체 펌핑된 수소는,
    압력 500Bar 이상을 가지는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 제5 파이프 라인은,
    상기 메인 저장 모듈의 상기 메인 저장 탱크의 타 측에 고정되어 연통하면서 상기 메인 저장 탱크와 상기 액체 고압 펌프를 이어주고,
    상기 액체 고압 펌프로부터 상기 제2 기체 수소를 공급받아 상기 메인 저장 탱크에 상기 제2 기체 수소를 주입하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 기체 압축 저장 모듈은 압축기 및 버퍼 저장 탱크 및 제6 파이프 라인 및 제7 파이프 라인을 포함하고,
    상기 압축기 및 상기 버퍼 저장 탱크는 상기 제6 파이프 라인 및 상기 제7 파이프 라인을 통해 연결되어 상기 메인 저장 모듈의 메인 저장 탱크와 연통하고,
    상기 제6 파이프 라인 및 상기 제7 파이프 라인은 단일 배관으로 이루어지는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제6 파이프 라인은,
    상기 메인 저장 탱크에 고정되어 상기 메인 저장 탱크와 연통하면서 상기 메인 저장 탱크와 상기 압축기 사이에 위치되고,
    상기 메인 저장 탱크로부터 상기 적어도 하나의 기체 수소를 공급받아 상기 압축기에 상기 적어도 하나의 기체 수소를 주입하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 압축기는,
    상기 제6 파이프 라인으로부터 상기 적어도 하나의 기체 수소를 공급받아 상기 적어도 하나의 기체 수소를 압축시켜 상기 기체 압축된 수소를 생성시키고,
    상기 제7 파이프 라인에 상기 기체 압축된 수소를 공급하고,
    상기 기체 압축된 수소는 상기 적어도 하나의 기체 수소보다 더 큰 밀도와 더 큰 압력과 더 큰 열을 가지는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제7 파이프 라인은,
    상기 제7 파이프 라인 상에서 상기 압축기와 상기 버퍼 저장 탱크를 이어주며 상기 제7 파이프 라인 상에 상기 버퍼 저장 탱크를 복수 개로 위치시켜 병렬 연결시키고,
    상기 압축기로부터 상기 기체 압축된 수소를 공급받아 상기 버퍼 저장 탱크에 상기 기체 압축된 수소를 주입하고,
    상기 기체 압축된 수소는 압력 500Bar 이상을 가지는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  14. 수소 액화 플랜트 또는 액체수소 저장분배탱크 또는 탱크로리로부터 액체 수소를 공급받아 상기 액체 수소로부터 제1 기체 수소를 생성시키는 메인 저장 모듈;
    상기 메인 저장 모듈로부터 상기 액체 수소를 공급받고 상기 액체 수소를 펌핑(pumping)시키면서 상기 액체 수소로부터 제2 기체 수소를 생성시켜 상기 제2 기체 수소를 상기 메인 저장 모듈에 전달하는 액체 펌핑 수송 모듈;
    상기 메인 저장 모듈로부터 상기 제1 기체 수소와 상기 제2 기체 수소 중 적어도 하나를 공급받고 적어도 하나의 기체 수소를 압축(compressing)시켜 저장하는 기체 압축 저장 모듈; 및
    상기 액체 펌핑 수송 모듈로부터 액체 펌핑된 수소와 상기 기체 압축 저장 모듈로부터 기체 압축된 수소를 공급받아 상기 액체 펌핑된 수소와 상기 기체 압축된 수소를 열 교환시켜 상기 액체 펌핑된 수소와 상기 기체 압축된 수소로부터 기체수소 충전가스를 생성시키고 상기 기체수소 충전가스를 수소 가스 충전소의 기체수소 저장충전탱크에 전달시키는 가스 변환 수송 모듈을 포함하고,
    상기 메인 저장 모듈은, 상기 가스 변환 수송 모듈을 통해 상기 수소 가스 충전소에 연결되기 전 또는 연결된 후에도, 상기 적어도 하나의 기체 수소의 압력을 바탕으로 상기 액체 수소를 가압하여 상기 액체 수소를 수소 연료 소비 구조물의 연료탱크 또는 상기 수소 가스 충전소의 액체수소 저장충전탱크에 직접 공급하며,
    상기 가스 변환 수송 모듈은 흡열기와 방열기와 제8 파이프 라인과 제9 파이프 라인과 제10 파이프 라인을 포함하고,
    상기 제8 파이프 라인과 상기 제9 파이프 라인과 상기 제10 파이프 라인은 단일 배관으로 이루어지며,
    상기 제8 파이프 라인은 상기 액체 펌핑 수송 모듈의 액체 고압 펌프와 연결되어 상기 흡열기를 지나 상기 제10 파이프 라인을 향해 연장하고,
    상기 제9 파이프 라인은 상기 기체 압축 저장 모듈의 버퍼 저장 탱크와 연결되어 상기 방열기를 지나 상기 제10 파이프 라인을 향해 연장하고,
    상기 제10 파이프 라인은 상기 흡열기와 상기 방열기 주변에서 상기 제8 파이프 라인과 상기 제9 파이프 라인에 연결되는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제8 파이프 라인은,
    상기 액체 펌핑 수송 모듈의 액체 고압 펌프로부터 상기 액체 펌핑된 수소를 공급받아 상기 흡열기에 상기 액체 펌핑된 수소를 주입하고,
    상기 흡열기로부터 열을 받아 상기 액체 펌핑된 수소를 상기 기체수소 충전가스로 상태 변환시키고,
    상기 기체수소 충전가스를 상기 제10 파이프 라인에 전달하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 흡열기는,
    상기 제8 파이프 라인을 둘러싸고,
    상기 방열기와 연통되어 상기 방열기와 대기로부터 열을 받아 상기 제8 파이프 라인에 상기 열을 전달하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 제9 파이프 라인은,
    상기 기체 압축 저장 모듈의 버퍼 저장 탱크로부터 상기 기체 압축된 수소를 공급받아 상기 방열기에 주입하고,
    상기 방열기에 상기 기체 압축된 수소의 열을 전달하여 상기 기체 압축된 수소를 상기 기체수소 충전가스로 변환하고,
    상기 기체수소 충전가스를 상기 제10 파이프 라인에 전달하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 방열기는,
    상기 제9 파이프 라인을 둘러싸고,
    상기 흡열기와 연통되어 상기 방열기의 송풍 팬의 회전 동안 상기 제9 파이프 라인에서 상기 기체 압축된 수소의 열을 상기 흡열기에 전달하는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 제10 파이프 라인은,
    상기 제8 파이프 라인 또는 상기 제9 파이프 라인으로부터 상기 기체수소 충전가스를 공급받아 상기 수소 가스 충전소의 기체수소 저장충전탱크에 상기 기체수소 충전가스를 주입하고,
    상기 기체수소 저장충전탱크 또는 상기 액체수소 저장충전탱크는,
    상기 수소 가스 충전소의 지하 또는 지상에 복수 개로 위치되고,
    상기 기체수소 충전 가스는,
    압력 500Bar 이상을 가지는 이동식 기체 및 액체 수소 충전 장치.

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