KR102244318B1 - Direct type liquefaction system and liquefaction process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직냉식 액화시스템 및 그 방법에 관한 것으로,본 발명의 직냉식 액화시스템은, 본 발명의 직냉식 액화시스템은, 냉매가 채워진 냉각 수조와 상기 냉각 수조 내부에 배치되는 제 1 열교환기를 구비하고, 상기 냉매의 냉열을 이용하여 외부에서 공급되는 기체를 냉각하는 제 1 예냉부; 극저온 냉동기와 극저온 냉동기의 일 측에 결합되는 열교환기를 구비하고, 상기 제 1 예냉부 후단에 연결되어 상기 제 1 예냉부에서 공급되는 기체를 냉각하는 제 2 예냉부; 극저온 냉동기와 극저온 냉동기의 일 측에 결합되는 열교환기를 구비하고, 상기 제 2 예냉부 후단에 연결되어 상기 제 2 예냉부에서 공급되는 기체를 액화하는 액화부; 및, 상기 액화부 후단에 연결되어 상기 액화부에서 생성되는 액체를 저장하는 저장 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a direct cooling type liquefaction system and a method thereof, wherein the direct cooling type liquefaction system of the present invention includes a cooling bath filled with a refrigerant and a first heat exchanger disposed inside the cooling bath, wherein A first precooling unit that cools the gas supplied from the outside by using the cooling heat of the refrigerant; A second precooling unit having a cryogenic refrigerator and a heat exchanger coupled to one side of the cryogenic refrigerator, and connected to a rear end of the first precooling unit to cool the gas supplied from the first precooling unit; A liquefaction unit having a cryogenic refrigerator and a heat exchanger coupled to one side of the cryogenic refrigerator, and connected to a rear end of the second precooling unit to liquefy the gas supplied from the second precooling unit; And a storage tank connected to a rear end of the liquefied part to store the liquid generated in the liquefied part.

Description

직냉식 액화시스템 및 액화방법{Direct type liquefaction system and liquefaction process}Direct type liquefaction system and liquefaction process}

본 발명은 직냉식 액화시스템과 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a direct cooling liquefaction system and a method thereof.

화석 연료의 과다한 사용으로 인한 대기오염과 지구 온난화의 문제를 해결하기 위한 방안으로 최근 국내외에서는 탄화수소계가 아닌 연료를 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 문제 해결을 위해 제안된 여러 가지 방법 중에서 가장 효율적이며 대표적인 방법이 바로 수소 에너지의 사용이다.As a way to solve the problems of air pollution and global warming due to excessive use of fossil fuels, studies to use non-hydrocarbon fuels have been actively conducted both at home and abroad. Among the various methods proposed for solving such a problem, the most efficient and representative method is the use of hydrogen energy.

수소 에너지는 탄화수소계 에너지와 달리, 연소시 이산화탄소의 배출 없이 오로지 물만 발생시키고 물로부터 다시 수소를 얻을 수 있으므로 재생 가능한 에너지원으로 분류할 수 있다.Unlike hydrocarbon-based energy, hydrogen energy can be classified as a renewable energy source because only water is generated without emission of carbon dioxide during combustion and hydrogen can be obtained again from water.

수소를 에너지원으로 사용하기 위해서는 이송의 간편성과 저장의 용이성이 보장되어야 하는 데, 이를 위해서는 고밀도화를 통해 부피를 축소시키는 것이 필요하다. 공지된 수소의 부피를 축소시켜 저장하는 방법 중 에너지 저장 밀도가 가장 큰 것은 수소를 액화시켜 액체수소 형태로 저장하는 방법이다.In order to use hydrogen as an energy source, simplicity of transport and ease of storage must be ensured, and for this, it is necessary to reduce the volume through high density. Among known methods of storing hydrogen by reducing the volume, the largest energy storage density is a method of liquefying hydrogen and storing it in the form of liquid hydrogen.

기체 수소를 액화시키는 방법으로 Linde-Hampson 사이클, Claude 사이클 등이 알려져 있다. 이러한 수소 액화 사이클은 액화 효율은 우수하나 대형 수소 액화 시스템을 필요로 한다. 그런데 수소 에너지의 용도를 다양화하고 운송에 의한 에너지 손실을 줄이기 위해서는 지역적으로 액화가 가능한 소형 액화 장치가 필요하므로 공지의 대형 수소 액화 시스템으로는 수소 에너지의 활용성을 증대시키는 데 한계가 있다.As a method of liquefying gaseous hydrogen, the Linde-Hampson cycle and the Claude cycle are known. This hydrogen liquefaction cycle has excellent liquefaction efficiency, but requires a large hydrogen liquefaction system. However, in order to diversify the use of hydrogen energy and reduce energy loss due to transportation, a small liquefaction device capable of liquefying locally is required, so there is a limitation in increasing the utility of hydrogen energy with a known large-sized hydrogen liquefaction system.

이러한 단점을 해결하기 위해 최근에는 극저온 냉동기를 이용한 소형 수소 액화 장치에 관한 연구가 수행되고 있는바, 극저온 냉동기의 효율 증대로 기체 수소를 수소 액화 온도인 20K 이하로 보다 용이하게 냉각하는 것이 가능하게 되었다.In order to solve these shortcomings, research on a small hydrogen liquefaction device using a cryogenic refrigerator has been recently conducted, and it has become possible to more easily cool gaseous hydrogen to a hydrogen liquefaction temperature of 20K or less due to the increase in the efficiency of the cryogenic refrigerator. .

수소 에너지의 활용성을 증대시키기 위해서는 극저온 냉동기를 이용한 수소 액화 장치의 성능과 안정성을 개선하기 위한 다양한 방안들이 요구된다. 일 예로, 한국등록특허 10-1756181호는 극저온 냉동기를 이용한 소용량 수소 액화시스템을 소개하고 있다. 상기 종래의 수소 액화시스템은 2개 이상의 극저온 냉동기를 직렬로 연결하여 시간당 액화 용량을 증대시키는 효과를 나타내도록 구성된다. In order to increase the utilization of hydrogen energy, various measures are required to improve the performance and stability of a hydrogen liquefaction apparatus using a cryogenic refrigerator. For example, Korean Patent Registration No. 10-1756181 introduces a small-capacity hydrogen liquefaction system using a cryogenic refrigerator. The conventional hydrogen liquefaction system is configured to exhibit an effect of increasing the liquefaction capacity per hour by connecting two or more cryogenic refrigerators in series.

그러나 상기 종래의 수소 액화시스템은 복수의 극저온 냉동기가 직렬로만 연결되어 수소를 액화시키는 최종 단계의 n차 극저온 냉동기에서 수소를 액화 처리하는 용량에 한계가 있으므로, 전체 액화시스템에서의 액화 용량에 한계를 나타내고 있다. 또한, 종래의 수소 액화시스템은 액화된 수소가 용기 본체에 보관되어 액화된 수소가 다시 기화되는 것을 효율적으로 방지하지 못하는 단점이 있다. 또한, 종래의 수소 액화시스템은 초기의 냉각 열을 이용하지 못하고, 외부에서 복사되는 열을 효율적으로 차폐하지 못하여 액화의 효율을 극대화하지 못하는 단점이 있다.However, the conventional hydrogen liquefaction system has a limit on the capacity to liquefy hydrogen in the n-th cryogenic refrigerator in the final stage of liquefying hydrogen by a plurality of cryogenic refrigerators connected only in series, so the liquefaction capacity in the entire liquefaction system is limited. Is shown. In addition, the conventional hydrogen liquefaction system has a disadvantage in that the liquefied hydrogen is stored in the container body, and thus the liquefied hydrogen cannot be efficiently prevented from being vaporized again. In addition, the conventional hydrogen liquefaction system has disadvantages in that the initial cooling heat cannot be used and the heat radiated from the outside cannot be effectively shielded and thus the efficiency of liquefaction cannot be maximized.

한국등록특허 10-1756181호(2017.07.26.등록, 극저온 냉동기를 이용한 소용량 수소 액화시스템)Korean Patent Registration No. 10-1756181 (registered on July 26, 2017, small-capacity hydrogen liquefaction system using cryogenic refrigerator)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 복수의 극저온 냉동기를 직렬 또는 병렬 연결하여 액화 용량을 증대시킬 수 있는 직냉식 액화시스템과 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a direct cooling type liquefaction system and a method capable of increasing liquefaction capacity by connecting a plurality of cryogenic refrigerators in series or in parallel.

본 발명의 다른 목적은 내부의 냉각 열을 이용하고 외부에서 유입되는 열을 차단하여 액화 효율을 극대화할 수 있는 직냉식 액화시스템과 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a direct cooling type liquefaction system and method capable of maximizing liquefaction efficiency by using internal cooling heat and blocking heat introduced from the outside.

본 발명의 또 다른 목적은, 구조를 단순화하고, 저 비용으로 구현할 수 있으며, 유지 보수가 용이한 직냉식 액화시스템과 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a direct cooling liquefaction system and a method that can simplify the structure, implement at low cost, and facilitate maintenance.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직냉식 액화시스템은, 냉매가 채워진 냉각 수조와 상기 냉각 수조 내부에 배치되는 제 1 열교환기를 구비하고, 상기 냉매의 냉열을 이용하여 외부에서 공급되는 기체를 냉각하는 제 1 예냉부; 극저온 냉동기와 극저온 냉동기의 일 측에 결합되는 열교환기를 구비하고, 상기 제 1 예냉부 후단에 연결되어 상기 제 1 예냉부에서 공급되는 기체를 냉각하는 제 2 예냉부; 극저온 냉동기와 극저온 냉동기의 일 측에 결합되는 열교환기를 구비하고, 상기 제 2 예냉부 후단에 연결되어 상기 제 2 예냉부에서 공급되는 기체를 액화하는 액화부; 및, 상기 액화부 후단에 연결되어 상기 액화부에서 생성되는 액체를 저장하는 저장 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The direct cooling liquefaction system of the present invention for achieving the above object includes a cooling water tank filled with a refrigerant and a first heat exchanger disposed inside the cooling water tank, and cools the gas supplied from the outside by using the cooling heat of the refrigerant. A first precooling unit; A second precooling unit having a cryogenic refrigerator and a heat exchanger coupled to one side of the cryogenic refrigerator, and connected to a rear end of the first precooling unit to cool the gas supplied from the first precooling unit; A liquefaction unit having a cryogenic refrigerator and a heat exchanger coupled to one side of the cryogenic refrigerator, and connected to a rear end of the second precooling unit to liquefy the gas supplied from the second precooling unit; And a storage tank connected to a rear end of the liquefied part to store the liquid generated in the liquefied part.

여기서, 상기 제 1 예냉부는, 상기 냉각 수조의 외부에서 상기 제 1 열교환기의 전단에 설치되며, 상기 냉각 수조에서 발생되는 증발 가스의 냉열을 이용하여 제 1 열교환기에 공급되는 기체를 냉각하는 제 2 열교환기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.Here, the first pre-cooling unit is installed at the front end of the first heat exchanger from the outside of the cooling water tank, and cools the gas supplied to the first heat exchanger by using the cooling heat of the boil-off gas generated from the cooling water tank. It characterized in that it further comprises a heat exchanger.

또한, 상기 액화부는, 극저온 냉동기가 복수개로 구성되고, 복수개의 극저온 냉동기를 병렬 구조로 결합하는 냉각판을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquefaction unit is characterized in that a plurality of cryogenic refrigerators are configured, and a cooling plate for coupling the plurality of cryogenic refrigerators in a parallel structure is further provided.

또한, 상기 냉각판은, 복수의 극저온 냉동기 단부에 결합되는 제 1 냉각판과, 열교환기를 매개로 제 1 냉각판과 마주하는 제 2 냉각판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling plate is characterized in that it comprises a first cooling plate coupled to the end of a plurality of cryogenic refrigerators, and a second cooling plate facing the first cooling plate via a heat exchanger.

또한, 상기 저장 탱크는, 액체가 저장되는 과정에서 기화되는 기체를 상기 액화부로 공급하는 피드백 배관을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the storage tank is characterized in that it has a feedback pipe for supplying the gas vaporized in the process of storing the liquid to the liquefaction unit.

또한, 본 발명의 직냉식 액화시스템은, 극저온 냉동기와 열교환기를 내부 공간에 수용하면서 외부의 열침투를 차단하는 차폐 수조;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the direct cooling type liquefaction system of the present invention is characterized in that it further comprises a shielding tank that blocks heat penetration from outside while accommodating a cryogenic refrigerator and heat exchanger in an internal space.

또한, 상기 차폐 수조는, 이중벽 구조를 이루는 통 형상으로 내벽과 외벽 사이에 냉매가 채워지는 것을 특징으로 한다.In addition, the shielding water tank is characterized in that the refrigerant is filled between the inner wall and the outer wall in a cylindrical shape forming a double wall structure.

또한, 상기 차폐 수조는, 상기 냉각 수조를 구성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the shielding water tank is characterized in that it constitutes the cooling water tank.

또한, 상기 차폐 수조는, 액체 질소 풀(LN2 pool) 또는 액화 천연 가스 풀(LNG pool)로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the shielding water tank is characterized in that it is composed of a liquid nitrogen pool (LN2 pool) or a liquefied natural gas pool (LNG pool).

또한, 액화 대상의 상기 기체는, 수소인 것을 특징으로 한다.Further, the gas to be liquefied is characterized in that it is hydrogen.

또한, 본 발명의 직냉식 액화시스템은, 상기 수소의 이동관을 따라 ortho-para 변환을 유도하는 하나 이상의 O-P 컨버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the direct cooling liquefaction system of the present invention further comprises one or more O-P converters for inducing ortho-para conversion along the hydrogen transfer pipe.

또한, 본 발명의 직냉식 액화시스템은, 상기 제 1 예냉부, 상기 제 2 예냉부, 상기 액화부 및 상기 저장 탱크가 배치되는 본체부 내부에 배치되는 히터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the direct cooling liquefaction system of the present invention further comprises a heater disposed inside the body portion in which the first precooling unit, the second precooling unit, the liquefaction unit, and the storage tank are disposed.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직냉식 액화 방법은, (a) 제 1 열교환기를 냉매가 채워진 냉각 수조에 침지하고, 공급되는 기체를 상기 제 1 열교환기를 통과시켜 기체를 1차 냉각하는 단계; (b) 1차 냉각된 상기 기체를 열교환기를 갖는 1차 극저온 냉동기에 공급하여 2차 냉각하는 단계; (c) 2차 냉각된 상기 기체를 열교환기를 갖는 2차 극저온 냉동기에 공급하여 액화하는 단계; 및 (d) 상기 2차 극저온 냉동기에서 액화된 액체를 저장 탱크에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And the direct cooling type liquefaction method of the present invention for achieving the above object, (a) immersing the first heat exchanger in a cooling water tank filled with a refrigerant, and first cooling the gas by passing the supplied gas through the first heat exchanger. step; (b) supplying the first cooled gas to a first cryogenic refrigerator having a heat exchanger for secondary cooling; (c) supplying the second cooled gas to a second cryogenic refrigerator having a heat exchanger and liquefying the gas; And (d) storing the liquid liquefied in the second cryogenic refrigerator in a storage tank.

여기서, 상기 (a) 단계는, 상기 기체는 상기 냉각 수조의 외부에서 상기 제 1 열교환기의 전단에 설치된 제 2 열교환기를 통하여 상기 제 1 열교환기에 공급하고, 상기 냉각 수조에서 발생되는 증발 가스의 냉열을 상기 제 2 열교환기에 공급하여 상기 제 1 열교환기에 공급되는 기체를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, in the step (a), the gas is supplied to the first heat exchanger through a second heat exchanger installed in front of the first heat exchanger from the outside of the cooling water tank, and the cooling heat of the evaporative gas generated in the cooling water tank And cooling the gas supplied to the first heat exchanger by supplying to the second heat exchanger.

또한, 상기 (c) 단계는, 상기 극저온 냉동기가 복수개로 구성되고, 냉각판을 이용하여 복수개의 상기 극저온 냉동기를 병렬로 결합하여 상기 기체를 액화시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the step (c) is characterized in that the cryogenic refrigerator is configured in plural, and the gas is liquefied by combining the plurality of cryogenic refrigerators in parallel using a cooling plate.

또한, 상기 냉각판은, 열교환기 일 단부에서 극저온 냉동기와 열교환기 사이에 결합되는 제 1 냉각판과, 열교환기 타 단부에 결합되는 제 2 냉각판으로 이루어지고, 상기 (c) 단계는, 상기 제 1 냉각판이 복수개의 상기 2차 극저온 냉동기의 냉열을 병합하여 복수개의 상기 열교환기에 전달하고, 상기 제 2 냉각판이 복수의 상기 열교환기에서 생성된 액체를 병합하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling plate is composed of a first cooling plate coupled between the cryogenic refrigerator and the heat exchanger at one end of the heat exchanger, and a second cooling plate coupled to the other end of the heat exchanger, and the step (c) includes: The first cooling plate is characterized in that the cold heat of the plurality of secondary cryogenic refrigerators is merged and transferred to the plurality of heat exchangers, and the second cooling plate is characterized in that the liquids generated from the plurality of heat exchangers are combined.

또한, 상기 (d) 단계는, 액체가 저장되는 과정에서 기화되는 기체를 액화부로 피드백하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step (d) is characterized in that it includes the step of feeding back the gas vaporized in the process of storing the liquid to the liquefaction unit.

또한, 상기 (a) 내지 (d) 단계는, 외부의 열침투를 차단하는 차폐 수조 내부 공간에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the steps (a) to (d) are characterized in that it is performed in the interior space of the shielding tank to block external heat penetration.

또한, 상기 차폐 수조는, 일부가 상기 냉각 수조를 구성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the shielding water tank is characterized in that a part constitutes the cooling water tank.

또한, 상기 차폐 수조는, 이중벽 구조를 이루는 통 형상을 이루고, 내벽과 외벽 사이에 액체 질소(LN2)가 채워진 액체 질소 풀(LN2 pool)로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the shielding tank is characterized in that it has a cylindrical shape forming a double-walled structure, and is composed of a liquid nitrogen pool (LN2 pool) filled with liquid nitrogen (LN2) between the inner wall and the outer wall.

또한, 액화 대상의 상기 기체는 수소인 것을 특징으로 한다.In addition, the gas to be liquefied is characterized in that hydrogen.

상기와 같은 구성의 본 발명은 복수의 극저온 냉동기가 직렬 또는 병렬 연결되어 냉각 효율을 극대화 시킴으로써 액화 용량을 증대시킬 수 있다.In the present invention having the above configuration, a plurality of cryogenic refrigerators are connected in series or in parallel to maximize cooling efficiency, thereby increasing liquefaction capacity.

또한, 본 발명은 외부로부터의 열침투를 최소화하고, 내부의 냉열을 재활용함으로써, 액화 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the liquefaction efficiency by minimizing heat penetration from the outside and recycling the cold heat inside.

또한, 본 발명은 구조가 단순화되어 운영 비용을 절감할 수 있다.In addition, the present invention can reduce the operating cost by simplifying the structure.

도 1은 본 실시예에 따른 수소 액화시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 도 1의 수소 액화 시스템의 연결 구조를 나타낸 개념도,
도 3은 도 1의 시스템에서 이루어지는 수소 액화과정을 나타낸 공정도,
도 4는 도 1의 수소 액화 시스템의 연결 구조의 다른 예를 나타낸 개념도.1 is a block diagram showing the main configuration of a hydrogen liquefaction system according to the present embodiment;
2 is a conceptual diagram showing a connection structure of the hydrogen liquefaction system of FIG. 1;
3 is a process chart showing a hydrogen liquefaction process performed in the system of FIG. 1;
Figure 4 is a conceptual diagram showing another example of the connection structure of the hydrogen liquefaction system of Figure 1;

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.The present invention and the technical problem achieved by the implementation of the present invention will be clarified by the preferred embodiments described below. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

후술되는, 본 실시예의 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시예에 관련하여 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이, 면적 및 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 본 실시예의 설명에 있어서, 1, 2, 전, 후, 등과 같은 표현은 서로 상대적인 순서나 위치, 방향 등을 나타내는 것으로 그 기술적 의미가 반드시 사전적 의미에 구속되지는 않는다.It should be understood that the differences between the present embodiments, which will be described later, are not mutually exclusive. That is, without departing from the spirit and scope of the present invention, specific shapes, structures, and characteristics described may be implemented in other embodiments in relation to one embodiment, and the location of individual components within each disclosed embodiment. Alternatively, it should be understood that the arrangement may be changed, and similar reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions over various aspects, and the length, area, thickness, and the like may be exaggerated and expressed for convenience. In the description of the present embodiment, expressions such as 1, 2, before, after, and the like represent an order, position, direction, etc. relative to each other, and the technical meaning is not necessarily limited to the dictionary meaning.

도 1은 본 실시예에 따른 수소 액화시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 수소 액화 시스템의 연결 구조를 나타낸 개념도이다.1 is a block diagram showing a main configuration of a hydrogen liquefaction system according to the present embodiment, and FIG. 2 is a conceptual diagram showing a connection structure of the hydrogen liquefaction system of FIG. 1.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 수소 액화시스템은, 제 1 예냉부(100), 제 1 예냉부(100)에 연결되는 제 2 예냉부(200) 및 제 2 예냉부(200)에 연결되는 액화부(300)를 포함한다. 또한, 제 1 예냉부(100), 제 2 예냉부(200) 및 액화부(300)는 본체부(600) 내에 수용되어 설치되며, 본체부(600) 내부에는 액화부(300)에서 액화된 수소를 저장하는 저장 탱크(400)와, 외부의 열 침투를 차단하는 차폐 수조(500)가 더 구비된다.As shown in these drawings, the hydrogen liquefaction system of this embodiment includes a first precooling unit 100, a second precooling unit 200 connected to the first precooling unit 100, and a second precooling unit 200. It includes a liquefied part 300 to be connected. In addition, the first precooling unit 100, the second precooling unit 200 and the liquefied unit 300 are accommodated and installed in the main body 600, and liquefied in the liquefied unit 300 inside the main body 600 A storage tank 400 for storing hydrogen and a shielding water tank 500 for blocking external heat penetration are further provided.

구체적으로 살펴보면, 본체부(600)는 제 1 예냉부(100), 제 2 예냉부(200), 액화부(300), 저장 탱크(400) 및 차폐 수조(500)를 수용하고 보호하는 구성이다. 본체부(600)는 상측 개구부를 밀폐하는 상판(610)과, 하측 개구부를 밀폐하는 하판(620)을 포함한다.Specifically, the main body 600 is a configuration that accommodates and protects the first precooling unit 100, the second precooling unit 200, the liquefied unit 300, the storage tank 400, and the shielding tank 500. . The main body 600 includes an upper plate 610 sealing the upper opening and a lower plate 620 sealing the lower opening.

본체부(600)는 소정의 높이를 이루면서 내부가 빈 중공의 통 형상을 이루며, 내부에 제 1 예냉부(100), 제 2 예냉부(200), 액화부(300), 저장 탱크(400) 및 차폐 수조(500)를 수용하면서 이들이 효율적으로 배치될 수 있도록 소정의 직경을 갖는 타원, 트랙 형상 또는 다면체 형상을 이룰 수 있다.The main body 600 is formed in a hollow cylindrical shape with a predetermined height, and has a first precooling unit 100, a second precooling unit 200, a liquefaction unit 300, and a storage tank 400 therein. And while accommodating the shielding tank 500, it is possible to form an ellipse, a track shape, or a polyhedral shape having a predetermined diameter so that they can be efficiently disposed.

상판(610)과 하판(620)은 소정의 두께를 갖는 플레이트 형상을 이루며, 각각 본체부(600)의 상부와 하부에 결합되어 본체부(600) 내부를 외부로부터 밀폐한다. 상판(610)과 하판(620)은 본체부(600)의 형상에 대응하는 형상을 이루며, 본 실시예에서는 본체부(600)보다 큰 직경을 갖는 타원 또는 트랙 형상을 이룬다. 상판(610)은 기체 수소(GH2), 액체 질소(LN2), 기체 질소(GN2), 액화 수소(LH2) 등의 공급관 또는 배출관이 결합되는 포트를 형성하고, 복수의 극저온 냉동기(Cryocooler)가 결합되는 플랜지를 구비할 수 있다. 하판(620)은 본체부(600)을 쉽게 이동시키기 위한 캐스트를 구비할 수 있다.The upper plate 610 and the lower plate 620 form a plate shape having a predetermined thickness, and are coupled to the upper and lower portions of the main body 600 to seal the interior of the main body 600 from the outside. The upper plate 610 and the lower plate 620 have a shape corresponding to the shape of the main body 600, and in this embodiment, form an oval or track shape having a larger diameter than the main body 600. The upper plate 610 forms a port to which a supply pipe or discharge pipe such as gaseous hydrogen (GH2), liquid nitrogen (LN2), gaseous nitrogen (GN2), and liquefied hydrogen (LH2) is coupled, and a plurality of cryocoolers are combined. It can be provided with a flange. The lower plate 620 may have a cast for easily moving the main body 600.

본체부(600)와 상판(610) 및 하판(620)은 고진공을 견딜 수 있는 강도를 보유한 금속, 금속의 합금 또는 비금속 재질로 구성되며, 일 예로, 단열 효과와 강도가 우수한 수지 재질로도 구성될 수 있다.The main body 600, the upper plate 610, and the lower plate 620 are made of a metal, an alloy of metal, or a non-metal material having strength to withstand high vacuum, for example, a resin material having excellent heat insulation effect and strength. Can be.

제 1 예냉부(100)는 초기 상태의 기체 수소(GH2)를 1차 냉각하는 구성이다. 통상적으로 초기에 공급되는 기체 수소(GH2)는 상온 상태인 300K의 온도로 공급된다. 초기 상태의 기체 수소(GH2)는 액체 질소(LN2)에 의하여 액체 질소(LN2)의 온도까지 1차 냉각이 이루어진다. 기체 수소(GH2)의 1차 냉각은 액화 질소 수조(LN2 pool) 또는 액화 천연 가스 수조(LNG pool) 내부에서 이루어진다. 이하에서는 LN2 pool에서 이루어지는 구성을 예시한다.The first precooling unit 100 is configured to first cool gaseous hydrogen GH2 in an initial state. Typically, gaseous hydrogen (GH2) initially supplied is supplied at a temperature of 300K, which is at room temperature. The gaseous hydrogen (GH2) in the initial state is first cooled to the temperature of the liquid nitrogen (LN2) by the liquid nitrogen (LN2). The primary cooling of gaseous hydrogen (GH2) takes place inside a liquid nitrogen tank (LN2 pool) or a liquefied natural gas tank (LNG pool). Hereinafter, the configuration made in the LN2 pool is illustrated.

이를 위한 본 실시예의 제 1 예냉부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각 수조(110), 제 1 열교환기(HX1) 및 제 2 열교환기(HX2)를 포함하고, LN2 공급관(L1), GH2 공급관(L2), GN2 배출관(L3) 및 GH2 이송관(L4)이 연결된다.For this, the first precooling unit 100 of this embodiment includes a cooling water tank 110, a first heat exchanger HX1, and a second heat exchanger HX2, as shown in FIG. 2, and the LN2 supply pipe L1 ), GH2 supply pipe (L2), GN2 discharge pipe (L3) and GH2 transfer pipe (L4) are connected.

LN2 공급관(L1)은 기체 수소(GH2)를 냉각(cool down) 시키기 위하여 냉매인 액체 질소(LN2)를 공급하는 배관으로 구성된다. 액체 질소(LN2)는 LN2 공급관(L1)을 통하여 냉각 수조(110)로 공급된다. GH2 공급관(L2)은 액화 대상의 기체인 수소 가스(GH2 Feed gas)를 공급하는 배관이다. 기체 상태의 수소(GH2)는 GH2 공급관(L2)을 통하여 제 2 열교환기(HX2)를 거쳐 제 1 열교환기(HX1)로 공급된다.The LN2 supply pipe L1 is composed of a pipe supplying liquid nitrogen LN2, which is a refrigerant, to cool down gaseous hydrogen GH2. Liquid nitrogen (LN2) is supplied to the cooling water tank 110 through the LN2 supply pipe (L1). The GH2 supply pipe (L2) is a pipe that supplies hydrogen gas (GH2 feed gas), which is a gas to be liquefied. The gaseous hydrogen GH2 is supplied to the first heat exchanger HX1 through the second heat exchanger HX2 through the GH2 supply pipe L2.

냉각 수조(110)는 LN2 공급관(L1)에서 공급되는 액체 질소(LN2)가 채워지고, 내부에 제 1 열교환기(HX1)가 구비된다. 냉각 수조(110)는 외부로부터 열침투(Heat flux)를 최소로 하기 위하여 LN2 pool로 구성된다. 제 1 열교환기(HX1)는 냉각 수조(110) 내에서 액체 질소(LN2)에 침지되고, 액체 질소(LN2)로부터 냉열을 전달받아 내부를 통과하는 기체 수소(GH2)를 냉각한다. The cooling water tank 110 is filled with liquid nitrogen (LN2) supplied from the LN2 supply pipe (L1), and a first heat exchanger (HX1) is provided therein. The cooling water tank 110 is composed of an LN2 pool in order to minimize heat flux from the outside. The first heat exchanger HX1 is immersed in liquid nitrogen LN2 in the cooling water tank 110, receives cold heat from the liquid nitrogen LN2, and cools gaseous hydrogen GH2 passing therethrough.

본 실시예의 제 1 예냉부(100)에는 LN2 공급관(L1)을 통하여 77K의 액체 질소(LN2)를 공급하고, GH2 공급관(L2)을 통하여 상온 상태인 300K의 기체 수소(GH2)를 공급한다. 따라서, 냉각 수조(110) 및 제 1 열교환기(HX1)를 통하여 300K의 기체 수소(GH2)는 77K의 기체 수소(GH2)로 냉각된다. 제 1 열교환기(HX1)에서 1차 냉각된 기체 수소(GH2)는 이송관(L4)을 따라 제 2 예냉부(200)로 공급된다.In the first precooling unit 100 of the present embodiment, 77K of liquid nitrogen (LN2) is supplied through the LN2 supply pipe (L1), and 300K of gaseous hydrogen (GH2) at room temperature is supplied through the GH2 supply pipe (L2). Accordingly, 300K of gaseous hydrogen GH2 is cooled to 77K of gaseous hydrogen GH2 through the cooling water tank 110 and the first heat exchanger HX1. The gaseous hydrogen GH2 that is first cooled in the first heat exchanger HX1 is supplied to the second precooling unit 200 along the transfer pipe L4.

제 2 열교환기(HX2)는 냉각 수조(110) 내에서 증발되는 질소 가스(GN2)를 이용하여 GH2 공급관(L2)으로 유입되는 기체 수소(GH2)를 냉각한다. 냉각 수조(110) 내에서는 액체 질소(LN2)가 기체 수소(GH2)에 냉열을 제공하면서 액체 질소(LN2)의 일부가 가스 형태로 증발한다(BOG : Boiled Off Gas). 증발된 질소 가스(GN2)는 냉열 일부를 잃었지만, 초기 공급되는 기체 수소(GH2)보다는 낮은 온도를 유지한다. 따라서 본 실시예에서는 냉각 수조(110) 내부에서 증발되는 질소 가스(GN2)의 냉열을 제 1 열교환기(HX1)로 공급되기 전의 기체 수소(GH2)를 냉각하는데 재사용함으로써, 제 1 열교환기(HX1)로 공급되는 기체 수소(GH2)의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. The second heat exchanger HX2 cools the gaseous hydrogen GH2 flowing into the GH2 supply pipe L2 using the nitrogen gas GN2 evaporated in the cooling water tank 110. In the cooling water tank 110, while liquid nitrogen (LN2) provides cold heat to gaseous hydrogen (GH2), a part of liquid nitrogen (LN2) evaporates in the form of gas (BOG: Boiled Off Gas). The evaporated nitrogen gas (GN2) has lost some of the cold heat, but maintains a lower temperature than the initially supplied gaseous hydrogen (GH2). Therefore, in the present embodiment, by reusing the cold heat of the nitrogen gas GN2 evaporated inside the cooling water tank 110 to cool the gaseous hydrogen GH2 before being supplied to the first heat exchanger HX1, the first heat exchanger HX1 ) It is possible to further improve the cooling efficiency of gaseous hydrogen (GH2) supplied to.

제 2 열교환기(HX2)는 본체부(600) 내부에 배치될 수 있으나, 본체부(900) 외부에 배치될 수도 있다. 이때 제 2 열교환기(HX2)는 상온보다 낮은 온도 상태이므로 적절한 단열부재가 적용될 수 있다.The second heat exchanger HX2 may be disposed inside the main body 600, but may be disposed outside the main body 900. At this time, since the second heat exchanger HX2 is at a temperature lower than room temperature, an appropriate heat insulating member may be applied.

제 2 열교환기(HX2)에서 기체 수소(GH2)를 냉각하는데 사용된 질소 가스(GN2)는 GN2 배출관(L3)을 통하여 외부로 배출된다.The nitrogen gas GN2 used to cool the gaseous hydrogen GH2 in the second heat exchanger HX2 is discharged to the outside through the GN2 discharge pipe L3.

제 2 예냉부(200)는 제 1 예냉부(100)를 통하여 1차 냉각된 기체 수소(GH2)를 2차 냉각하며, 극저온 냉동기(Cryocooler, C1)와 극저온 냉동기(C1)의 하단부에 결합되는 열교환기(HX3)를 포함한다. 극저온 냉동기(C1)는 질소와 수소의 액화점, 77K 내지 20K 사이의 냉열을 발생시켜 열교환기(HX3)에 전달하고, 열교환기(HX3)는 극저온 냉동기(C1)에서 전달받은 냉열을 이용하여 기체 수소(GH2)를 냉각한다. 제 1 예냉부(100)에서 1차 냉각된 77K의 기체 수소(GH2)는 제 2 예냉부(200)의 열교환기(HX3)를 통과하면서 77K 내지 20K로 냉각된다. 제 2 예냉부(200)의 열교환기(HX3)에서 40K로 냉각된 기체 수소(GH2)는 이송관(L4)을 통하여 액화부(300)로 공급된다. The second precooling unit 200 secondarily cools the gaseous hydrogen (GH2) that has been first cooled through the first precooling unit 100, and is coupled to the lower end of the cryocooler (C1) and the cryogenic refrigerator (C1). It includes a heat exchanger (HX3). The cryogenic freezer (C1) generates cold heat between the liquefaction points of nitrogen and hydrogen, 77K to 20K, and transfers it to the heat exchanger (HX3), and the heat exchanger (HX3) uses the cold heat received from the cryogenic freezer (C1) to Cools hydrogen (GH2). The 77K gaseous hydrogen GH2, which is first cooled in the first precooling unit 100, is cooled to 77K to 20K while passing through the heat exchanger HX3 of the second precooling unit 200. The gaseous hydrogen GH2 cooled to 40K in the heat exchanger HX3 of the second precooling unit 200 is supplied to the liquefaction unit 300 through the transfer pipe L4.

액화부(300)는 기체 수소(GH2)를 액화시키는 구성으로, 제 1 예냉부(100) 및 제 2 예냉부(200)를 통하여 77K 내지 20K로 냉각된 기체 상태의 수소(GH2)를 액체 상태의 수소(LH2)로 상변화시킨다. 액화부(300)는 적어도 하나 이상의 극저온 냉동기(Cryocooler)와, 극저온 냉동기의 콜드 헤드에 결합되는 제 1 냉각판(Cooling Plate, CP1)과, 일단이 제 1 냉각판(CP1)에 결합되는 적어도 하나 이상의 열교환기(Heat Exchanger)와, 열교환기의 타단에 결합되는 제 2 냉각판(CP2)을 포함한다. 극저온 냉동기는 20K의 냉열을 발생시켜 77K 내지 20K의 기체 수소(GH2)를 수소의 액화점인 20.3K@1atm 이하의 온도로 냉각하여 액화시킨다.The liquefaction unit 300 is configured to liquefy gaseous hydrogen (GH2), and the gaseous hydrogen (GH2) cooled to 77K to 20K through the first precooling unit 100 and the second precooling unit 200 is in a liquid state. The phase changes to hydrogen (LH2). The liquefaction unit 300 includes at least one cryocooler, a first cooling plate (CP1) coupled to the cold head of the cryogenic refrigerator, and at least one end thereof coupled to the first cooling plate (CP1). It includes the above heat exchanger and a second cooling plate CP2 coupled to the other end of the heat exchanger. The cryogenic refrigerator generates 20K of cold heat to cool gaseous hydrogen (GH2) of 77K to 20K to a temperature of 20.3K@1atm or less, which is the liquefaction point of hydrogen, to liquefy.

본 실시예의 액화부(300)는 극저온 냉동기와 열교환기가 복수개로 구성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 3개의 제 1 내지 제 3 극저온 냉동기(C2,C3,C4)와 3개의 제 1 내지 제 3 열교환기(HX4,HX5,HX6)를 예시하였다. 제 1 내지 제 3 극저온 냉동기(C2,C3,C4)는 서로 나란하게 배치되고, 제 1 냉각판(CP1)은 제 1 내지 제 3 극저온 냉동기(C2,C3,C4)의 각 단부를 하나로 연결하면서 결합된다. 즉, 제 1 내지 제 3 극저온 냉동기(C2,C3,C4)는 단일의 제 1 냉각판(CP1)에 의하여 병렬 구조로 연결된다. 따라서 제 1 내지 제 3 극저온 냉동기(C2,C3,C4)는 냉각 면적을 향상시켜 액화 용량을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 내지 제 3 극저온 냉동기(C2,C3,C4) 각각은 냉열을 발생시키는 온도가 미세하게 차이가 날 수 있으나, 제 1 냉각판(CP1)이 제 1 내지 제 3 극저온 냉동기(C2,C3,C4)의 냉각 온도를 병렬 병합함으로써, 균일한 냉각 온도를 열교환기(HX4,HX5,HX6)에 전달할 수 있다. The liquefaction unit 300 of this embodiment may include a plurality of cryogenic refrigerators and heat exchangers, and as shown, three first to third cryogenic refrigerators (C2, C3, C4) and three first to third heat exchangers The groups (HX4, HX5, HX6) were illustrated. The first to third cryogenic refrigerators (C2, C3, C4) are arranged side by side, and the first cooling plate (CP1) connects each end of the first to third cryogenic refrigerators (C2, C3, C4) as one. Are combined. That is, the first to third cryogenic refrigerators C2, C3, and C4 are connected in a parallel structure by a single first cooling plate CP1. Accordingly, the first to third cryogenic refrigerators C2, C3, and C4 can improve the cooling area to improve the liquefaction capacity. In addition, each of the first to third cryogenic refrigerators C2, C3, and C4 may have a slight difference in temperature for generating cold heat, but the first cooling plate CP1 may be used for the first to third cryogenic refrigerators C2, By merging the cooling temperatures of C3 and C4 in parallel, a uniform cooling temperature can be transmitted to the heat exchangers HX4, HX5, and HX6.

제 1 내지 제 3 열교환기(HX4,HX5,HX6)는 일 단부가 제 1 냉각판(CP1)에 결합되어 제 1 냉각판(CP1)으로부터 냉열을 전달받고, 제 1 냉각판(CP1)으로부터 전달된 냉열로 제 2 예냉부(200)에서 공급되는 기체 수소(GH2)를 액체 수소(LH2)로 변화시킨다. 본 실시예의 열교환기는 내부에는 히트 파이프가 구비되고, 히트 파이프는 열전달 효율을 향상시키기 위하여 표면적을 향상시키는 다양한 소재, 형상 또는 구조의 전열 수단이 적용될 수 있다. One end of the first to third heat exchangers (HX4, HX5, HX6) is coupled to the first cooling plate (CP1) to receive cold heat from the first cooling plate (CP1), and from the first cooling plate (CP1). The gaseous hydrogen GH2 supplied from the second precooling unit 200 is converted into liquid hydrogen LH2 by the cooled heat furnace. In the heat exchanger of the present embodiment, a heat pipe is provided therein, and the heat pipe may be applied with heat transfer means of various materials, shapes, or structures to improve a surface area in order to improve heat transfer efficiency.

제 2 냉각판(CP2)은 제 1 내지 제 3 열교환기(HX4,HX5,HX6)의 타 단부에 결합되어 제 1 내지 제 3 열교환기(HX4,HX5,HX6)에서 생성된 액화 수소(LH2)를 수집하여 저장 탱크(400)로 이송한다. 제 2 냉각판(CP2)은 제 1 내지 제 3 열교환기(HX4,HX5,HX6)를 병렬 연결함으로써, 각 열교환기(HX4,HX5,HX6)에서 생성된 액화 수소(LH2)의 온도를 균일화시켜 저장 탱크(400)로 이송한다.The second cooling plate CP2 is coupled to the other end of the first to third heat exchangers HX4, HX5, HX6, and liquefied hydrogen (LH2) generated in the first to third heat exchangers HX4, HX5, HX6 Is collected and transferred to the storage tank 400. The second cooling plate CP2 connects the first to third heat exchangers HX4, HX5, HX6 in parallel, thereby equalizing the temperature of the liquefied hydrogen LH2 generated in each heat exchanger HX4, HX5, HX6. Transfer to the storage tank 400.

본 실시예의 열교환기는 각 극저온 냉동기(C2,C3,C4)에 연결되는 복수의 열교환기(HX4,HX5,HX6)를 예시하였으나, 통합된 하나의 열교환기로 구성될 수 있다. 즉, 제 1 냉각판(CP1)과 제 2 냉각판(CP2)은 열교환기를 매개로 서로 마주하고, 열교환기는 복수 또는 단일 열교환기로 구성될 수 있다.The heat exchanger of the present embodiment has illustrated a plurality of heat exchangers HX4, HX5, and HX6 connected to each of the cryogenic refrigerators C2, C3, and C4, but may be configured as an integrated heat exchanger. That is, the first cooling plate CP1 and the second cooling plate CP2 face each other through a heat exchanger, and the heat exchanger may be configured as a plurality or a single heat exchanger.

저장 탱크(400)는 액화 수소(LH2)를 저장하는 구성으로, 내외부가 밀폐되면서 소정의 용량을 갖는 탱크로 구성된다. 저장 탱크(400)는 제 2 냉각판(CP2) 하부에 배치되며, 액화 수소 이송관(L6)을 매개로 제 2 냉각판(CP2)에 연결된다. 또한, 저장 탱크(400)는 GH2 회수관(L5)을 구비하고, GH2 회수관(L5)은 액화부(300)에 연결된다. 저장 탱크(400)로 저장되는 액체 수소(LH2) 중 일부는 외부의 복사열과 같은 다양한 원인으로 기화될 수 있으므로, GH2 회수관(L5)은 저장 탱크(400) 내에서 기체화된 수소(GH2)를 액화부(300)로 피드백시켜 다시 액화되도록 한다.The storage tank 400 is configured to store liquefied hydrogen (LH2), and is configured as a tank having a predetermined capacity while being sealed inside and outside. The storage tank 400 is disposed under the second cooling plate CP2 and is connected to the second cooling plate CP2 through the liquefied hydrogen transfer pipe L6. In addition, the storage tank 400 is provided with a GH2 recovery pipe (L5), and the GH2 recovery pipe (L5) is connected to the liquefaction unit (300). Since some of the liquid hydrogen (LH2) stored in the storage tank 400 may be vaporized due to various causes such as external radiant heat, the GH2 recovery pipe (L5) is gasified hydrogen (GH2) in the storage tank 400 Is fed back to the liquefaction unit 300 so that it is liquefied again.

또한, 저장 탱크(400)는 내부의 공기를 제거하기 위한 진공 배관(L8)과 저장된 액화 수소를 추출하기 위한 LH2 추출관(L7)이 상판(610) 외부로 노출되며, 내부에는 저장되는 액화 수소의 수위를 감지하는 레벨 감지센서(S1)가 마련된다. 레벨 감지센서(S1)는 저장 탱크(400)에 쌓여가는 액체 수소(LH2)의 양을 감지하여 설정된 양의 액체 수소(LH2)가 저장되는 경우 GH2 공급관(L2)을 통한 기체 수소(GH2) 공급이 중단되도록 할 수 있다.In addition, in the storage tank 400, a vacuum pipe (L8) for removing air from the inside and an LH2 extraction pipe (L7) for extracting the stored liquefied hydrogen are exposed to the outside of the upper plate 610, and liquefied hydrogen stored therein A level detection sensor S1 for detecting the water level of is provided. The level detection sensor (S1) detects the amount of liquid hydrogen (LH2) accumulated in the storage tank 400 and supplies gaseous hydrogen (GH2) through the GH2 supply pipe (L2) when a set amount of liquid hydrogen (LH2) is stored. You can make it stop.

저장탱크(400)는 본체부(600) 내부에 배치되는 구성을 예시하였으나, 저장용량의 크기에 따라 본체부(600) 외부에 배치되는 구성도 가능하다.The storage tank 400 has been exemplified as being disposed inside the main body 600, but may be disposed outside the main body 600 according to the size of the storage capacity.

차폐 수조(500)는 내부 공간에 극저온 냉동기(C1,C2,C3,C4), 열교환기(HX3,HX4,HX5,HX6) 및 저장 탱크(400)를 이들에 대한 외부의 열 침투를 차단하는 구성이다. 차폐 수조(500)는 외부로부터의 복사열을 차단할 수 있는 다양한 종류의 차폐 수단으로 구성될 수 있으며, 일 예로, 이중 벽 구조를 이루면서 내벽과 외벽 사이의 공간에 액체 질소(LN2)가 채워지는 LN2 수조(LN2 pool)로 구성될 수 있다. 차폐 수조(500)가 LN2 수조로 구성되는 경우 제 1 예냉부(100)의 냉각 수조(110)를 대신할 수 있으며, 본체부(600)의 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있다. 즉, 냉각 수조(110)와 차폐 수조(500)는 하나의 LN2 수조(LN2 pool)로 구성될 수 있으며, 이때, LN2 수조는 액화를 위하여 공급되는 기체 수소(GH2)를 1차 냉각시키는 기능을 수행함과 동시에 외부에서 침투되는 열을 차단한다.The shielded water tank 500 is configured to block external heat penetration into cryogenic refrigerators (C1, C2, C3, C4), heat exchangers (HX3, HX4, HX5, HX6) and storage tanks 400 in the internal space. to be. The shielding tank 500 may be composed of various types of shielding means capable of blocking radiant heat from the outside, for example, an LN2 tank in which liquid nitrogen (LN2) is filled in the space between the inner wall and the outer wall while forming a double wall structure. It can be composed of (LN2 pool). When the shielding water tank 500 is composed of an LN2 water tank, it may replace the cooling water tank 110 of the first precooling unit 100, and the internal space of the main body 600 can be efficiently utilized. That is, the cooling water tank 110 and the shielding water tank 500 may be composed of one LN2 water tank (LN2 pool), and at this time, the LN2 water tank has a function of primary cooling gaseous hydrogen (GH2) supplied for liquefaction. At the same time, it blocks heat from penetrating from the outside.

차폐 수조(500)의 일측에는 내부에 채워지는 액체 질소(LN2)의 수위를 감지하는 레벨 감지센서(S2)가 구비될 수 있다.One side of the shielding water tank 500 may be provided with a level detection sensor S2 that detects the level of liquid nitrogen LN2 filled therein.

상기와 같은 구성의 수소 액화시스템은, 4개의 극저온 냉동기를 이용하여 짧은 시간과 저렴한 전력비로 다량의 액화 수소를 생산할 수 있다. 1개의 극저온 냉동기에서 시간당 1L의 액화 수소를 생산한다고 할 때, 4개의 극저온 냉동기를 사용하면 시간당 4L의 액화 수소가 생성되는 것이 일반적이나, 본 실시예는 4개의 극저온 냉동기를 직렬 및 병렬 혼합 구조로 결합함으로써, 액화 수소의 생산량을 극대화하여 시간당 10L 이상의 액화 수소가 생산될 수 있다.The hydrogen liquefaction system having the above configuration can produce a large amount of liquefied hydrogen in a short time and inexpensive power cost by using four cryogenic refrigerators. Assuming that one cryogenic refrigerator produces 1L of liquefied hydrogen per hour, it is common to generate 4L of liquefied hydrogen per hour using four cryogenic refrigerators, but in this embodiment, four cryogenic refrigerators are combined in series and parallel. By combining, the production of liquefied hydrogen can be maximized to produce more than 10 liters of liquefied hydrogen per hour.

또한, 가스 액화 공정에서 액화량 대비 전력 소모량이 매우 중요한 요소인데, 본 실시예의 수소 액화시스템은 전력 소모량을 최소로 할 수 있다. 일반적으로 액화 수소의 대량 생산이 이루어질수록 상대적인 전력 소모량은 감소하고, 일 예로, Air Liquid 사의 주력 모델인 수소액화기 Hylial 600 l/h 모델의 전력 소모량(Expected compressor power)은 550kW 이다. 그러나 본 실시예의 수소 액화시스템은 액화 수소 생산량이 60 l/h 일 때 약 50kW의 전력 소모량을 나타낸다. 따라서, 본 실시예의 수소 액화시스템은 10 배 이상의 생산량을 갖는 시스템과 동급의 전력 소모량을 나타내므로, 수소 액화 공정에 소요되는 운영비를 절감할 수 있다.In addition, in the gas liquefaction process, the amount of power consumption compared to the amount of liquefaction is very important, and the hydrogen liquefaction system of the present embodiment can minimize the amount of power consumption. In general, as the mass production of liquefied hydrogen is performed, the relative power consumption decreases, and for example, the Expected Compressor Power of the Hylial 600 l/h model, Air Liquid's flagship model, is 550kW. However, the hydrogen liquefaction system of this embodiment exhibits a power consumption of about 50 kW when the production of liquefied hydrogen is 60 l/h. Accordingly, since the hydrogen liquefaction system of the present embodiment exhibits the same power consumption as the system having a production amount of 10 times or more, it is possible to reduce the operating cost required for the hydrogen liquefaction process.

도 3은 도 1의 시스템에서 이루어지는 수소 액화과정을 나타낸 공정도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예의 수소 액화시스템은 기체 수소(GH2)가 6개의 열교환기를 통과하면서 액화 수소로 상변화되는 과정으로 진행된다.3 is a process diagram showing a hydrogen liquefaction process performed in the system of FIG. 1. As shown, the hydrogen liquefaction system of this embodiment proceeds in a process in which gaseous hydrogen (GH2) is phase-changed into liquefied hydrogen while passing through six heat exchangers.

구체적으로 살펴보면, 초기 공급되는 기체 수소(GH2)는 제 1 예냉부(100)의 제 2 열교환기(HX2)를 통과하면서 제 1 열교환기(HX1)로 공급된다. 이때, 제 1 열교환기(HX1)는 LN2 수조(LN2 pool)에 위치하고, LN2 수조에는 77K의 액체 질소(LN2)가 충진되어 초기 공급된 기체 수소(GH2)를 77K로 1차 냉각한다. 이때, LN2 수조에서 발생되는 일부의 증발 질소(GN2)는 제 2 열교환기(HX2)로 제공되어 제 1 열교환기(HX1)로 공급되는 기체 수소(GH2)를 냉각하는데 사용된다.Specifically, gaseous hydrogen GH2 initially supplied is supplied to the first heat exchanger HX1 while passing through the second heat exchanger HX2 of the first precooling unit 100. At this time, the first heat exchanger (HX1) is located in the LN2 tank (LN2 pool), the LN2 tank is filled with 77K of liquid nitrogen (LN2) to first cool the initially supplied gaseous hydrogen (GH2) to 77K. At this time, some of the evaporated nitrogen (GN2) generated in the LN2 tank is provided to the second heat exchanger (HX2) and used to cool the gaseous hydrogen (GH2) supplied to the first heat exchanger (HX1).

또한, 제 1 열교환기(HX1)에서 1차 냉각된 기체 수소(GH2)는 제 2 예냉부(200)의 제 3 열교환기(HX3)로 공급된다. 제 3 열교환기(HX3)는 극저온 냉동기(C1)로부터 40K의 냉열을 전달받아 1차 냉각된 기체 수소(GH2)를 40K로 2차 냉각한다. 제 3 열교환기(HX3)에서 2차 냉각된 기체 수소(GH2)는 액화부(300)의 제 4 내지 제 6 열교환기(HX4,HX5,HX6)로 공급된다. 제 4 내지 제 6 열교환기(HX4,HX5,HX6)는 각각 극저온 냉동기(C2,C3,C4)로부터 20K의 냉열을 전달받아 기체 수소(GH2)를 20K로 냉각하여 액화시킨다. 20K로 냉각된 액체 수소(LH2)는 저장 탱크(400)로 이송되어 저장되고, 저장 과정에서 발생되는 일부의 기체 수소(GH2)는 다시 제 4 내지 제 6 열교환기(HX4,HX5,HX6)로 공급되어 액화 과정을 반복하게 된다. 이때, 냉각이 이루어지는 과정은 LN2 수조를 이용한 차폐 수조 내부에서 열 침투가 차단된 상태에서 이루어진다.In addition, the gaseous hydrogen GH2 that is first cooled in the first heat exchanger HX1 is supplied to the third heat exchanger HX3 of the second precooler 200. The third heat exchanger HX3 receives 40K of cold heat from the cryogenic refrigerator C1 and secondarily cools the first cooled gaseous hydrogen GH2 to 40K. The gaseous hydrogen GH2 secondarily cooled in the third heat exchanger HX3 is supplied to the fourth to sixth heat exchangers HX4, HX5, and HX6 of the liquefaction unit 300. The fourth to sixth heat exchangers HX4, HX5, and HX6 receive 20K of cold heat from the cryogenic refrigerators C2, C3, and C4, respectively, to cool gaseous hydrogen GH2 to 20K to liquefy. Liquid hydrogen (LH2) cooled to 20K is transferred to and stored in the storage tank 400, and some gaseous hydrogen (GH2) generated in the storage process is returned to the fourth to sixth heat exchangers (HX4, HX5, HX6). It is supplied and the liquefaction process is repeated. At this time, the process of cooling is performed in a state in which heat penetration is blocked inside the shielding tank using the LN2 tank.

이와 같이, 본 실시예의 수소 액화 과정은 LN2 수조를 이용하여 예냉이 이루어지고, 예냉 과정에서 발생되는 증발 가스도 다시 공급 기체를 냉각하는데 사용되어 냉각 효율이 향상될 수 있다. 또한, 본 실시예의 액화 시스템은 LN2 수조를 이용한 차폐 수조 내에서 1차 예냉이 이루어지므로 시스템의 구조를 단순화할 수 있다. 또한, 본 실시예의 액화 시스템은 복수의 극저온 냉동기와 열교환기를 병렬로 병합함으로써, 액화 수소의 생산량을 극대화할 수 있다.As described above, in the hydrogen liquefaction process of the present embodiment, precooling is performed using the LN2 water tank, and the evaporation gas generated during the precooling process is also used to cool the supply gas again, thereby improving cooling efficiency. In addition, in the liquefaction system of this embodiment, since the first precooling is performed in the shielded water tank using the LN2 water tank, the structure of the system can be simplified. In addition, the liquefaction system of this embodiment can maximize the production of liquefied hydrogen by merging a plurality of cryogenic refrigerators and heat exchangers in parallel.

한편, 본 실시예에 있어서, 액화 대상의 기체로 수소를 예시하였으나 이에 한정되지 않고 헬륨 등 다양한 종류의 기체가 액화 대상이 될 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 차폐 수조에 채워지는 냉매로 질소를 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 공급되는 기체 수소의 온도보다 낮고 수소의 액화점보다 높은 다양한 종류의 pree-cooling 냉매로서 액화천연가스, N2, CH4, C3H6, Ne 등과 이들의 혼합물이 적용될 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, hydrogen is exemplified as the gas to be liquefied, but the present invention is not limited thereto, and various types of gases such as helium may be the target of liquefaction. In addition, in the present embodiment, nitrogen is exemplified as a refrigerant filled in the shielding tank, but is not limited thereto, N2, CH4, C3H6, Ne and the like may be applied.

도 4는 도 1의 수소 액화 시스템의 연결 구조의 다른 예를 나타낸 개념도이다. 본 실시예의 수소 액화 시스템에서는 O-P 컨버터(700)와 히터(800)가 더 구비된다.4 is a conceptual diagram showing another example of a connection structure of the hydrogen liquefaction system of FIG. 1. In the hydrogen liquefaction system of this embodiment, an O-P converter 700 and a heater 800 are further provided.

구체적으로 살펴보면, O-P 컨터버(700, otrho-para converter)는 제 1 예냉부(100)와 제 2 예냉부(200) 사이, 제 2 예냉부(200)와 액화부(300) 사이 및 액화부(300)와 저장 탱크(400) 사이에 구비된다. O-P 컨터버(700)는 기체 또는 액체 상태의 수소가 흐르는 이송관(L2, L4, L5, L6)에 설치되고, 내부에 ortho-para 변환 촉매가 충진되어 이송관 내부를 흐르는 수소의 ortho-para 변환을 유도한다. ortho-para 변환 촉매로는 자철석, 산화크롬 등이 이용될 수 있다. O-P 컨터버(700)는 기체 또는 액체 상태의 수소가 이동하는 경로를 따라 적어도 한 곳이상의 위치에 설치될 수 있다.Specifically, the OP converter 700 (otrho-para converter) is between the first precooling unit 100 and the second precooling unit 200, between the second precooling unit 200 and the liquefied unit 300, and the liquefied unit It is provided between the 300 and the storage tank 400. The OP converter 700 is installed in a transfer pipe (L2, L4, L5, L6) through which gaseous or liquid hydrogen flows, and an ortho-para conversion catalyst is filled inside the ortho-para of hydrogen flowing inside the transfer pipe. Induce transformation. Magnetite, chromium oxide, or the like may be used as the ortho-para conversion catalyst. The O-P converter 700 may be installed in at least one or more locations along a path through which gaseous or liquid hydrogen moves.

일반적으로 수소 분자는 ortho 수소와 para 수소의 두 가지 분자 구조로 존재하는 데, ortho 수소와 para 수소의 평형 조성은 온도에 따라 달라진다. 상온인 300K에서는 25% para 수소와 75% ortho 수소가 평형을 이루며, 액화 온도인 20K에서는 99.9% para 수소 상태로 변화한다. 그런데, ortho 수소에서 para 수소로의 변환은 발열 반응이고, 수십 시간 내지 수일에 걸쳐 매우 천천히 이루어진다. 따라서 ortho-para 변환 없이 수소의 온도를 강하시켜 액화시키는 경우, 액화 상태에서 ortho-para 변환이 일어나면서 ortho-para 변환시의 발열에 의해 액화 수소가 다시 기화될 가능성이 있으므로 저장 안정성이 낮다. 따라서 수소 액화 공정에서는 ortho-para 변환 촉매를 이용하여 온도 강하에 맞추어 ortho-para 변환이 이루어지도록 함으로써 액화 후의 ortho-para 변환 후의 발열량을 제어하게 된다.In general, hydrogen molecules exist in two molecular structures: ortho hydrogen and para hydrogen, and the equilibrium composition of ortho hydrogen and para hydrogen varies with temperature. At room temperature of 300K, 25% para hydrogen and 75% ortho hydrogen are in equilibrium, and at the liquefaction temperature of 20K, the state changes to 99.9% para hydrogen. By the way, the conversion of ortho hydrogen to para hydrogen is an exothermic reaction, and it takes place very slowly over several tens of hours to several days. Therefore, if hydrogen is liquefied by lowering the temperature of hydrogen without ortho-para conversion, ortho-para conversion occurs in the liquefied state, and there is a possibility that liquefied hydrogen may be vaporized again due to heat generated during ortho-para conversion, so storage stability is low. Therefore, in the hydrogen liquefaction process, ortho-para conversion is performed in accordance with the temperature drop using an ortho-para conversion catalyst, thereby controlling the amount of heat generated after ortho-para conversion after liquefaction.

히터(800)는 본체부(600) 내의 일측에 배치된다. 본체부(600) 내부는 진공 상태가 유지되는데, 본체부(600) 내부를 진공 상태로 변환할 때 진공 펌프로만 진공으로 변환하는 경우 한계를 나타낸다. 즉, 본체부(600) 내부에는 가스나 불순물과 같은 다른 이물질이 존재할 수 있으며, 이 경우 진공 펌프에 의해서는 가스나 불순물이 쉽게 분리되지 않는다. 따라서 히터(800)를 이용하여 내부에 소정의 열을 가하는 경우 가스나 불순물이 외부로 쉽게 빠져나가게 되며, 본체부(600) 내부는 이물질이 제거된 순수한 진공 상태가 유지될 수 있다. The heater 800 is disposed on one side of the main body 600. The inside of the main body 600 is maintained in a vacuum state, and when converting the inside of the main body 600 into a vacuum state, a limitation is shown when converting the inside of the main body 600 into a vacuum only by a vacuum pump. That is, other foreign substances such as gas or impurities may exist inside the main body 600, and in this case, the gas or impurities are not easily separated by the vacuum pump. Therefore, when a predetermined heat is applied to the inside by using the heater 800, gas or impurities are easily escaped to the outside, and the inside of the body part 600 can be maintained in a pure vacuum state from which foreign substances are removed.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.As described above, exemplary embodiments of the present invention have been shown and described, but various modifications and other embodiments may be made by those skilled in the art. These modifications and other embodiments are all considered and included in the appended claims and will not depart from the true spirit and scope of the present invention.

100 : 제 1 예냉부 110 : 냉각 수조
200 : 제 2 예냉부 300 : 액화부
400 : 저장 탱크 500 : 차폐 수조
600 : 본체부 700 : O-P 컨버터
800 : 히터
C1,C2,C3,C4 : 극저온 냉동기
HX1,HX2,HX3,HX4,HX5,HX6 : 열교환기
CP1,CP2 : 냉각판100: first precooling unit 110: cooling water tank
200: second precooling unit 300: liquefaction unit
400: storage tank 500: shielded water tank
600: main body 700: OP converter
800: heater
C1,C2,C3,C4: cryogenic freezer
HX1,HX2,HX3,HX4,HX5,HX6: Heat exchanger
CP1,CP2: Cooling plate

Claims (21)

냉매가 채워진 냉각 수조와 상기 냉각 수조 내부에 배치되는 제 1 열교환기를 구비하고, 상기 냉매의 냉열을 이용하여 외부에서 공급되는 기체를 냉각하는 제 1 예냉부;
극저온 냉동기와 극저온 냉동기의 일 측에 결합되는 열교환기를 구비하고, 상기 제 1 예냉부 후단에 연결되어 상기 제 1 예냉부에서 공급되는 기체를 냉각하는 제 2 예냉부;
극저온 냉동기와 극저온 냉동기의 일측에 결합되는 열교환기를 구비하고, 상기 제 2 예냉부 후단에 연결되어 상기 제 2 예냉부에서 공급되는 기체를 액화하는 액화부; 및
상기 액화부 후단에 연결되어 상기 액화부에서 생성되는 액체를 저장하는 저장 탱크;를 포함하고,
상기 제 1 예냉부는, 상기 냉각 수조의 외부에서 상기 제 1 열교환기의 전단에 설치되며, 상기 냉각 수조에서 발생되는 증발 가스의 냉열을 이용하여 제 1 열교환기에 공급되는 기체를 냉각하는 제 2 열교환기를 더 구비하고,
상기 액화부는, 극저온 냉동기가 복수개로 구성되고, 복수개의 극저온 냉동기를 병렬 구조로 결합하는 냉각판을 더 구비하고,
상기 냉각판은, 복수의 극저온 냉동기 단부에 결합되는 제 1 냉각판과, 열교환기를 매개로 제 1 냉각판과 마주하는 제 2 냉각판으로 이루어지며,
상기 극저온 냉동기와 열교환기를 내부 공간에 수용하면서 외부의 열침투를 차단하는 차폐 수조; 및
상기 제 1 예냉부, 상기 제 2 예냉부, 상기 액화부 및 상기 저장 탱크가 배치되는 본체부 내부에 배치되는 히터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화시스템.A first precooling unit comprising a cooling water tank filled with a refrigerant and a first heat exchanger disposed inside the cooling water tank, and cooling gas supplied from the outside by using the cooling heat of the refrigerant;
A second precooling unit having a cryogenic refrigerator and a heat exchanger coupled to one side of the cryogenic refrigerator, and connected to a rear end of the first precooling unit to cool the gas supplied from the first precooling unit;
A liquefaction unit having a cryogenic refrigerator and a heat exchanger coupled to one side of the cryogenic refrigerator, and connected to a rear end of the second precooling unit to liquefy the gas supplied from the second precooling unit; And
Includes; a storage tank connected to the rear end of the liquefied part to store liquid generated in the liquefied part,
The first pre-cooling unit is installed at a front end of the first heat exchanger outside the cooling water tank, and a second heat exchanger that cools the gas supplied to the first heat exchanger by using the cold heat of the evaporated gas generated in the cooling water tank. More equipped,
The liquefaction unit further includes a cooling plate comprising a plurality of cryogenic refrigerators and coupling the plurality of cryogenic refrigerators in a parallel structure,
The cooling plate includes a first cooling plate coupled to an end of a plurality of cryogenic refrigerators, and a second cooling plate facing the first cooling plate through a heat exchanger,
A shielding tank for receiving the cryogenic refrigerator and heat exchanger in an internal space and blocking heat penetration from outside; And
And a heater disposed inside the body portion in which the first precooling unit, the second precooling unit, the liquefaction unit, and the storage tank are disposed. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 저장 탱크는,
액체가 저장되는 과정에서 기화되는 기체를 상기 액화부로 공급하는 피드백 배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화시스템.The method of claim 1, wherein the storage tank,
Direct cooling type liquefaction system comprising a feedback pipe for supplying the gas vaporized in the process of storing the liquid to the liquefaction unit. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 차폐 수조는,
이중벽 구조를 이루는 통 형상으로 내벽과 외벽 사이에 냉매가 채워지는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화시스템.The method of claim 1, wherein the shielding tank,
Direct cooling type liquefaction system, characterized in that the refrigerant is filled between the inner wall and the outer wall in a cylindrical shape forming a double wall structure. 제 7 항에 있어서, 상기 차폐 수조는,
상기 냉각 수조를 구성하는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화시스템.The method of claim 7, wherein the shielding tank,
Direct cooling type liquefaction system, characterized in that constituting the cooling water tank. 제 1 항에 있어서, 상기 차폐 수조는,
액체 질소 풀(LN2 pool) 또는 액화 천연 가스 풀(LNG pool)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화시스템.The method of claim 1, wherein the shielding tank,
Direct cooling type liquefaction system, characterized in that consisting of a liquid nitrogen pool (LN2 pool) or a liquefied natural gas pool (LNG pool). 제 1 항에 있어서,
액화 대상의 상기 기체는 수소인 것을 특징으로 하는 직냉식 액화시스템.The method of claim 1,
Direct cooling type liquefaction system, characterized in that the gas to be liquefied is hydrogen. 제 10 항에 있어서,
상기 수소의 이동 경로를 따라 배치되어 ortho-para 변환을 유도하는 하나 이상의 O-P 컨버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화시스템.The method of claim 10,
One or more OP converters disposed along the movement path of the hydrogen to induce ortho-para conversion. 삭제delete 제 1, 5, 7, 8, 9, 10, 11 항 중 어느 한 항에 따른 직냉식 액화 시스템의 액화방법에 있어서,
(a) 제 1 열교환기를 냉매가 채워진 냉각 수조에 침지하고, 공급되는 기체를 상기 제 1 열교환기를 통과시켜 기체를 1차 냉각하는 단계;
(b) 1차 냉각된 상기 기체를 열교환기를 갖는 1차 극저온 냉동기에 공급하여 2차 냉각하는 단계;
(c) 2차 냉각된 상기 기체를 열교환기를 갖는 2차 극저온 냉동기에 공급하여 액화하는 단계; 및
(d) 상기 2차 극저온 냉동기에서 액화된 액체를 저장 탱크에 저장하는 단계;를 포함하고,
상기 (a) 단계는,
상기 기체는 상기 냉각 수조의 외부에서 상기 제 1 열교환기의 전단에 설치된 제 2 열교환기를 통하여 상기 제 1 열교환기에 공급하고,
상기 냉각 수조에서 발생되는 증발 가스의 냉열을 상기 제 2 열교환기에 공급하여 상기 제 1 열교환기에 공급되는 기체를 냉각하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계는, 상기 극저온 냉동기가 복수개로 구성되고, 냉각판을 이용하여 복수개의 상기 극저온 냉동기를 병렬로 결합하여 상기 기체를 액화시키며,
상기 (d) 단계는, 액체가 저장되는 과정에서 기화되는 기체를 액화부로 피드백하는 단계를 포함하고,
상기 (a) 내지 (d) 단계는, 외부의 열침투를 차단하는 차폐 수조 내부 공간에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화방법.In the liquefaction method of the direct cooling liquefaction system according to any one of claims 1, 5, 7, 8, 9, 10, 11,
(a) immersing a first heat exchanger in a cooling water tank filled with a refrigerant and passing the supplied gas through the first heat exchanger to first cool the gas;
(b) supplying the first cooled gas to a first cryogenic refrigerator having a heat exchanger for secondary cooling;
(c) supplying the second cooled gas to a second cryogenic refrigerator having a heat exchanger and liquefying the gas; And
(D) storing the liquid liquefied in the second cryogenic refrigerator in a storage tank; Including,
The step (a),
The gas is supplied from the outside of the cooling water tank to the first heat exchanger through a second heat exchanger installed at a front end of the first heat exchanger,
Supplying cold heat of the boil-off gas generated in the cooling water tank to the second heat exchanger to cool the gas supplied to the first heat exchanger,
In the step (c), the cryogenic refrigerator is composed of a plurality, and a plurality of cryogenic refrigerators are combined in parallel using a cooling plate to liquefy the gas,
The step (d) includes the step of feeding back gas vaporized in the process of storing the liquid to the liquefaction unit,
The (a) to (d) step is a direct cooling type liquefaction method, characterized in that it is made in the interior space of the shielding tank to block heat penetration from the outside. 삭제delete 삭제delete 제 13 항에 있어서,
상기 냉각판은, 열교환기 일 단부에서 극저온 냉동기와 열교환기 사이에 결합되는 제 1 냉각판과, 열교환기 타 단부에 결합되는 제 2 냉각판으로 이루어지고,
상기 (c) 단계는, 상기 제 1 냉각판이 복수개의 상기 2차 극저온 냉동기의 냉열을 병합하여 복수개의 상기 열교환기에 전달하고, 상기 제 2 냉각판이 복수의 상기 열교환기에서 생성된 액체를 병합하는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화방법.The method of claim 13,
The cooling plate includes a first cooling plate coupled between the cryogenic refrigerator and the heat exchanger at one end of the heat exchanger, and a second cooling plate coupled to the other end of the heat exchanger,
In the step (c), the first cooling plate merges the cold heat of the plurality of secondary cryogenic refrigerators and transfers it to the plurality of heat exchangers, and the second cooling plate merges the liquid generated in the plurality of heat exchangers. Direct cooling liquefaction method characterized by. 삭제delete 삭제delete 제 13 항에 있어서, 상기 차폐 수조는,
일부가 상기 냉각 수조를 구성하는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화방법.The method of claim 13, wherein the shielding tank,
Direct cooling type liquefaction method, characterized in that some constitute the cooling water tank. 제 13 항에 있어서, 상기 차폐 수조는,
이중벽 구조를 이루는 통 형상을 이루고, 액체 질소 풀(LN2 pool) 또는 액화 천연 가스 풀(LNG pool)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직냉식 액화방법.The method of claim 13, wherein the shielding tank,
A direct cooling liquefaction method, characterized in that it has a tubular shape forming a double-walled structure, and is composed of a liquid nitrogen pool (LN2 pool) or a liquefied natural gas pool (LNG pool). 제 13 항에 있어서,
액화 대상의 상기 기체는 수소인 것을 특징으로 하는 직냉식 액화방법.The method of claim 13,
Direct cooling type liquefaction method, characterized in that the gas to be liquefied is hydrogen.
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