KR20230157744A - 수소 저장 및 이송 시스템 - Google Patents

수소 저장 및 이송 시스템 Download PDF

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KR20230157744A
KR20230157744A KR1020220057325A KR20220057325A KR20230157744A KR 20230157744 A KR20230157744 A KR 20230157744A KR 1020220057325 A KR1020220057325 A KR 1020220057325A KR 20220057325 A KR20220057325 A KR 20220057325A KR 20230157744 A KR20230157744 A KR 20230157744A
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Abstract

수소 저장 및 이송 시스템이 개시된다. 수소 저장 및 이송 시스템은, 해상에 설치되어 발전 작동에 의해 수소를 생산하는 수소 생산부와, 수소 생산부에 연결되어 수소가 이동 저장되는 수소 이동 저장부와, 수소 이동 저장부에 연결되며, 상기 수소 생산부에서 생산된 수소가 저장되는 서브 수소 저장부와, 서브 수소 저장부에 수소 분기 라인에 의해 복수개로 연결되어 수소를 수요처에 공급하는 수소 공급부를 포함한다.

Description

수소 저장 및 이송 시스템{STORAGE AND MOVING SYSTEM FOR HYDROGEN}
본 발명은 해상에서 발전 작동에 의해 생산된 수소를 내륙의 사용처에 안정적인 공급이 가능한 수소 저장 및 이송 시스템에 관한 것이다.
석탄, 석유 등 화석연료는 전통적인 에너지원으로서, 환경오염과 자연고갈 등의 문제를 수반하고 있고, 그 문제의 심각성은 나날이 커지고 있다.
전 세계적으로 환경오염 문제를 해결하고자 화석연료의 사용을 줄이기 위한 노력이 시행되고 있다. 이와 같이, 미래 에너지 전환 정책에 따른 에너지 패러다임의 변화로, 청정에너지, 신재생 에너지 등 복합에너지 기술 개발의 필요성이 더욱 커지고 있다.
한편, 수소는 해상에 설치된 발전 설비의 작동에 의한 전기 생산 작동 과정에서 생성될 수 있으며, 생성된 수소는 내륙의 수소 충전소 등의 사용처로 이송 공급되어 사용될 수 있다.
그러나, 수소를 내륙의 사용처로 이송하는 과정에서 압력 손실 등이 발생되고 적절한 사용처에 분배 공급이 이루어지지 않아, 효율적인 수소 이송 및 사용이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
등록특허공보 KR 10-2094010
본 발명의 일 실시예는, 수소를 내륙의 사용처로 압력 손실 등이 발생되지 않고 수소 충전소 등의 사용처에 안정적인 분배 공급이 이루어지도록 하는 수소 저장 및 이송 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 해상에 설치되어 발전 작동에 의해 수소를 생산하는 수소 생산부와, 수소 생산부에 연결되어 수소가 이동 저장되는 수소 이동 저장부와, 수소 이동 저장부에 연결되며, 상기 수소 생산부에서 생산된 수소가 저장되는 서브 수소 저장부와, 서브 수소 저장부에 수소 분기 라인에 의해 복수개로 연결되어 수소를 수요처에 공급하는 수소 공급부를 포함한다.
수소 생산부는, 해상에 설치되는 전기 발전부와, 전기 발전부에 설치되며 전기 발전부에서 생산된 수소가 저장되며 수소 이동 저장부에 연결되는 메인 수소 저장부를 포함할 수 있다.
수소 이동 저장부는, 일측은 메인 수소 저장부에 연결되고 타측은 서브 수소 저장부에 연결되는 수소 수송 라인일 수 있다.
수소 이동 저장부는, 내부에 수소 저장을 위한 분말에 내부에 충진되는 내부관과, 내부관의 표면을 덮는 커버부재와, 커버부재를 덮는 외부관을 포함할 수 있다.
분말은, 전이금속입자가 포함된 흑연분말복합체일 수 있다.
내부관은 탄소튜브일 수 있다.
커버부재는 탄소튜브의 외표면을 덮은 메쉬부재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 해상에서 발전 작동에 의해 생산된 수소를 원격지의 사용자에게 이송 압력 손실 없이 안정적으로 이송 및 공급 가능하여 수소의 이송 손실 없이 사용처에 안정적인 공급이 가능하여, 효율적인 수소의 이송이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 저장 및 이송 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 생산부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 수소 이동 저장부를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수소 저장 및 이송 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수소 생산부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 저장 및 이송 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 생산부를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 수소 이동 저장부를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 저장 및 이송 시스템(100)은, 해상에 설치되어 발전 작용에 의해 수소를 생산하는 수소 생산부(10)와, 수소 생산부(10)에 연결되어 수소가 이동 저장되는 수소 이동 저장부(20)와, 수소 이동 저장부(20)에 연결되며 수소 생산부(10)에서 생산된 수소가 저장되는 서브 수소 저장부(30)와, 서브 수소 저장부(30)에 수소 분기 라인(31)에 의해 복수개로 연결되어 수소를 수요처에 공급하는 수소 공급부(40)를 포함한다.
수소 생산부(10)는 해상에 설치된 상태에서 전기 생산을 위한 발전 작동에 의해 수소가 생산되도록 설치될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 수소 생산부(10)는, 해상에 설치되는 전기 발전부(11)와, 전기 발전부(11)에 설치되며 전기 발전부(11)에서 생산된 수소가 저장되며 수소 이동 저장부(20)에 연결되는 메인 수소 저장부(13)를 포함할 수 있다.
전기 발전부(11)는 해상에 설치된 상태에서 해수를 이용한 발전 작동이 가능하도록 설치되는 것으로, 해수를 이용한 발전 작동에 의해 수소가 생성되도록 설치될 수 있다. 전기 발전부(11)의 구체적인 작동에 의한 수소의 생성 작동 구성은 공지된 것으로 이하에서 구체적인 구성 및 작동 설명은 생략한다. 본 실시예에서 전기 발전부(11)는 수상 태양광 발전 장치로 적용될 수 있다.
이러한 전기 발전부(11)의 발전 작동에 의해 생성된 수소는, 메인 수소 저장부(13)에 저장될 수 있다.
메인 수소 저장부(13)는 전기 발전부(11)에서 발전 작동 과정에서 발생된 수소가 내부에 저장되는 것으로, 일시 저장된 상태에서 수소 이동 저장부(20)에 이송될 수 있다.
수소 이동 저장부(20)는 수소 생산부(10)를 구성하는 메인 수소 저장부(13)에서 수소가 이동되면서 저장소의 기능도 함께 가능하도록 설치될 수 있다.
즉, 수소 이동 저장부(20)는 메인 수소 저장부(13)와 후술하는 서브 수소 저장부(30)의 사이를 연결하도록 설치되는 것으로, 메인 수소 저장부(13)에 저장된 수소를 서브 수소 저장부(30)에 이송하면서 동시에 메인 수소 저장부(13)와 서브 수소 저장부(30)의 사이 위치에 저장하는 기능도 함께 가능하도록 설치될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 수소 이동 저장부(20)는, 메인 수소 저장부(13)와 서브 수소 저장부(30)의 사이를 연결하는 수소 수송 라인으로 적용될 수 있다. 이하에서 수소 이동 저장부와 수소 수송 라인은 동일 참조 번호를 사용한다.
수소 수송 라인(20)은 메인 수소 저장부(13)와 서브 수소 저장부(30)의 사이에 설치되는 수송관 형상으로 설치될 수 있다.
이러한 수소 수송 라인(20)은, 메인 수소 저장부(13)와 서브 수소 저장부(30)의 사이에 내부에 수소가 충진되며, 수소의 이송 작업이 미실시되는 상태에서 수소의 저장 기능을 포함하도록 설치될 수 있다.
이를 위해 수소 수송 라인(20)은 5기압 이상의 압력의 지지가 가능한 강도를 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다.
한편, 수소 수송 라인(20)을 통해 이송된 수소는 서브 수소 저장부(30)에 저장될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 수소 이동 저장부(20)는, 내부에 수소 저장을 위한 분말(21a)이 내부에 충진되는 내부관(21)과, 내부관(21)의 표면을 덮는 커버부재(23)와, 커버부재(23)를 덮는 외부관(25)을 포함할 수 있다.
내부관(21)은 내부에 수소의 저장을 위한 분말(21a)이 충진되는 것으로, 메인 수소 저장부(13)와 서브 수소 저장부(30)의 사이에서 수소를 저장 및 안정적인 이송이 가능하도록 설치될 수 있다.
분말(21a)은 본 실시예에서 , 전이금속입자가 포함된 흑연분말복합체로 적용될 수 있다.
즉, 분말(21a)은, 화학적 표면처리된 산화흑연분말에 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 이트륨(Y) 등 전이금속입자가 포함되는 것으로, 수소의 안정적인 저장이 가능하도록 내부관(21)의 내부에 저장될 수 있다.
내부관(21)은, 탄소튜브로 적용되어 분말(21a)을 저장 및 이송이 원활하도록 설치될 수 있다. 이하에서 내부관과 탄소튜브(21)는 동일 참조 번호를 사용한다. 이러한 탄소 튜브(21)의 표면에는 커버부재(23)가 피복될 수 있다.
커버부재(23)는 탄소 튜브(21)의 표면의 전체를 덮도록 피복되는 것으로, 탄소튜브(21)와 외부관(25)의 사이에 설치되어 설치된 내구성을 향상시키면서 안정적인 수소의 저장 및 이송이 가능하도록 피복될 수 있다.
이러한 커버부재(23)는 탄소 튜브(21)의 표면에 피복되는 메쉬부재로 적용될 수있다.
한편, 커버부재(23)가 피복된 외표면에는 외부관(25)이 삽입될 수 있다.
외부관(25)은 수소가 이동 저장되는 내부관(21)의 외부를 보호하면서, 메인 수소 저장부(13)와 서브 수소 저장부(30)의 사이를 연결하도록 설치될 수 있다.
외부관(25)은 내부관(21)의 안정적인 보호를 위한 내구성을 갖는 금속 재질, 보다 바람직하게는 PVC 강관 재질로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 수소 이동 저장부(20)는 메인 수소 저장부(13)와 서브 수소 저장부(30)의 사이에 내부에 수소가 충진되며, 수소의 이송 및 저장 기능을 함께 구현하는 것이 가능하다.
서브 수소 저장부(30)는 수소 생산부(10)에서 생성되어, 수소 수송 라인(20)을 통해 이송되는 수소가 수소 공급부(40)에 최종 이송전에 저장 가능하도록 설치될 수 있다.
즉, 서브 수소 저장부(30)는 최종 사용자에게 공급되는 수소 공급부(40)에 수소를 공급기전에 적절한 압력을 유지한 상태로 중간 저장 가능하도록 설치되는 것으로, 수소 공급부(40)에 안정적인 압력으로 수소를 공급 가능하도록 설치될 수 있다.
수소 공급부(40)는 서브 수소 저장부(30)에 수소 분기 라인(31)에 의해 연결되어 수소를 공급받아 최종 사용자에게 공급 가능하게 설치될 수 있다.
이러한 수소 분기 라인(31)은 서브 수소 저장부(30)에 복수개로 연결되는 것으로, 단일개의 수소 공급부(40)에 복수개의 수소 공급부(40)가 연결되도록 설치될 수 있다.
수소 분기 라인(31)은 파이프 라인 형상으로 단일개의 서브 수소 저장부(30)와 복수개의 수소 공급부(40)의 사이를 연결하도록 설치되는 것으로, 서브 수소 저장부(30)에 저장된 수소를 압력 손실을 최소화한 상태로 수소 공급부(40)에 공급하도록 설치될 수 있다.
수소 분기 라인(31)에는 수소의 압력 손실 여부를 확인 가능한 압력 센서(32)가 설치되는 것도 가능하다.
압력 센서(32)의 설치에 의해 수소 분기 라인(31)을 통해 이동하는 수소의 압력 이상으로 확인되면, 수소의 공급을 비상 정지후 고장 조치 작업을 실시하여 원활한 수소 공급이 재개되도록 할 수 있다.
한편, 수소 공급부(40)는 전술한 바와 같이, 수소 분기 라인(31)에 연결되어, 서브 수소 저장부(30)로부터 수소를 공급받아 최종 사용처에 공급하도록 설치될 수 있다.
이러한 수소 공급부(40)는 본 실시예에서 수소차 등에 수소 연료를 공급하도록 설치되는 수소 충전소로 적용될 수 있다. 이하에서 수소 공급부와 수소 충전소는 동일 참조 번호를 사용한다.
수소 충전소(40)는 복수개의 수소 분기 라인(31)에 연결되어 복수개로 설치될 수 있다. 따라서, 다양한 위치에서 사용자에게 수소를 적절하게 공급하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 수소 저장 및 이송 시스템(100)은, 해상에서 발전 작동에 의해 생산된 수소를 원격지의 사용자에게 이송 압력 손실 없이 안정적으로 이송 및 공급 가능하여 수소의 이송 손실 없이 사용처에 안정적인 공급이 가능하여, 효율적인 수소의 이송이 가능하다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수소 저장 및 이송 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 3과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동일 또는 유사부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수소 저장 및 이송 시스템(200)의 수소 공급부(40)는 서브 수소 저장부(30)에 연결되어 수소를 중간 저장한 중간 저장부로 적용될 수 있다. 이하에서 수소 공급부와 중간 저장부는 동일 참조 번호를 사용한다.
중간 저장부(110)는 수소를 사용처에 공급하기 전에 중간 저장하여, 원격지의 수요처에 원활하게 공급 가능하도록 설치될 수 있다.
이와 같이, 중간 저장부(110)가 설치되는 바, 보다 원격지의 수요처에 압력 손실 없이 안정적인 수소의 공급이 가능하도록 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수소 저장 및 이송 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 4와과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동일 또는 유사부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 수소 저장 및 이송 시스템의 전기 발전부(110)는 해상에 설치된 상태에서 해수를 이용한 발전 작동이 가능하도록 설치되는 것으로, 해수를 이용한 발전 작동에 의해 수소가 생성되도록 설치될 수 있다. 본 실시예에서 전기 발전부(11)는 수상태양광발전장치로 적용될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10, 210...수소 생산부 11, 211...전기 발전부
13...메인 수소 저장부 20...수소 이동 저장부, 수소 수송 라인
21...내부관 21a..분말
23...커버부재 25...외부관
30...서브 수소 저장부 31...수소 분기 라인
32...압력 센서 40...수소 공급부, 수소 충전소
110...중간 저장부

Claims (5)

  1. 해상에 설치되어 발전 작동에 의해 수소를 생산하는 수소 생산부;
    상기 수소 생산부에 연결되어 수소가 이동 저장되는 수소 이동 저장부;
    상기 수소 이동 저장부에 연결되며, 상기 수소 생산부에서 생산된 수소가 저장되는 서브 수소 저장부; 및
    상기 서브 수소 저장부에 수소 분기 라인에 의해 복수개로 연결되어, 수소를 수요처에 공급하는 수소 공급부;
    를 포함하는, 수소 저장 및 이송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수소 생산부는,
    해상에 설치되는 전기 발전부; 및
    상기 전기 발전부에 설치되며, 상기 전기 발전부에서 생산된 수소가 저장되며 상기 수소 이동 저장부에 연결되는 메인 수소 저장부;
    를 포함하는, 수소 저장 및 이송 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수소 이동 저장부는, 일측은 상기 메인 수소 저장부에 연결되고 타측은 상기 서브 수소 저장부에 연결되는 수소 수송 라인인, 수소 저장 및 이송 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수소 이동 저장부는,
    내부에 수소 저장을 위한 분말에 내부에 충진되는 내부관;
    상기 내부관의 표면을 덮는 커버부재; 및
    상기 커버부재를 덮는 외부관;
    을 포함하는
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분말은, 전이금속입자가 포함된 흑연분말복합체이고,
    상기 내부관은 탄소튜브이며,
    상기 커버부재는 상기 탄소튜브의 외표면을 덮은 메쉬부재인, 수소 저장 및 이송 시스템.
KR1020220057325A 2022-05-10 2022-05-10 수소 저장 및 이송 시스템 KR20230157744A (ko)

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