KR20200001339A - 수소 psa 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료 가스를 공급받아 수소를 생성하는 수소 PSA(압력순환흡착) 시스템으로서, 연료 가스로부터 수소를 분리하는 분리막을 구비한 멤브레인; 및 상기 멤브레인을 통과한 수소 함유 가스를 피처리 가스로 공급받아 수소를 정제하는 PSA 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 PSA 시스템을 제공한다.

Description

수소 PSA 시스템 {Hydrogen PSA system}
본 발명은 수소 PSA(압력순환흡착) 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 멤브레인과 PSA 장치를 연속으로 배열한 수소 PSA 시스템에 관한 것이다.
수소는 에너지 밀도가 높아 향후 에너지원으로써 그 중요성이 증가하고 있다. 석유자원의 고갈로 에너지 확보를 위하여 각종 탄화수소를 이용한 수소 생산에 많은 연구가 진행 중이며, 특히 생산효율을 증가시키기 위한 연구가 활발하다.
도1은 종래의 수소 발생기 중 압력순환흡착(PSA) 방식을 사용하는 수소 발생기의 예시적 구조를 나타낸다. 수소 발생기는 피처리 가스를 공급하는 피처리 가스 탱크(1), 피처리 가스 탱크(1)에서 공급받은 피처리 가스에서 잔여가스와 수소를 분리하는 두 개의 수소 정제 컬럼(2,3), 및 수소 정제 컬럼에서 생성된 수소를 저장하는 수소 탱크(4)를 포함한다.
수소 정제 컬럼(2,3)은 제올라이트와 같은 흡착제를 포함하고 있으며 압력에 의해 피처리 가스 중의 불순물이 흡착제에 흡착되는 원리를 이용하여 수소를 분리 및 농축한다. 밸브(V1)와 밸브(V3)를 개방하여 피처리 가스 탱크(1)에서 피처리 가스가 배관(P1)을 통해 제1 수소 정제 컬럼(2)으로 공급되도록 한다. 피처리 가스가 제1 수소 정제 컬럼(2)을 통과함에 따라 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 수증기 등의 불순물이 흡착제에 흡착되고 수소가 수소 탱크(4)로 배출된다.
제1 수소 정제 컬럼(2)의 흡착제에 불순물이 충분히 흡착되면 밸브(V2)를 개방하여 피처리 가스가 제2 수소 정제 컬럼(3)으로 공급되도록 한다. 밸브(V3)는 제2 수소 정제 컬럼(3)에서 수소 탱크(4)로 수소가 배출되도록 전환되며, 이에 따라 제2 수소 정제 컬럼(3)에서 불순물이 흡착제에 흡착되고 수소가 수소 탱크(4)로 배출된다. 이 때 제1 수소 정제 컬럼(2)에서는 클리닝 공정이 수행된다. 즉 밸브(V1)를 전환하여, 흡착제에 흡착된 불순물이 제1 수소 정제 컬럼(2) 외부로 배출되도록 한다. 이를 위해 제1 수소 정제 컬럼(2)의 압력을 감압시키고, 밸브(V4)를 일부 개방하여 제2 수소 정제 컬럼(3)에서 생성되고 있는 수소 중 일부를 퍼지 가스로서 제1 수소 정제 컬럼(2)으로 주입함으로써 불순물의 잔여가스를 신속히 배출하도록 한다.
이와 같이 종래 PSA 방식의 수소 발생기에서는 한 쌍의 수소 정제 컬럼을 마련하여, 하나의 정제 컬럼에서 수소를 생성하는 동안 다른 하나는 클리닝을 하는 공정을 교대로 반복함으로써 수소를 계속적으로 생성한다.
그런데 이러한 종래 수소 발생기에 따르면 수소 발생기의 장치 부피와 무게가 크게 증가하므로 설치 공간의 많이 차지하고 설치 및 유지보수가 용이하지 않은 문제점이 있다. 따라서 보다 작은 부피를 차지하면서 효율적으로 수소를 생성할 수 있는 수소 발생기에 대한 필요성이 제기되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 멤브레인을 이용하여 피처리 가스를 일차적으로 분리하고 그 후 수소 PSA 장치를 통해 수소를 정제하도록 구성함으로써 수소 PSA 장치의 부하를 감소시켜 PSA 장치의 장치 부피를 줄이면서도 수소 생산 효율을 향상시킬 수 있는 수소 PSA 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료 가스를 공급받아 수소를 생성하는 수소 PSA(압력순환흡착) 시스템으로서, 연료 가스로부터 수소를 분리하는 분리막을 구비한 멤브레인; 및 상기 멤브레인을 통과한 수소 함유 가스를 피처리 가스로 공급받아 수소를 정제하는 PSA 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 PSA 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 PSA 장치가, 다수의 탱크가 결합된 탱크 어셈블리; 상기 탱크 어셈블리의 하부에 배치되며 상기 탱크 어셈블리로 피처리 가스를 공급하고 상기 피처리 가스에서 수소가 분리된 후의 잔여가스를 배출하는 배관을 구비한 하부 배관 어셈블리; 및 상기 탱크 어셈블리의 상부에 배치되며 상기 탱크 어셈블리에서 생성되는 수소를 배출하는 배관을 구비한 상부 배관 어셈블리;를 포함하고, 상기 탱크 어셈블리는, 각각이 한 쌍의 수소 정제 컬럼으로 이루어진 복수개의 베드; 상기 수소 정제 컬럼으로 공급할 피처리 가스를 저장하는 피처리 가스 탱크(TA); 및 상기 수소 정제 컬럼으로부터 수소를 공급받아 저장하는 수소 탱크(TH);를 포함하고, 상기 하부 배관 어셈블리는, 상기 피처리 가스 탱크(TA)로부터 상기 수소 정제 컬럼의 각각으로 피처리 가스를 공급하는 피처리 가스 공급 유로 및 상기 수소 정제 컬럼의 각각에서 생성되는 잔여가스를 외부로 배출하는 잔여가스 배출 유로가 내부에 형성된 매니폴드; 및 상기 베드의 개수만큼 상기 매니폴드에 결합되며 각 베드의 한 쌍의 수소 정제 컬럼과 상기 피처리 가스 공급 유로 및 잔여가스 배출 유로 사이를 개폐하는 복수개의 제1 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수소 PSA 시스템을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 매니폴드 내부에서 서로 나란히 배치된 제1 내지 제3 유로; 및 상기 매니폴드의 상부면에 형성되고 각 베드의 한 쌍의 수소 정제 컬럼의 각각과 연통하도록 형성된 제1 및 제2 상부 개구부;를 포함하며, 상기 매니폴드의 상기 제1 및 제2 유로가 상기 잔여가스 배출 유로이고 상기 제3 유로가 상기 피처리 가스 공급 유로로 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 멤브레인을 이용하여 피처리 가스를 일차적으로 분리하고 그 후 수소 PSA 장치를 통해 수소를 정제하도록 구성함으로써 수소 PSA 장치의 부하를 감소시켜 PSA 장치의 장치 부피를 줄이면서도 수소 생산 효율을 향상시키는 기술적 효과를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 수소 정제 컬럼 어셈블리의 상부와 하부에 각각 설치되는 배관을 매니폴드나 블록으로 일체화하여 구성함으로써 배관의 복잡성을 해소하고 공급유량 및 유속을 안정화할 수 있다.
도1은 종래의 PSA 방식의 수소 발생기를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 PSA 시스템을 설명하기 위한 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치를 설명하기 위한 도면,
도4는 수소 PSA 장치의 하부 구조를 설명하기 위한 도면,
도5는 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치의 사시도,
도6은 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치의 정면도,
도7은 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치의 배면도,
도8은 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치의 평면도,
도9는 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치의 저면도,
도10은 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치의 분해 사시도,
도11은 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치의 하부 배관 어셈블리의 매니폴드의 사시도,
도12는 일 실시예에 따른 매니폴드의 다른 관점에서 본 사시도,
도13은 도11의 A-A'선을 따라 절단한 단면도,
도14는 도11의 B-B'선을 따라 절단한 단면도,
도15는 일 실시예에 따른 하부 배관 어셈블리의 동작을 설명하기 위한 도면,
도16은 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치의 상부 배관 어셈블리의 사시도,
도17은 도16의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "위"(또는 "아래", "오른쪽", 또는 "왼쪽")에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소의 위(또는 아래, 오른쪽, 또는 왼쪽)에 직접 위치될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한 본 명세서에서 구성요소간의 위치 관계를 설명하기 위해 사용되는 '상부(위)', '하부(아래)', '좌측', '우측', '전면', '후면' 등의 표현은 절대적 기준으로서의 방향이나 위치를 의미하지 않으며, 각 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 때 해당 도면을 기준으로 설명의 편의를 위해 사용되는 상대적 표현일 수 있다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 PSA 시스템을 나타낸다. 도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 PSA 시스템(3)은 멤브레인(31)과 PSA 장치(32)를 포함할 수 있다. 수소 PSA 시스템(3)의 앞단에는 연료가스를 정제하고 처리하기 위한 정제기(1)와 개질기(2)가 배치될 수 있다.
일 실시예에서 연료가스는 예컨대 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG) 등의 가스일 수 있다. 정제기(1)는 이러한 연료가스를 탈황하는 등의 1차적 정제 처리를 수행한다. 정제기(1)에서 이송되는 연료가스는 스팀과 혼합된 후 개질기(2)로 공급될 수 있다. 개질기(2)에서는 예컨대 메탄과 물을 반응시켜 수소를 생성할 수 있다. 이 때 메탄의 불완전 개질 반응에 의해 일산화탄소가 생성되는데, 생성된 일산화탄소는 수성가스전환반응을 통해 수소로 전환이 가능하다.
이와 같이 정제 및 개질된 연료가스는 예를 들어 수소 75 vol%, 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)가 대략 21 vol% 정도 함유되어 있으며, 수소 PSA 시스템(3)은 이 연료가스로부터 예컨대 99.999% 순도의 수소 가스를 생산할 수 있다.
일 실시예에서 수소 PSA 시스템(3)은 멤브레인(31)과 PSA 장치(32)를 포함한다. 멤브레인(31)은 개질된 연료가스로부터 수소를 분리하는 분리막으로 구성된다. 수소를 투과하는 투과 메커니즘에 따라 다양한 종류의 분리막이 사용될 수 있다. 일 실시예에서 다공성 세라믹 혹은 금속이 분산 코팅된 다공성 세라믹의 분리막이 사용될 수 있다. 예컨대 비정질 실리카(amorphous silica), 제올라이트, 다공성 탄화규소(nanoporous SiC), 다공성 질화규소(nanoporous Si3N4) 등의 나노 다공성 분리막이 사용될 수 있다. 또한 대안적 실시예에서 백금(Pt)이나 팔라듐(Pd) 등의 금속막이 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 멤브레인(31)을 구성하는 분리막을 특정 성분으로 제한하지 않는다.
개질된 연료가스가 멤브레인(31)을 통과함에 따라 수소를 함유하는 가스와 수소를 함유하지 않는 (또는 수소가 거의 없는) 잔여 가스로 나누어진다. 예컨대 개질된 연료가스가 75 vol%의 수소를 함유하고 있는 경우 이 연료가스가 멤브레인(31)을 통과하면 대략 90 내지 95 vol%의 수소를 함유하는 수소함유 가스와 잔여가스로 분리될 수 있다.
수소함유 가스는 PSA 장치(32)로 공급되며, PSA 장치(32)는 수소함유 가스를 피처리 가스로 공급받아 수소를 정제하여 고순도의 수소를 생성할 수 있다. PSA 장치(32)의 구체적 구성에 대해서는 도3 내지 도17을 참조하여 후술하기로 한다.
이상과 같이 수소 PSA 시스템(3)을 멤브레인(31)과 PSA 장치(32)로 구성하면 PSA 시스템 전체의 장치 부피를 줄이면서도 수소 생산 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 수소 PSA 시스템(3)으로 공급되는 개질된 연료가스가 70 내지 80 vol%의 수소를 함유할 경우, 멤브레인(31)을 통과한 수소함유 가스가 대략 90 내지 95 vol%의 수소를 함유할 수 있다. 따라서 PSA 장치(32)는 종래에 비해 수소 함량이 높은 가스를 피처리 가스로 유입받아 수소를 정제하기 때문에 PSA 장치(32)에 걸리는 부하를 줄일 수 있어 PSA 장치(32)의 부피를 감소시킬 수 있고 또한 더 높은 순도의 수소를 생산할 수 있다.
한편 대안적 실시예에서 멤브레인(31)과 PSA 장치(32)의 배열 순서가 바뀔 수도 있다. 즉 개질된 연료가스가 PSA 장치(32)에 먼저 공급되고, PSA 장치에서 정제된 수소함유 가스가 멤브레인(31)에 공급되도록 구성할 수도 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치를 설명하기 위한 도면으로, 설명의 편의를 위해, PSA 수소 장치 중 수소 정제 컬럼, 피처리 가스 탱크, 및 수소탱크와 이들 사이를 연결하는 배관과 밸브만을 도식적으로 나타내었다.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치는 한 쌍의 수소 정제 컬럼으로 이루어진 베드(B)를 복수개 연결하여 구현될 수 있다. 도시한 실시예에서 가장 왼쪽의 한 쌍의 수소 정제 컬럼(T1,T2)이 첫번째 베드(B1)를 구성한다. 도면에 표기하지 않았지만, 그 옆의 한 쌍의 수소 정제 컬럼(T3,T4)이 두번째 베드를 구성하며, 또 그 옆의 한 쌍의 수소 정제 컬럼(T5,T6)이 세번째 베드를 구성한다. 즉 도시한 실시예의 수소 PSA 장치는 5개의 베드로 구성되어 있음을 이해할 것이다. 도시한 실시예에서 수소 PSA 장치가 5개의 베드(B)로 구성되지만 이것은 예시적인 실시예이며 실제의 실시 형태에 따라 베드의 개수가 달라질 수 있음은 물론이다.
도시한 모듈형 PSA 장치의 첫번째 베드(B1)를 기준으로 설명하자면, 베드(B1)는 제1 수소 정제 컬럼(T1), 제2 수소 정제 컬럼(T2)으로 구성되고, 베드(B1)와 피처리 가스 탱크(TA) 및 수소 탱크(TH) 사이를 연결하는 다수의 배관과 밸브를 포함한다.
피처리 가스 탱크(TA)는 수소 정제 컬럼(T1,T2)에 공급할 피처리 가스를 저장하고 필요에 따라 피처리 가스를 수소 정제 컬럼(T1,T2)에 공급한다. 제1 및 제2 수소 정제 컬럼(T1,T2)은 피처리 가스 탱크(TA)로부터 피처리 가스를 각각 교대로 공급받고 피처리 가스에서 수소를 정제 분리함으로써 수소를 생성한다.
일 실시예에서 각 수소 정제 컬럼(T1,T2) 내부에는 피처리 가스에서 CO, CO2, CH4, H2O 등 불순물을 흡착하기 위해 제올라이트, 활성탄 등의 하나 이상의 흡착제가 다층구조를 이루며 배치되어 있다.
피처리 가스 탱크(TA)에서 수소 정제 컬럼(T1,T2)으로의 피처리 가스 공급을 위해 배관이 각각 연결되어 있고 유체 흐름을 제어하는 밸브(V11,V12)가 배치된다. 제1 공급밸브(V11)는 피처리 가스 탱크(TA)와 제1 수소 정제 컬럼(T1) 사이의 배관의 개폐를 제어하고 제2 공급밸브(V12)는 피처리 가스 탱크(TA)와 제2 수소 정제 컬럼(T2) 사이의 배관의 개폐를 제어한다.
피처리 가스 탱크(TA)로부터의 피처리 가스 공급이 중단된 상태에서 수소 정제 컬럼(T1,T2)은 탱크 내부의 불순물의 잔여가스를 외부로 배출할 수 있다. 예를 들어 제1 수소 정제 컬럼(T1)을 클리닝할 경우 제1 수소 정제 컬럼(T1)에서 외부로 잔여가스를 배출하도록 밸브(V11)가 전환되고 이와 동시에 제2 수소 정제 컬럼(T2)으로 피처리 가스가 유입되도록 밸브(V12)가 전환될 수 있다.
각각의 수소 정제 컬럼(T1,T2)에서 생성되는 수소는 수소 탱크(TH)로 배출된다. 예를 들어 제1 수소 정제 컬럼(T1)에서 수소를 생성하고 제2 수소 정제 컬럼(T2)을 클리닝하는 경우 제1 배출밸브(V13)를 개방하고 제2 배출밸브(V14)를 폐쇄한다. 이에 따라, 제1 수소 정제 컬럼(T1)에서 생성되는 수소가 제1 배출밸브(V13)를 통과하여 수소 탱크(TH)로 공급될 수 있고, 이 때 제2 수소 정제 컬럼(T2)의 잔여가스는 제1 공급밸브(V12)를 통해 외부로 배출된다.
또한 이 때 두 개의 수소 정제 컬럼(T1,T2)을 연결하는 바이패스 경로에 설치된 밸브(V15)를 적어 일부 개방하여, 제1 수소 정제 컬럼(T1)의 일부 수소를 제2 수소 정제 컬럼(T2)으로 공급하여 퍼징 가스로서 기능하도록 할 수 있다.
일 실시예에서 수소 PSA 장치는 상술한 제1 베드(B1)와 동일 또는 유사한 베드(B)를 복수개 포함한다. 바람직하게는 PSA 장치는 복수개의 베드(B)가 병렬로 연결되어 구성된다. 즉 각 베드(B)의 수소 정제 컬럼(T1 내지 T10)이 피처리 가스 탱크(TA)와 수소 탱크(TH)에 각각 연결된다.
이러한 구성에서, 각 베드(B)의 제1 수소 정제 컬럼과 제2 수소 정제 컬럼이 각각 교대로 수소 생성과 클리닝 동작을 수행하되, 복수개의 베드(B) 간에는 약간의 시간차를 두고 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 베드(B1)의 제1 및 제2 수소 정제 컬럼(T1,T2)간 수소 생성과 클리닝 동작이 전환될 때 제2 내지 제5 베드(B2~B5)에서는 각각의 제1 수소 정제 컬럼(T3,T5,T7,T9)이 수소 생성 동작을 수행하고, 제2 베드(B2)의 제1 및 제2 수소 정제 컬럼(T3,T4)간 수소 생성과 클리닝 동작이 전환될 때 제1 및 제3 내지 제5 베드(B1, B3~B5)에서 각각의 제1 수소 정제 컬럼(T1,T5,T7,T9)이 수소 생성 동작을 수행하고, 이런 방식으로 각 베드 내의 제1 및 제2 수소 정제 컬럼간 동작 전환시에 나머지 베드에서는 제1 또는 제2 수소 정제 컬럼이 수소 생성 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
이와 같이 도시한 실시예와 같이 한 쌍의 수소 정제 컬럼을 구비한 베드를 복수개 연결하여 모듈형 PSA 장치를 구성함으로써, 종래 PSA 장치에 비해 장치 부피를 현저히 줄일 수 있다. 예를 들어 1 N㎥/h 용량의 베드(B)를 5개 연결하여 5 N㎥/h 모듈형 수소 발생기를 구성한 경우, 도1과 같이 한 쌍의 수소 정제 컬럼만 갖는 종래의 5 N㎥/h 용량 수소 발생기에 비해 장치 부피를 1/10 이상 줄일 수 있고, 수소 정제 컬럼의 체적을 줄임으로써 종래에 비해 워밍업 시간을 대폭 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한 도1의 경우 제1 및 제2 수소 정제 컬럼(2,3)간 동작 전환을 할 경우 예컨대 제1 수소 정제 컬럼(2)으로의 피처리 가스 공급을 중단하고 제2 수소 정제 컬럼(3)으로 피처리 가스 공급을 전환하는 순간 수소 생성이 일시적으로 줄어들거나 중단되기 때문에 수소 탱크에서 측정되는 압력이 급격히 감소하였다가 증가한다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면, 각 복수개의 베드(B)를 구비하고 하나의 베드에서 제1 및 제2 수소 정제 컬럼간 동작을 전환할 때 나머지 베드들에서는 제1 또는 제2 수소 정제 컬럼에서 수소 생성 동작을 수행하기 때문에, 임의의 한 시점에서 하나의 베드에서만 동작 전환이 일어나므로 수소 탱크의 압력 변화가 크지 않고 지속적이고 안정적인 수소 공급이 가능해진다.
도4는 상술한 도3의 PSA 장치를 구현한 시제품의 하부 구조를 나타낸다. 도시한 제품은 5*2 배열로 배치된 10개의 수소 정제 컬럼(T1 내지 T10)을 포함하고 수소 정제 컬럼의 상부와 하부에 다수의 밸브와 배관이 설치되어 있다.
도3을 참조하여 설명한 것처럼 본 발명의 수소 PSA 장치 구성에 의하면 전체 장치 부피를 크게 감소시키고 수소를 지속적이고 안정적으로 생성할 수 있는 이점이 있지만, 수소 정제 컬럼(T1 내지 T10) 상부와 하부에 많은 밸브와 배관이 연결되고 설치되어야 한다. 예컨대 수소 정제 컬럼 하부의 경우 탱크 하나마다 하나씩 밸브(V11 내지 V52)가 필요하고 각 밸브마다 3개씩 배관이 연결되어 있으므로 10개의 수소 정제 컬럼(T1 내지 T10) 하부에 적어도 10개의 밸브와 30개의 배관이 연결되어야 한다.
따라서 도4에 보여지는 바와 같이, 수소 정제 컬럼(T1 내지 T10)이 부피가 줄어든 반면 그 하부에 많은 수의 밸브와 배관이 설치되어 있어 장치가 복잡하고 유지보수의 어려움이 발생하는 문제가 있다.
도5 내지 도17은 이 문제를 해결할 수 있는 바람직한 일 실시예에 따른 모듈형 수소 PSA 장치를 나타낸다. 이하에서 설명하는 수소 PSA 장치는 예컨대 도2의 PSA 장치(32)의 구체적 실시예가 될 수 있다.
도5는 바람직한 일 실시예에 따른 모듈형 PSA 장치의 사시도이고, 도6 내지 도9은 모듈형 PSA 장치의 정면도, 배면도, 평면도, 및 저면도를 각각 나타낸다.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 모듈형 PSA 장치는 탱크 어셈블리(10), 탱크 어셈블리(10)의 하부에 배치되는 하부 배관 어셈블리(20), 및 상부에 배치되는 상부 배관 어셈블리(30)를 포함한다.
탱크 어셈블리(10)는 복수개의 수소 정제 컬럼(100), 하나의 피처리 가스 탱크(TA), 및 하나의 수소 탱크(TH)를 포함할 수 있다. 도시한 실시예에서는 한 쌍의 수소 정제 컬럼으로 구성된 베드를 5개 연결하여 총 10개의 수소 정제 컬럼(100)이 5*2 배열로 구성된 것으로 예시하였다. 그러나 베드의 개수는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
도시한 실시예에서 제1 베드는 제1 수소 정제 컬럼(T1)과 제2 수소 정제 컬럼(T2)을 포함하고, 제2 베드는 제3 수소 정제 컬럼(T3)과 제4 수소 정제 컬럼(T4)을 포함하고, 제3 베드는 제5 수소 정제 컬럼(T5)과 제6 수소 정제 컬럼(T6)을 포함하고, 제4 베드는 제7 수소 정제 컬럼(T7)과 제8 수소 정제 컬럼(T8)을 포함하고, 제5 베드는 제9 수소 정제 컬럼(T9)과 제10 수소 정제 컬럼(T10)을 포함한다.
하부 배관 어셈블리(20)는 탱크 어셈블리(10)의 하부에 배치되며 탱크 어셈블리(10)로 피처리 가스를 공급하고 잔여가스를 배출하는 유로 및 밸브를 포함한다. 일 실시예에서 하부 배관 어셈블리(20)는 내부에 다수의 유로가 형성된 매니폴드(200) 및 매니폴드(200)의 하부면에 부착된 복수개의 밸브(250)로 구성될 수 있다. 하부 배관 어셈블리(20)에 대해서는 도11 내지 도15를 참조하여 후술하기로 한다.
상부 배관 어셈블리(30)는 탱크 어셈블리(10)의 상부에 배치되며 탱크 어셈블리(10)에서 생성되는 수소를 배출하는 유로와 밸브를 포함한다. 일 실시예에서 상부 배관 어셈블리(30)는 탱크 어셈블리(10)의 상부에 베드의 개수만큼 설치되는 배관 블록(300)을 포함하며, 각각의 배관 블록(300)은 내부에 하나 이상씩의 유로가 각각 형성된 복수개의 하부블록(310), 중간블록(320), 상부블록(330), 및 밸브(340)로 구성될 수 있다. 또한 복수개의 배관 블록(300)은 하나의 연결 블록(350)에 의해 연결될 수 있다. 상부 배관 어셈블리(30)에 대해서는 도16 및 도17을 참조하여 후술하기로 한다.
도시한 실시예에서 외부의 피처리 가스는 피처리 가스 유입구(411)를 통해 모듈형 PSA 장치로 공급된다. 피처리 가스 유입구(411)로 공급되는 피처리 가스는 U자형 배관(413)을 통과하여 피처리 가스 탱크(TA)의 상부로 공급된다. 피처리 가스 탱크(TA)에 저장된 피처리 가스는 하부 배관 어셈블리(20)의 매니폴드(200) 내부에서 분기되어 각 수소 정제 컬럼(100)으로 공급될 수 있다.
수소 정제 컬럼(100)에서 생성되는 수소는 상부 배관 어셈블리(30)의 연결 블록(350) 및 이에 연결된 수소 이송관(421)을 통과하여 수소 탱크(TH)로 공급된다. 수소 탱크(TH)에 모인 수소는 배출관(423,425,427)을 통해 외부로 공급될 수 있다.
한편 수소 정제 컬럼(100)의 클리닝 동작에 의해 수소 정제 컬럼(100)에서 배출되는 잔여가스는 하부 배관 어셈블리(30)의 매니폴드(200) 내부로 모인 후 배출관(431,435)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
도10은 일 실시예에 따른 모듈형 PSA 장치의 분해 사시도로서, 탱크 어셈블리(10), 하부 배관 어셈블리(20), 및 상부 배관 어셈블리(30)로 분리된 모습을 나타낸다. 설명의 편의를 위해 도면에서 피처리 가스, 수소, 및 잔여가스 유입관과 배출관들(411,413,423,425,427,431,435)을 생략하였다.
상술한 것처럼 탱크 어셈블리(10)는 5개의 베드를 포함하며, 각 베드는 한 쌍의 수소 정제 컬럼(T1,T2; T3,T4; T5,T6; T7,T8; T9,T10)으로 구성된다. 각 베드에서 한 쌍의 수소 정제 컬럼은 상부 연결판(110) 및 하부 연결판(130)에 체결되어 일체로 결합되고, 복수개의 베드는 상부 연결판(110)들을 연결하는 상부 연결 프레임(120) 및 하부 연결판(130)들을 연결하는 하부 연결 프레임(140)에 체결됨으로써 전체 베드가 일체로 결합된다.
수소 정제 컬럼 상부에 결합된 각각의 상부 연결판(110)은 수소 정제 컬럼과 상부 배관 어셈블리(30)가 연통할 수 있도록 관통구(111,112)를 포함하고, 피처리 가스 탱크(TA)와 수소 탱크(TH)에 결합된 상부 연결판(110)도 관통구(115,116)를 포함한다.
마찬가지로, 도면에 도시하지 않았지만 수소 정제 컬럼 하부에 결합된 각각의 하부 연결판(130)은 수소 정제 컬럼과 하부 배관 어셈블리(20)가 연통할 수 있도록 관통구를 포함하고, 피처리 가스 탱크(TA)와 수소 탱크(TH)에 결합된 하부 연결판(130)도 관통구를 포함한다.
이제 도11 내지 도14를 참조하여 하부 배관 어셈블리(20)의 매니폴드(200)의 예시적 구조를 설명하기로 한다. 도11과 도12는 하부 배관 어셈블리(20)의 매니폴드(200)를 각기 다른 관점에서 본 사시도이고, 도13은 도11의 A-A'선을 따라 절단한 단면도, 그리고 도14는 도11의 B-B'선을 따라 절단한 단면도이다.
도면들을 참조하면 일 실시예에 따른 매니폴드(200)는 길다란 블록 형상을 갖는다. 매니폴드(200)는 길이 방향을 따라 내부에서 서로 나란히 배치된 3개의 유로, 즉 제1 내지 제3 유로(211,212,213)를 포함한다. 일 실시예에서 제1 및 제2 유로(211,212)는 수소 정제 컬럼(100)에서 배출되는 잔여가스를 모아서 외부로 배출하는 잔여가스 배출 유로로서 가능하고 제3 유로(213)는 수소 정제 컬럼(100)으로 피처리 가스를 공급하는 피처리 가스 공급 유로로서 기능할 수 있다.
도11 및 도12에 도시한 것처럼 매니폴드(200)의 상부면에는 다수의 개구부(201,202,203,204)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 개구부(201,202)는 탱크 어셈블리(10)의 각 베드의 한 쌍의 수소 정제 컬럼의 각각과 연통하기 위한 것으로, 각 수소 정제 컬럼(100)와 정렬되는 위치에 형성된다.
도시한 실시예의 경우 10개의 수소 정제 컬럼(100)을 구비하므로 매니폴드(200)의 상부면에 10개의 개구부(201,202)가 형성되어 있다. 예를 들어 5개의 제1 개구부(201)는 각각 제1 내지 제5 베드의 첫번째 수소 정제 컬럼(T1,T3,T5,T7,T9)과 각각 연결되고 5개의 제2 개구부(202)는 각각 제1 내지 제5 베드의 두번째 수소 정제 컬럼(T2,T4,T6,T8,T10)과 각각 연결될 수 있다.
매니폴드(200)의 상부면에 형성된 제3 개구부(203)는 피처리 가스 탱크(TA)와 연통하기 위한 것이며 피처리 가스 탱크(TA)와 정렬되는 위치에 형성된다. 일 실시예에서 제3 개구부(203)와 제3 유로(213)가 매니폴드(200) 내부에서 연통하도록 구성된다.
매니폴드(200)의 상부면에 형성된 제4 개구부(204)는 수소 탱크(TH)와 연통하기 위한 것이며 수소 탱크(TH)와 정렬되는 위치에 형성된다. 도11에 도시하였듯이 제4 개구부(204)와 인접한 매니폴드(200)의 측면에 측면 개구부(205)가 형성되어 있으며, 제4 개구부(204)와 측면 개구부(205)가 매니폴드(200) 내부에서 서로 연통하도록 구성된다. 즉 수소 탱크(TH)에서 배출되는 수소가 제4 개구부(204)를 통해 매니폴드(200) 내부로 유입된 후 측면 개구부(205)를 통해 곧바로 외부로 배출되도록 구성된다.
이제 도15를 참조하여 하부 배관 어셈블리(20)의 동작을 설명하기로 한다. 도15는 한 쌍의 수소 정제 컬럼(T1,T2)으로 구성된 제1 베드의 하부와 그 아래에 결합된 하부 배관 어셈블리(20)의 단면을 도식적으로 나타내었다.
도면을 참조하면, 한 쌍의 수소 정제 컬럼(T1,T2)을 연결하는 하부 연결판(130)의 하부에 매니폴드(200)가 부착된다. 제1 수소 정제 컬럼(T1)은 하부 연결판(130)의 제1 관통구(131)를 통해 매니폴드(200) 상부면의 제1 개구부(201)와 연통한다. 제2 수소 정제 컬럼(T2)은 하부 연결판(130)의 제2 관통구(132)를 통해 매니폴드(200) 상부면의 제2 개구부(202)와 과 연통한다.
매니폴드(200)의 하부면에는 밸브(251)가 부착된다. 밸브는 예컨대 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 설명의 편의를 위해 밸브를 제어하는 전선 등 세부적 구성요소를 생략하였다. 밸브(251)는 제1 및 제2 개구부(201,202)와 제1 내지 제3 유로(211,212,213) 사이를 연결하거나 폐쇄하도록 동작한다.
일 실시예에서, 제1 수소 정제 컬럼(T1)이 수소를 생성하고 제2 수소 정제 컬럼(T2)이 클리닝 동작을 수행하고 있을 때, 밸브(251)의 동작에 의해, 제1 개구부(201)와 제3 유로(213)가 연통하고 제2 개구부(202)와 제2 유로(212)가 연통하게 된다. 이에 따라, 피처리 가스 탱크(TA)에 저장된 피처리 가스가 제1 수소 정제 컬럼(T1)으로 공급되고 제2 수소 정제 컬럼(T2)에서 배출되는 잔여가스는 배출관(431)을 통해 외부로 배출된다.
만일 제1 수소 정제 컬럼(T1)이 클리닝 동작을 수행하고 제2 수소 정제 컬럼(T2)이 수소를 생성하고 있을 때, 밸브(251)의 동작에 의해, 제1 개구부(201)와 제1 유로(211)가 연통하고 제2 개구부(202)와 제3 유로(213)가 연통하게 된다. 이에 따라, 피처리 가스 탱크(TA)에 저장된 피처리 가스는 제2 수소 정제 컬럼(T2)으로 공급되고 제1 수소 정제 컬럼(T1)에서 배출되는 잔여가스는 배출관(431)을 통해 외부로 배출된다.
한편 위와 같은 밸브(251) 동작에 의해 제1 및 제2 개구부(201,202)와 제1 내지 제3 유로(211,212,213) 사이를 연결하거나 폐쇄하기 위해 매니폴드(200) 내부에 추가의 관통구나 개구부가 형성될 수 있다.
이제 도16과 도17을 참조하여 상부 배관 어셈블리(30)의 예시적 구조를 설명하기로 한다. 도16은 일 실시예에 따른 상부 배관 어셈블리(30)의 사시도이고 도17은 도16의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이다. 도17에서는 설명의 편의를 위해 한 쌍의 수소 정제 컬럼(T1,T2)으로 구성된 제1 베드의 상부 일부분도 도시하였다.
도면을 참조하면 일 실시예에 따른 상부 배관 어셈블리(30)는 탱크 어셈블리(10)의 베드의 개수만큼의 배관 블록(300)을 포함한다. 각각의 배관 블록(300)은 하부블록(310), 중간블록(320), 상부블록(330), 및 밸브(340)로 구성될 수 있고, 복수개의 배관 블록(300)은 하나의 연결 블록(350)에 의해 연결될 수 있다.
하부블록(310)은 베드의 한 쌍의 수소 정제 컬럼(T1,T2)의 각각과 연통하는 관통구(311,312), 각각의 관통구(311,312)에 설치된 체크밸브(313,314), 및 관통구(311,312)를 연결하는 연결유로(315)를 포함할 수 있다.
중간블록(320)은 하부블록(310)과 상부블록(330) 사이에 개재되어 배치된다. 일 실시예에서 하나의 하부블록(310) 위에 2개의 중간블록(320)이 설치된다. 각 중간블록(320)은 상하방향으로 관통하는 관통구(321)를 포함한다. 각 중간블록(320)은 중간블록(320)의 관통구(321)가 하부블록(310)의 관통구(311,312)와 하나씩 정렬되도록 배치된다.
상부블록(330)은 중간블록(320)의 상부에 배치되며 내부에 연결유로(331)를 포함한다. 연결유로(331)의 양 단부는 각각 중간블록(320)의 관통구(321)와 연통한다.
상부블록(330)의 일 측면에는 연결블록(350)이 결합된다. 연결블록(350)은 복수개의 상부블록(330)과 모두 결합되어 있다. 연결블록(350)은 내부에 길이방향을 따라 형성된 연결유로(351)를 포함하고, 연결관(333)을 통해 각각의 상부블록(330)의 연결유로(331)와 연통한다. 따라서 모든 상부블록(330)은 연결블록(350)에 의해 서로 연통되어 있다.
한편 밸브(340)는 하부블록(310)의 연결유로(315)의 개폐를 위해 설치된다. 일 실시예에서 밸브(340)가 하부블록(310)과 상부블록(330) 사이에 배치되지만 밸브(340)의 설치 위치는 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 제1 수소 정제 컬럼(T1)이 수소를 생성하고 제2 수소 정제 컬럼(T2)이 클리닝 동작을 수행하고 있을 때, 제1 체크밸브(313)가 개방되고 제2 체크밸브(314)가 폐쇄된다. 따라서 제1 수소 정제 컬럼(T1)에서 생성되는 수소는 관통구(321), 연결유로(331), 및 연결관(333)을 통해 연결블록(350)의 연결유로(351)로 이송되고, 그 후 수소 이송관(421)을 통해 수소 탱크(TH)로 공급되어 저장된다. 이 때 밸브(340)에 의해 연결유로(315)가 적어도 부분적으로 개방될 수 있으며, 개방된 경우 제1 수소 정제 컬럼(T1)의 수소의 일부가 제2 수소 정제 컬럼(T2)에 퍼징 가스로서 공급될 수 있다.
만일 제1 수소 정제 컬럼(T1)이 클리닝 동작을 수행하고 제2 수소 정제 컬럼(T2)이 수소를 생성하고 있을 때, 제1 체크밸브(313)가 폐쇄되고 제2 체크밸브(314)가 개방된다. 따라서 제2 수소 정제 컬럼(T2)에서 생성되는 수소가 관통구(321), 연결유로(331), 및 연결관(333)을 통해 연결블록(350)의 연결유로(351)로 이송되어 수소 이송관(421)을 통해 수소 탱크(TH)로 공급된다. 이 때 밸브(340)에 의해 연결유로(315)가 적어도 부분적으로 개방될 수 있으며, 개방된 경우 제2 수소 정제 컬럼(T2)의 수소의 일부가 제1 수소 정제 컬럼(T1)에 퍼징 가스로서 공급될 수 있다.
이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
3: 수소 PSA 시스템
31: 멤브레인
32: 수소 PSA 장치
10: 탱크 어셈블리
20: 하부 배관 어셈블리
30: 상부 배관 어셈블리
100: 수소 정제 컬럼
200: 매니폴드
300: 배관 블록

Claims (12)

  1. 연료 가스를 공급받아 수소를 생성하는 수소 PSA(압력순환흡착) 시스템으로서,
    연료 가스로부터 수소를 분리하는 분리막을 구비한 멤브레인(31); 및
    상기 멤브레인(31)을 통과한 수소 함유 가스를 피처리 가스로 공급받아 수소를 정제하는 PSA 장치(32);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 PSA 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리막이 다공성 세라믹, 백금(Pt), 및 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 수소 PSA 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 멤브레인으로 공급되는 연료 가스가 70 내지 80 vol%의 수소를 함유할 경우, 상기 멤브레인(31)을 통과한 수소 함유 가스가 90 내지 95 vol%의 수소를 함유하고, 상기 PSA 장치(32)에서 정제된 가스가 99.99 vol% 이상의 수소를 함유하도록 구성된 것을 특징으로 하는 수소 PSA 시스템.
  4. 연료 가스를 공급받아 수소를 생성하는 수소 PSA(압력순환흡착) 시스템으로서,
    연료 가스를 피처리 가스로 공급받아 수소를 정제하는 PSA 장치; 및
    상기 PSA 장치에서 정제된 수소 가스로부터 수소를 분리하는 분리막을 멤브레인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 PSA 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 PSA 장치는,
    다수의 탱크가 결합된 탱크 어셈블리(10);
    상기 탱크 어셈블리(10)의 하부에 배치되며 상기 탱크 어셈블리로 피처리 가스를 공급하고 상기 피처리 가스에서 수소가 분리된 후의 잔여가스를 배출하는 배관을 구비한 하부 배관 어셈블리(20); 및
    상기 탱크 어셈블리의 상부에 배치되며 상기 탱크 어셈블리에서 생성되는 수소를 배출하는 배관을 구비한 상부 배관 어셈블리(30);를 포함하고,
    상기 탱크 어셈블리(10)는, 각각이 한 쌍의 수소 정제 컬럼으로 이루어진 복수개의 베드; 상기 수소 정제 컬럼으로 공급할 피처리 가스를 저장하는 피처리 가스 탱크(TA); 및 상기 수소 정제 컬럼으로부터 수소를 공급받아 저장하는 수소 탱크(TH);를 포함하고,
    상기 하부 배관 어셈블리(20)는, 상기 피처리 가스 탱크(TA)로부터 상기 수소 정제 컬럼의 각각으로 피처리 가스를 공급하는 피처리 가스 공급 유로 및 상기 수소 정제 컬럼의 각각에서 생성되는 잔여가스를 외부로 배출하는 잔여가스 배출 유로가 내부에 형성된 매니폴드(200); 및 상기 베드의 개수만큼 상기 매니폴드에 결합되며 각 베드의 한 쌍의 수소 정제 컬럼과 상기 피처리 가스 공급 유로 및 잔여가스 배출 유로 사이를 개폐하는 복수개의 제1 밸브(250);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수소 PSA 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 매니폴드(200)가,
    상기 매니폴드 내부에서 서로 나란히 배치된 제1 내지 제3 유로(211,212,213); 및
    상기 매니폴드의 상부면에 형성되고 각 베드의 한 쌍의 수소 정제 컬럼의 각각과 연통하도록 형성된 제1 및 제2 상부 개구부(201,202);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수소 PSA 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 매니폴드의 상기 제1 및 제2 유로(211,212)가 상기 잔여가스 배출 유로이고 상기 제3 유로(213)가 상기 피처리 가스 공급 유로인 것을 특징으로 하는, 수소 PSA 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 밸브(250)가 상기 매니폴드의 하부면에 부착된 것을 특징으로 하는, 수소 PSA 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 밸브(250)는, 제1 개구부(201)와 제3 유로(213)가 연통하고 제2 개구부(202)와 제2 유로(212)가 연통하도록 동작하거나 또는 제1 개구부(201)와 제1 유로(211)가 연통하고 제2 개구부(202)와 제3 유로(213)가 연통하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 수소 PSA 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 매니폴드는, 상부면에 형성되고 상기 피처리 가스 탱크(TA)와 연통하도록 형성된 제3 상부 개구부(203)를 더 포함하고,
    상기 제3 상부 개구부(203)와 상기 제3 유로(213)가 매니폴드 내부에서 연통하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 수소 PSA 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 매니폴드(200)가, 상부면에 형성되고 상기 수소 탱크(TH)와 연통하도록 형성된 제4 상부 개구부(204) 및 측면에 형성된 측면 개구부(205)를 더 포함하고,
    상기 제4 상부 개구부와 상기 측면 개구부가 매니폴드 내부에서 연통하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 수소 PSA 시스템.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 상부 배관 어셈블리(30)가, 상기 탱크 어셈블리(10)의 상부에 상기 베드의 개수만큼 설치되는 배관 블록(300)을 포함하되, 각각의 상기 배관 블록(300)은,
    상기 베드의 한 쌍의 수소 정제 컬럼의 각각과 연통하는 제1 관통구(311,312), 각각의 제1 관통구(311,312)에 설치된 체크밸브(313,314), 및 제1 관통구(311,312)를 연결하는 제1 연결유로(315)를 포함하는 하부블록(310);
    상기 하부블록(310)의 상부에 배치되며, 상기 제1 관통구(311,312)를 연결하는 제2 연결유로(331)를 포함하는 상부블록(330); 및
    상기 제1 연결유로(315)를 개폐하도록 동작하는 제2 밸브(340);를 포함하고,
    상기 각 배관블록(300)의 상부블록(330)들끼리 서로 연통되어 있는 것을 특징으로 하는, 수소 PSA 시스템.
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