KR20240056855A - 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기 - Google Patents

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Abstract

기체저장물질이 삽입된 기체저장용기가 개시된다. 본 발명의 실시예들에 따른 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기는, 기체저장공간을 형성하는 이너모스트 쉘(innermost shell)을 포함하고, 기체저장공간에 기체저장물질(gas storage materials)이 충전된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 기존 가압 기체 방식의 기체저장용기에 비해 낮은 압력 범위에서 사용 가능하면서, 기체저장용기의 무게가 감소하고, 시스템 중량당 기체저장용량(system gravimetric capacity)이 향상되도록 이루어지는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기를 제공할 수 있게 된다.
본 명세서는 인천테크노파크의 미래자동자 부품 기술개발 지원사업(고용량/경량 수소저장 카트리지 설계 기술 개발)의 도움으로 작성되었다.

Description

기체저장물질이 삽입된 기체저장용기{GAS STORAGE TANK USING ABSORPTION MATERIAL AS STORAGE MEDIA}
본 발명은 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기체를 저장하도록 이루어지는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기에 관한 것이다.
산업이 발전됨에 따라 여러가지 기체들이 산업에서 사용되고 있다. 산업에 사용되는 대표적인 기체로는 수소, 헬륨, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 기타 불활성 기체 등이 있다.
예컨대, 질소의 경우에는 다양한 분야에서 사용되고 있다. 즉, 커피, 스낵, 건과류 식품 포장시 충전과 맥주, 와인, 과일주스 등 음료 저장 등에 사용되어 산화 방지, 푸임 유지, 신선도 유지, 방충, 세균 증식 방지등의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 질소는 플라스틱 사출에 이용되어 진공상태를 유지시켜 사출시 냉각기간을 단축할 수 있으며, 타이어 충전에 이용되어 소음감소, 피스감소, 편 마모 감소 및 승차감 개선 등의 효과를 낼 수 있다.
기체의 경우에는 상의 특성 및 기체 고유의 특성에 따라 보관에 큰 주의가 필요하며, 기체 보관에 상당한 비용이 소요될 수 있다. 이에 따라, 기체를 보관하는 기체저장용기에 대해 연구가 활발히 진행되고 있다.
보다 구체적으로 수소 기체를 예시로 설명하면, 급속한 산업화와 인구의 증가는 화석 연료의 광범위한 사용을 야기하였다. 현재 에너지 수요의 대다수(약 80%)는 석유, 석탄, 천연가스 등 화석연료에 의해 이루어지며, 이에 따라 기후변화, 대기 및 수질오염, 오존층 감소에 대한 전 세계적인 우려가 제기되고 있다.
이를 해결하는 한 가지 방법은 화석 연료를 수소 연료로 전환하는 것이다. 수소 가스는 녹색 연료로 불리며 화석 연료 대체재로 각광받고 있다. 수소가스는 기타 모든 연료와 비교하여 단위 질량당 에너지 밀도(142 MJ/kg)가 가장 높으면서, 단순하며 가벼운 화합물이고, 가장 풍부한 원소 중 하나이기 때문이다. 그리고 수소 연소는 수증기만 생성하므로 환경 오염을 야기하지 않는다.
즉, 상술한 기체들 중 환경보호를 위한 여러가지 정책 및 연구를 진행하는 국제적 추세와 함께 산업상 이용가능성 및 연구가 가장 활발히 진행되고 있는 기체는 수소 기체이다.
FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)는 연료전지로 전기 모터에 전력을 공급하여 주행하는 자동차를 말한다. 대표적으로 수소연료전지자동차 혹은 수소전기차는 수소 자동차의 일종으로 수소를 연료전지로 사용해 전기 모터로 자동차가구동되며, 수소충전소에서 압력용기에 수소를 충전해 사용한다.
고압 수소기체를 저장하기 위한 압력용기는 사용 재료와 복합재료 강화방법에 따라 TypeⅠ, TypeⅡ, TypeⅢ, TypeⅣ 등 총 4가지 형태로 구분된다.
TypeⅢ는 금속 재료로 만들어진 라이너 위에 탄소섬유나 유리섬유를 원주방향과 길이방향으로 감아서 제작한다. TypeⅣ는 용기의 경량화를 목적으로 비금속 재료로 만들어진 라이너 위에 탄소섬유나 유리섬유를 원주방향과 길이방향으로 감아서 제작한다. 탄소섬유 강화 폴리머(CFRP)는 일차 하중 지지 유닛으로서 충분한 기계적 특성을 나타낸다. 이러한 장점 때문에 TypeⅢ과 TypeⅣ 압력용기는 수소전기차 산업에서 널리 사용되고 있다.
수소 저장을 위한 용기는 기체수소를 고압으로 압축해 저장하는 용기로 내부 가스는 충방전시 -40℃와 85℃를 오가는 환경에 노출되며 20년의 목표수명에 따라 최소 5,000회의 반복 내구성을 확보해야 하는 부품이다.
또한, 수소 누설, 압력 변화에 따른 열화 등 안전성을 고려한 고압용기 개발이 필요하고, 수소전기차에 사용되는 차량용 용기는 연비와 가격에 직접적인 영향을 미치므로 경량화와 저가화가 매우 중요하다.
시스템 중량당 수소저장용량은 미국 DOE에서 2025년 목표로 1.8kWh/kg을 제시하고 있으나, 현재 상용 가압 기체 방식 압력용기(TypeⅣ commercial)는 1.46 kWh/kg로 아직 목표치에 미달인 실정이다.
시스템 중량당 수소저장용량(system gravimetric capacity)의 산업표준을 충족하려면, TypeⅣ 압력용기의 내부 압력을 70MPa(700bar)로 높여야 한다. 그러나 700bar의 수소저장용기가 폭발할 경우 수소 자동차에 승차한 승객이 매우 위험할 수 있다.
또한, 압력용기가 700bar의 압력을 유지하려면 상당한 양의 탄소 섬유를 사용해야 하므로 압력 용기의 생산비용이 증가하는 문제가 있다. 그리고 수소의 압축에 필요한 에너지는 가스 에너지 함량의 약 10%로, 수소를 압축하여 저장하는데 상당한 에너지가 소요되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 기존 가압 기체 방식의 기체저장용기에 비해 낮은 압력 범위에서 사용 가능하면서, 기체저장용기의 무게를 감소시킬 수 있고, 시스템 중량당 기체저장용량(system gravimetric capacity)을 향상시킬 수 있는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기체저장용기는 기체저장물질이 삽입되어 효율적으로 기체를 저장할 수 있다. 구체적으로, 기체가 저장되는 기체저장공간을 형성하는 이너모스트 쉘(innermost shell)을 포함하고, 상기 기체저장공간에 기체저장물질(hydrogen storage materials)이 충전될 수 있다.
또한, 상기 기체저장물질은 기체를 흡착하는 다공성(porosity) 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 이너모스트 쉘의 외면과 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 이너모스트 쉘을 에워싸는 이너 쉘(inner shell)을 더 포함하고, 상기 기체저장공간의 압력이 소정압력 이하인 상태에서, 상기 기체저장공간의 온도가 충전냉매의 기화점을 유지하도록 상기 밀폐공간에 상기 충전냉매가 충전될 수 있다.
또한, 상기 이너 쉘에 전달된 열에너지를 상기 충전냉매의 증발잠열(heat of vaporization)에 의해 흡수하도록 상기 충전냉매는 상기 밀폐공간에서 기체 상태(phase variation)로 상변이 가능할 수 있다.
또한, 상기 이너 쉘의 외면과 사이에 단열공간을 형성하도록 상기 이너 쉘을 에워싸는 아우터 쉘(outer shell)을 더 포함하고, 상기 단열공간에서 기체에 의한 열전도를 차단하도록 상기 단열공간은 진공을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이너 쉘의 외면을 덮으면서 상기 아우터 쉘의 내면과는 이격된 단열재가 상기 단열공간에 구비될 수 있다.
또한, 상기 이너모스트 쉘과 상기 이너 쉘은 상기 밀폐공간에서 제1 지지대로 연결되고, 상기 이너 쉘과 상기 아우터 쉘은 상기 단열공간에서 제2 지지대로 연결되고, 상기 이너모스트 쉘, 상기 이너 쉘 및 상기 아우터 쉘은 알루미늄(aluminum) 재질 또는 스테인리스(stainless) 재질로 이루어지고, 상기 제1 지지대 및 상기 제2 지지대는 섬유강화 플라스틱(fiber reinforced plastics)으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 이너모스트 쉘과 상기 이너 쉘은 상기 밀폐공간에서 제1 지지대로 연결되고, 상기 이너 쉘과 상기 아우터 쉘은 상기 단열공간에서 제2 지지대로 연결되고, 상기 이너모스트 쉘은 비금속재의 라이너와, 상기 라이너의 외면에 와인딩(winding)된 섬유강화 복합재료(fiber reinforced composite material)를 포함하고, 상기 이너 쉘 및 상기 아우터 쉘은 알루미늄(aluminum) 재질 또는 스테인리스(stainless)로 이루어지고, 상기 제1 지지대 및 상기 제2 지지대는 섬유강화 플라스틱(fiber reinforced plastics)으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기체는 수소, 헬륨, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 불활성기체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이너모스트 쉘의 외면과 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 이너모스트 쉘을 에워싸는 이너 쉘(inner shell) 및 상기 이너 쉘의 외면과 사이에 단열공간을 형성하도록 상기 이너 쉘을 에워싸는 아우터 쉘(outer shell)을 더 포함하고, 상기 기체저장공간은 1차공간을 형성하며, 상기 1차공간에 상기 기체 및 상기 기체저장물질이 배치되며, 상기 밀폐공간은 2차공간을 형성하며, 상기 2차공간에 상기 이너 쉘로 전달된 열에너지를 흡수하는 충전냉매가 배치되고, 상기 단열공간은 3차공간을 형성하며, 상기 3차공간에 상기 이너 쉘로 유입되는 열을 차단하는 단열재가 배치될 수 있다.
또한, 상기 이너모트스 쉘의 내용적은 10mL 내지 300L로 구비될 수 있다.
또한, 상기 기체저장물질은 제올라이트, 활성탄소, 다공성 그래핀(3차원 그래핀) 및 금속유기골격체(MOF)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 충전냉매는 액체 질소(liquid nitrogen), 액체 아르곤(liquid argon), 할로카본계열 냉매, 탄화수소계열 냉매 및 암모니아로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 액화냉매를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소정압력은 200 bar 이하로 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기체저장공간에 기체를 흡착하는 다공성(porosity) 물질로 이루어진 기체저장물질(hydrogen storage materials)이 충전됨으로써, 기존 가압 기체 방식의 기체저장용기에 비해 낮은 압력 범위에서 사용가능하면서, 기체저장용기의 무게가 감소하고, 시스템 중량당 기체저장용량(system gravimetric capacity)이 향상되도록 이루어지는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기를 제공할 수 있게 된다.
또한, 이너모스트 쉘과 이너 쉘 사이에 충전냉매가 충전되고, 이너 쉘과 아우터 쉘 사이는 진공을 형성하며, 단열재가 이너 쉘의 외면을 덮음으로써, 기체저장공간으로의 외부 열에너지 유입을 차단하도록 이루어지는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기를 제공할 수 있게 된다.
아울러, 이너모스트 쉘, 상기 이너 쉘 및 상기 아우터 쉘은 알루미늄(aluminum) 재질 또는 스테인리스(stainless) 재질로 이루어지고, 상기 제1 지지대 및 상기 제2 지지대는 섬유강화플라스틱(fiber reinforced plastics)으로 이루어짐으로써, 기체저장용기의 구조적 강성을 유지하면서도 열전도(heat conduction)에 의한 기체저장공간으로의 외부열에너지 유입을 차단하도록 이루어지는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기의 단면사시도이다.
도 3은 도 1의 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기의 부분 단면사시도이다.
도 4는 도 1의 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기의 단면도이다.
도 5는 도 4의 A 부분 확대도이다.
도 6은 도 4의 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기의 열에너지 전달을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기와 종래 TypeⅣ 압력용기의 무게를 비교한 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른, 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기는, 기존 가압 기체 방식의 기체저장용기에 비해 낮은 압력 범위에서 사용 가능하면서, 무게가 가볍고, 향상된 중량당 기체저장용량(system gravimetric capacity)을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)의 사시도이다. 도 2는 도 1의 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)의 단면사시도이다. 도 3은 도 1의 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)의 부분 단면사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)는 기체저장공간(101)에 충전된 기체저장물질(102)로 기체를 저장하도록 이루어지며, 이너모스트 쉘(100), 이너 쉘(200), 아우터 쉘(300), 단열재(400), 노즐(500) 및 지지대(600)를 포함한다.
기체저장용기(10)에 저장되는 기체는 수소, 헬륨, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 기타 불활성기체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 즉, 기체저장용기(10)는 기체저장물질(102)에 저장될 수 있는 다양한 기체를 저장하는데 이용될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이너모스트 쉘(100)(innermost shell)은 내부에 기체저장공간(101)을 형성한다. 이너모스트 쉘(100)은 실린더형 쉘(110)(cylindrical shell) 및 반구형 헤드(120)(hemispherical head)를 포함한다.
실린더형 쉘(110)은 원통형 실린더 형태를 형성한다. 실린더형 쉘(110)은 일 방향으로 길게 형성된다. 반구형 헤드(120)는 글자 그대로 반구 형태를 형성한다. 반구형 헤드(120)는 실린더형 쉘(110)의 길이방향 양단에 각각 구비된다. 반구형 헤드(120)에 노즐(500)이 결합된다. 노즐(500)은 기체가 이동하는 통로를 형성한다. 도시되지는 않았으나, 반구형 헤드(120)에 노즐(500)을 둘러싸는 보스부(boss part)가 형성될 수 있다.
이너모스트 쉘(100)은 알루미늄(aluminum) 재질 또는 스테인리스(stainless) 재질로 이루어질 수 있다. 알루미늄은 스테인리스보다 상대적으로 열전도도가 높으며, 가벼운 특성을 가지고 있다. 스테인리스는 알루미늄보다 상대적으로 구조적 강성이 뛰어난 특성을 가지고 있으며, 산업에서 널리 쓰이는 재질로 취급 및 가공에 유리한 장점을 지니고 있다. 이에 따라, 기체저장용기(10)에 저장되는 기체의 특성에 따라 알루미늄 또는 스테인리스의 재질 중 어느 하나가 선택될 수 있다.
또는, 이너모스트 쉘(100)은 비금속재의 라이너 및 섬유강화 복합재료를 포함할 수도 있다. 라이너가 내용물의 기밀과 형상유지를 하고, 라이너의 외면을 섬유강화 복합재료(fiber reinforced composite material)로 와인딩(winding)하여 제작할 수도 있다. 라이너는 HDPE(High Density Polyethylene) 재질로 이루어질 수 있다.
기체저장공간(101)에 기체저장물질(102)(gas storage materials)이 충전된다. 기체저장물질(102)은 다공성(porosity) 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 기체저장물질(102)은 다수의 파우더(powder) 형태로 존재할 수 있다.
예컨대, 기체저장물질(102)은 제올라이트(zeolites), 활성탄소(activated carbon), 다공성 탄소(porous carbon), 다공성 그래핀(3차원 그래핀), 금속유기골격체(metal organic frameworks(MOFs))로 기체를 흡착할 수 있는 물질일 수 있다.
다공성 매체의 저장 용량은 주로 표면적, 모공 크기 및 모공량에 따라 결정될 수 있다. 또한, 온도를 낮추거나 압력을 높이면 미세 공극 저장 물질에 의한 기체 흡착이 개선될 수 있다.
기체 물리흡수는 가역성이 뛰어나고 저렴한 가격과 저장 용량이 높다. 그리고 동일한 온도 및 압력에서 물리흡착은 압축방식보다 큰 기체 용량을 발생시킬 수 있다. 즉, 미세 공극 저장 물질에 의한 기체 흡착은 압축방식보다 저압또는 소량의 용적에 동일한 양의 기체를 저장할 수 있다. 따라서, 미세 공극 저장물질에 의한 기체 흡착은 기체저장용기(10)의 안전성 및 탱크 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
일 예로 수소 기체에 대해 살펴보면, 77K, 70 bar 조건에서 MOF-210는 14.31 wt%의 수소 흡착을 나타나는 것으로 보고되고 있다. 그리고 77K, 70 bar 조건에서 NU-100은 14.08 wt%의 수소 흡착을 나타나는 것으로 보고되고 있다. 그리고 77K, 80 bar 조건에서 DUT32는 14.21 wt%의 수소 흡착을 나타나는 것으로 보고되고 있다. 그리고 77K, 100bar 조건에서 NU-1501-Al은 14.5 wt%의 수소 흡착을 나타나는 것으로 보고되고 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이너 쉘(200)(inner shell)은 이너모스트 쉘(100)을 에워싸는 형태를 형성한다. 이너 쉘(200)은 실린더형 쉘(210)(cylindrical shell) 및 반구형 헤드(220)(hemispherical head)를 포함한다.
실린더형 쉘(210)은 원통형 실린더 형태를 형성한다. 실린더형 쉘(210)은 일 방향으로 길게 형성된다. 반구형 헤드(220)는 글자 그대로 반구 형태를 형성한다. 반구형 헤드(220)는 실린더형 쉘(210)의 길이방향 양단에 각각 구비된다. 반구형 헤드(220)에 노즐(500)이 결합된다. 노즐(500)은 기체가 이동하는 통로를 형성한다. 도시되지는 않았으나, 반구형 헤드(220)에 노즐(500)을 둘러싸는 보스부(boss part)가 형성될 수 있다.
즉, 이너 쉘(200)은 이너모스트 쉘(100)과 대응되는 형상으로 구비될 수 있고, 전체적인 크기가 이너모스트 쉘(100)보다 크게 구비되어 소정간격 이격되도록 배치될 수 있다.
이너 쉘(200)은 알루미늄(aluminum) 재질 또는 스테인리스(stainless) 재질로 이루어질 수 있다. 알루미늄은 스테인리스보다 상대적으로 열전도도가 높으며, 가벼운 특성을 가지고 있다. 스테인리스는 알루미늄보다 상대적으로 구조적 강성이 뛰어난 특성을 가지고 있으며, 산업에서 널리 쓰이는 재질로 취급 및 가공에 유리한 장점을 지니고 있다. 이에 따라, 기체저장용기(10)에 저장되는 기체의 특성에 따라 알루미늄 또는 스테인리스의 재질 중 어느 하나가 선택될 수 있다.
이너모스트 쉘(100)의 외면과 이너 쉘(200) 내면은 일정한 간격으로 이격된다. 이너모스트 쉘(100)의 외면과 이너 쉘(200) 내면 사이에 밀폐공간(201)이 형성된다. 밀폐공간(201)은 외부로부터 밀폐된 공간을 형성한다.
도 4는 도 1의 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)의 단면도이다. 도 5는 도 4의 A 부분 확대도이다.
도 6은 도 4의 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)의 열에너지 전달을 나타내는 단면도이다. 도 6의 실선 화살표는 전도에 의한 열에너지의 이동을 의미한다. 도 6의 굵은 화살표는 복사에 의한 열에너지의 이동을 의미한다. 도 6의 점선 화살표는 기화 냉매를 의미한다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 밀폐공간(201)에 충전냉매(202)가 충전된다. 충전냉매(202)는 밀폐공간(201)에서 기체로 상변이 가능한 상태로 충전된다. 충전냉매(202)는 고유의 비점을 가지고 있고, 외부의 열에너지가 이너 쉘(200)에 전달되더라도, 이너 쉘(200)에 전달된 열에너지가 충전냉매(202)의 증발잠열(heat of vaporization)에 의해 흡수될 수 있다. 이에 따라, 기체저장공간(101)의 온도는 충전냉매(202)의 비점정도로 유지될 수 있다.
충전냉매(202)는 액체 질소(liquid nitrogen), 액체 아르곤(liquid argon), 할로카본계열 냉매, 탄화수소계열 냉매 및 암모니아로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 액화 냉매를 포함할 수 있고, 상술한 여러 종류의 액화 냉매 중 발명의 목적에 적합한 냉매가 선택되어 사용될 수 있다. 이 때, 액체 질소의 경우에는 비점이 77K정도로 기체저장공간(101)의 온도를 약 77K로 유지시킬 수 있다. 액체 아르곤의 경우에는 87K정도로 기체저장공간(101)의 온도를 약 87K로 유지시킬 수 있다.
충전냉매(202)는 기체저장공간(101)에 저장되는 기체의 특성, 기체저장용기(10)의 크기 및 기체저장용기(10)가 설치되는 장소 등에 따라 적합한 것으로 선택될 수 있다.
또한, 기체저장공간(101)은 기체저장공간(101)에 저장되는 기체의 안전성 및 밀폐공간(201)에 충전되는 충전냉매(202)의 안전성을 위해 소정압력 이하인 상태로 유지될 수 있다.
즉, 소정압력은 기체저장용기(10)의 허용압력일 수 있고, 200 bar 이하로 설정될 수 있다. 구체적으로, 기체저장공간(101)의 압력이 200 bar 이하로 유지되어 기체저장용기(10) 전체의 안전성이 증대될 수 있다.
바람직하게는, 소정압력이 100 bar 이하로 설정될 수 있다. 이에 따라, 기체저장공간(101)에 효율적이고 안정적으로 기체와 기체저장물질(102)이 배치될 수 있고, 밀폐공간(201)에 충전냉매(202)가 안정적으로 배치될 수 있다.
한편, 기체는 노즐(500)을 통해 기체저장공간(101)에 충전된다. 기체저장공간(101)에 충전된 기체는 기체저장물질(102)에 흡착된다. 예컨대, 기체저장공간(101)에 수소 기체가 충전되고, 충전냉매(202)가 액체 질소로 구비된다면 기체저장물질(102)의 종류는 MOF-210, NU-100, DUT 32, NU-1501-Al 중 어느 하나로 선택될 수 있다.
이 때, 기체저장공간(101)은 100bar 이하의 압력 조건에서 77K의 온도가 유지될 수 있다. 즉, 기체저장공간(101)의 압력이 100 bar 이하인 상태에서, 기체저장공간(101)의 온도는 액체 질소의 기화점(약 77K)을 유지할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 아우터 쉘(300)은 이너 쉘(200)을 에워싸는 형태를 형성한다. 아우터 쉘(300)의 외면은 외부 환경에 노출된다. 아우터 쉘(300)은 실린더형 쉘(310)(cylindrical shell) 및 반구형 헤드(320)(hemispherical head)를 포함한다.
실린더형 쉘(310)은 원통형 실린더 형태를 형성한다. 실린더형 쉘(310)은 일 방향으로 길게 형성된다. 반구형 헤드(320)는 글자 그대로 반구 형태를 형성한다. 반구형 헤드(320)는 실린더형 쉘(310)의 길이방향 양단에 각각 구비된다. 반구형 헤드(320)에 노즐(500)이 결합된다. 도시되지는 않았으나, 반구형 헤드(320)에 노즐(500)을 둘러싸는 보스부(boss part)가 형성될 수 있다.
즉, 아우터 쉘(300)은 이너 쉘(200)과 대응되는 형상으로 구비될 수 있고, 전체적인 크기가 이너 쉘(200)보다 크게 구비되어 소정간격 이격되도록 배치될 수 있다.
아우터 쉘(300)은 알루미늄(aluminum) 재질 또는 스테인리스(stainless) 재질로 이루어질 수 있다. 알루미늄은 스테인리스보다 상대적으로 열전도도가 높으며, 가벼운 특성을 가지고 있다. 스테인리스는 알루미늄보다 상대적으로 구조적 강성이 뛰어난 특성을 가지고 있으며, 산업에서 널리 쓰이는 재질로 취급 및 가공에 유리한 장점을 지니고 있다. 이에 따라, 기체저장용기(10)에 저장되는 기체의 특성에 따라 알루미늄 또는 스테인리스의 재질 중 어느 하나가 선택될 수 있다.
아우터 쉘(300)의 외면과 이너 쉘(200) 내면은 일정한 간격으로 이격된다. 아우터 쉘(300)의 외면과 이너 쉘(200) 내면 사이에 단열공간(301)이 형성된다. 단열공간(301)은 외부로부터 밀폐된 공간을 형성한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 단열공간(301)은 진공을 형성한다. 도시되지는 않았으나, 단열공간(301)에 진공펌프에 연결되는 포트가 구비된다. 단열공간(301)은 진공펌프에 의해 10-2Pa에서 10-5Pa까지의 진공도(degree of vacuum)를 형성한다. 따라서 단열공간(301)에서 기체에 의한 열전도가 차단된다.
아우터 쉘(300)의 외면은 외부 환경에 노출된다. 외부에서 전달된 열에너지에 의해 아우터 쉘(300)의 온도가 상승하더라도, 단열공간(301)에서 기체의 대류 및 전도에 의한 열전달이 차단된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 단열공간(301)에 단열재(400)가 구비된다. 단열재(400)는 이너 쉘(200)로의 열 유입을 차단하는 구성이다. 단열재(400)는 이너 쉘(200)의 외면을 덮는 형태를 형성한다. 단열재(400)는 아우터 쉘(300)의 내면과는 이격된다.
일 예로, 단열재(400)는 복수의 스페이서(410) 및 복수의 포일(420)을 포함할 수 있다. 스페이서(410)는 유리솜으로 이루어질 수 있다. 포일(420)은 알루미늄 포일(420)(aluminium foil)로 이루어질 수 있다. 스페이서(410)들과 포일(420)들은 서로 번갈아 적층된 구조를 형성한다.
단열공간(301)의 10-2Pa에서 10-5Pa까지의 진공도는 단열공간(301)에서 기체의 열전도를 효과적으로 방지하지만, 단열공간(301)에서 복사 열전달(radiation heat transfer)을 차단하지 못할 수 있다. 이에 따라, 단열재(400)는 아우터 쉘(300)로부터의 적외 방사(infrared radiation)의 95~98%를 역반사하여 이너 쉘(200)로의 복사 열전달을 최소화하게 된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 지지대(600)는 제1 지지대(610) 및 제2 지지대(620)를 포함한다. 도 3, 도 4 및 도 6에는 충전냉매(202)의 수위를 명확하게 하기 위해 제1 지지대(610)의 도시를 생략하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 지지대(610)는 밀폐공간(201)에서 이너모스트 쉘(100)과 이너 쉘(200)을 연결한다. 제1 지지대(610)는 쉘 지지대(611) 및 헤드 지지대(612)를 포함한다.
쉘 지지대(611)는 밀폐공간(201)에서 이너모스트 쉘(100)의 실린더형 쉘(110)과 이너 쉘(200)의 실린더형 쉘(210)을 연결한다. 쉘 지지대(611)는 바(bar) 형태를 형성할 수 있다. 쉘 지지대(611)는 복수로 구비될 수 있다. 복수의 쉘 지지대(611)는 원주방향을 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
헤드 지지대(612)는 밀폐공간(201)에서 이너모스트 쉘(100)의 반구형 헤드(120)와 이너 쉘(200)의 반구형 헤드(220)를 연결한다. 헤드 지지대(612)는 바(bar) 형태를 형성할 수 있다.
기체저장공간(101)의 압력에 의해 이너모스트 쉘(100)에 생성된 응력은 제1 지지대(610)를 통해 이너 쉘(200)로 분산된다. 따라서 기체저장공간(101)의 압력에 의한 이너모스트 쉘(100)의 변형이 억제된다.
제1 지지대(610)는 섬유강화플라스틱(fiber reinforced plastics)으로 이루어진다. 일 예로, 제1 지지대(610)는 GFRP(glass fiber reinforced plastic)로 이루어진다.
알루미늄의 열전도율은 191kcal/mh℃이다. 이에 반해, GFRP의 열전도율은 0.24kcal/mh℃로서, 알루미늄의 열전도율 대비 0.12%를 나타낸다. 따라서 밀폐공간(201)에서 제1 지지대(610)를 통한 열전도가 최소화된다.
또한, 스테인리스의 열전도율은 13.97kcal/mh℃이다. 이에 반해, GFRP의 열전도율은 0.24kcal/mh℃로서, 스테인리스의 열전도율 대비 1.7%를 나타낸다. 따라서 밀폐공간(201)에서 제1 지지대(610)를 통한 열전도가 최소화된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 지지대(620)는 단열공간(301)에서 이너 쉘(200)과 아우터 쉘(300)을 연결한다. 제2 지지대(620)는 쉘 지지대(621) 및 헤드 지지대(622)를 포함한다.
쉘 지지대(621)는 단열공간(301)에서 이너 쉘(200)의 실린더형 쉘(110)과 아우터 쉘(300)의 실린더형 쉘(210)을 연결한다. 쉘 지지대(621)는 바(bar) 형태를 형성할 수 있다. 쉘 지지대(621)는 복수로 구비될 수 있다. 복수의 쉘 지지대(621)는 원주방향을 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
헤드 지지대(622)는 단열공간(301)에서 이너 쉘(200)의 반구형 헤드(120)와 아우터 쉘(300)의 반구형 헤드(220)를 연결한다. 헤드 지지대(622)는 바(bar) 형태를 형성할 수 있다.
기체저장공간(101)의 압력에 의해 이너모스트 쉘(100)에 생성된 응력은 제1 지지대(610) 및 제2 지지대(620)를 통해 이너 쉘(200) 및 아우터 쉘(300)로 분산된다. 따라서 기체저장공간(101)의 압력에 의한 이너모스트 쉘(100)의 변형이 억제된다.
제2 지지대(620)는 섬유강화플라스틱(fiber reinforced plastics)으로 이루어진다. 일 예로, 제2 지지대(620)는 GFRP(glass fiber reinforced plastic)로 이루어진다.
알루미늄의 열전도율은 191kcal/mh℃이다. 이에 반해, GFRP의 열전도율은 0.24kcal/mh℃로서, 알루미늄의 열전도율 대비 0.12%를 나타낸다. 따라서 단열공간(301)에서 제2 지지대(620)를 통한 열전도가 최소화된다.
또한, 스테인리스의 열전도율은 13.97kcal/mh℃이다. 이에 반해, GFRP의 열전도율은 0.24kcal/mh℃로서, 스테인리스의 열전도율 대비 1.7%를 나타낸다. 따라서 단열공간(301)에서 제2 지지대(620)를 통한 열전도가 최소화된다.
한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해 기체저장용기(10)에 수소 기체가 저장되는 경우를 예로 들어 종래의 용기와 본 발명의 실시예들에 따른 기체저장용기(10)와 비교하며 설명한다. 즉, 기체저장용기(10)에 저장되는 기체는 수소이며, 기체저장물질(102)은 수소저장물질일수 있고, 충전냉매(202)는 액체 질소일 수 있다.
시스템 중량당 수소저장용량(system gravimetric capacity)의 산업표준을 충족하려면, TypeⅣ 압력용기의 내부 압력을 70MPa(700bar)로 높여야 한다. 그러나 수소의 압축에 필요한 에너지는 가스 에너지 함량의 약 10%로, 수소를 압축하여 저장하는데 상당한 에너지가 소요되는 문제가 있다.
그리고 수소를 포함한 모든 가스는 압축시 열을 발생시키므로, TypeⅣ 압력용기는 압축 충전시 탱크가 과열되지 않도록 미리 가스를 냉각시켜야 한다. 그러나 사전 냉각에 1.8~3.6 wt%의 에너지가 소요되는 문제가 있다.
또한, 종래 TypeⅣ 압력용기는 700bar의 기체저장용기(10)가 폭발할 경우 수소 자동차에 승차한 승객이 매우 위험할 수 있다.
그리고 종래 TypeⅣ 압력용기는 압력용기가 700bar의 압력을 유지하려면 상당한 양의 탄소 섬유를 사용해야 하므로, 압력 용기의 하중이 대폭 증가하고 압력 용기의 생산비용이 증가하는 문제가 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)와 종래 TypeⅣ 압력용기의 무게(weight)를 비교한 그래프이다.
도 7에서 R141, R146, R151, R156, R161, R166은 제올라이트(zeolites), 활성탄소(activated carbon), 다공성 탄소(porous carbon), 다공성 그래핀(3차원 그래핀), 금속유기골격체(metal organic frameworks(MOFs)) 등 기체저장물질(102)을 서로 다르게 적용한 기체저장용기(10)를 의미한다. 도 7에서 R166-CF는 이너모스트 쉘(100)을 HDPE 재질의 라이너 및 섬유강화 복합재료로 제조한 기체저장용기(10)를 의미한다. 도 7에서 TypeⅣ는 종래 TypeⅣ 압력용기를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)는 수소를 이너모스트 쉘(100) 내부의 기체저장물질(102)에 저장하기 위해 최대 80bar의 압력만이 요구된다. 따라서, 종래 TypeⅣ 압력용기에 필요한 압력보다 9배 정도 낮기 때문에 기체저장용기(10)의 폭발 위험이 상당히 감소하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)는 라이너 위에 탄소섬유나 유리섬유를 감아서 제작하는 종래 TypeⅣ 압력용기 대비 재료비가 30~50% 정도 감소하게 된다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)는 종래 TypeⅣ 압력용기 대비 시스템 하중이 대략 50~60% 정도로 감소할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)는 종래 TypeⅣ 압력용기 대비 시스템 중량당 수소저장용량(system gravimetric capacity)이 향상된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기체저장공간(101)에 수소를 흡착하는 다공성(porosity) 물질로 이루어진 기체저장물질(102)(gas storage materials)이 충전됨으로써, 기존 가압 기체 방식의 기체저장용기(10)에 비해 낮은 압력 범위에서 사용 가능하면서, 기체저장용기(10)의 무게가 감소하고, 시스템 중량당 수소저장용량(system gravimetric capacity)이 향상되도록 이루어지는 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 이너모스트 쉘(100)과 이너 쉘(200) 사이에 충전냉매(202)가 충전되고, 이너 쉘(200)과 아우터 쉘(300) 사이는 진공을 형성하며, 단열재(400)가 이너 쉘(200)의 외면을 덮음으로써, 기체저장공간(101)으로의 외부 열에너지 유입을 차단하도록 이루어지는 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)를 제공할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 의하면, 이너모스트 쉘(100), 이너 쉘(200) 및 아우터 쉘(300)은 알루미늄(aluminum) 재질 또는 스테인리스(stainless) 재질로 이루어지고, 제1 지지대(610) 및 제2 지지대(620)는 섬유강화 플라스틱(fiber reinforced plastics)으로 이루어짐으로써, 기체저장용기(10)의 구조적 강성을 유지하면서도 열전도(heat conduction)에 의한 기체저장공간(101)으로의 외부 열에너지 유입을 차단하도록 이루어지는 기체저장물질(102)이 삽입된 기체저장용기(10)를 제공할 수 있게 된다.
한편, 도 2 내지 도 4를 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체저장용기(10)는 이너모스트 쉘(100), 이너 쉘(200) 및 아우터 쉘(300)를 포함하여 삼중벽 구조로 구비될 수 있다.
즉, 이너모스트 쉘(100)은 내부에 기체저장공간(101)이 형성되며, 기체저장공간(101)은 1차공간을 형성하며, 1차공간에 기체 및 기체저장물질(102)이 배치될 수 있다.
이너 쉘(200)은 이너모스트 쉘(100)의 외면과 사이에 밀폐공간(201)을 형성하며, 밀폐공간(201)은 2차공간을 형성하고, 2차공간에 충전냉매(202)가 배치될 수 있다.
아우터 쉘(300)은 이너 쉘(200)의 외면과 사이에 단열공간을 형성하며, 단열공간(301)은 3차공간을 형성하고, 3차공간에 단열재(400)가 배치될 수 있다.
다시 말하자면, 기체저장용기(10)는 삼중벽 구조로 이너모스트 쉘(100)이 1차벽, 이너 쉘(200)이 2차벽 및 아우터 쉘(300)이 3차벽을 이룰 수 있고, 기체저장공간(101)이 1차공간, 밀폐공간(201)이 2차공간 및 단열공간(301)이 3차공간을 이룰 수 있다.
또한, 이너모스트 쉘(100)로 구성된 공간의 내용적은 10mL 내지 300L로 구비될 수 있다. 이에 따라, 기체저장용기(10)의 구조적 안전성을 최대한 확보하면서 기체저장용기(10)의 무게를 최소화할 수 있어 운반 및 보관에 용이할 수 있으며, 기체저장용기(10)의 제작비용도 최소화 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 기체저장용기
100 : 이너모스트 쉘 500 : 노즐
101 : 기체저장공간 600 : 지지대
102 : 기체저장물질 610 : 제1 지지대
200 : 이너 쉘 611 : 쉘 지지대
201 : 밀폐공간 612 : 헤드 지지대
202 : 충전냉매 620 : 제2 지지대
300 : 아우터 쉘 621 : 쉘 지지대
301 : 단열공간 622 : 헤드 지지대
400 : 단열재
410 : 스페이서
420 : 포일
110,210,310 : 실린더형 쉘
120,220,320 : 반구형 헤드

Claims (14)

  1. 기체가 저장되는 기체저장공간을 형성하는 이너모스트 쉘(innermost shell)을 포함하고,
    상기 기체저장공간에 기체저장물질(hydrogen storage materials)이 충전된 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기체저장물질은 기체를 흡착하는 다공성(porosity) 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이너모스트 쉘의 외면과 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 이너모스트 쉘을 에워싸는 이너 쉘(inner shell)을 더 포함하고,
    상기 기체저장공간의 압력이 소정압력 이하인 상태에서, 상기 기체저장공간의 온도가 충전냉매의 기화점을 유지하도록 상기 밀폐공간에 상기 충전냉매가 충전된 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이너 쉘에 전달된 열에너지를 상기 충전냉매의 증발잠열(heat of vaporization)에 의해 흡수하도록 상기 충전냉매는 상기 밀폐공간에서 기체 상태(phase variation)로 상변이 가능한 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 이너 쉘의 외면과 사이에 단열공간을 형성하도록 상기 이너 쉘을 에워싸는 아우터 쉘(outer shell)을 더 포함하고,
    상기 단열공간에서 기체에 의한 열전도를 차단하도록 상기 단열공간은 진공을 형성하는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이너 쉘의 외면을 덮으면서 상기 아우터 쉘의 내면과는 이격된 단열재가 상기 단열공간에 구비되는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이너모스트 쉘과 상기 이너 쉘은 상기 밀폐공간에서 제1 지지대로 연결되고,
    상기 이너 쉘과 상기 아우터 쉘은 상기 단열공간에서 제2 지지대로 연결되고,
    상기 이너모스트 쉘, 상기 이너 쉘 및 상기 아우터 쉘은 알루미늄(aluminum) 재질 또는 스테인리스(stainless) 재질로 이루어지고,
    상기 제1 지지대 및 상기 제2 지지대는 섬유강화 플라스틱(fiber reinforced plastics)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이너모스트 쉘과 상기 이너 쉘은 상기 밀폐공간에서 제1 지지대로 연결되고,
    상기 이너 쉘과 상기 아우터 쉘은 상기 단열공간에서 제2 지지대로 연결되고,
    상기 이너모스트 쉘은 비금속재의 라이너와, 상기 라이너의 외면에 와인딩(winding)된 섬유강화 복합재료(fiber reinforced composite material)를 포함하고,
    상기 이너 쉘 및 상기 아우터 쉘은 알루미늄(aluminum) 재질 또는 스테인리스(stainless) 재질로 이루어지고,
    상기 제1 지지대 및 상기 제2 지지대는 섬유강화 플라스틱(fiber reinforced plastics)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기체는 수소, 헬륨, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 불활성기체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이너모스트 쉘의 외면과 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 이너모스트 쉘을 에워싸는 이너 쉘(inner shell) 및
    상기 이너 쉘의 외면과 사이에 단열공간을 형성하도록 상기 이너 쉘을 에워싸는 아우터 쉘(outer shell)을 더 포함하고,
    상기 기체저장공간은 1차공간을 형성하며, 상기 1차공간에 상기 기체 및 상기 기체저장물질이 배치되며,
    상기 밀폐공간은 2차공간을 형성하며, 상기 2차공간에 상기 이너 쉘로 전달된 열에너지를 흡수하는 충전냉매가 배치되고,
    상기 단열공간은 3차공간을 형성하며, 상기 3차공간에 상기 이너 쉘로 유입되는 열을 차단하는 단열재가 배치되는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이너모스트 쉘의 내용적은 10mL 내지 300L로 구비되는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 기체저장물질은 제올라이트, 활성탄소, 다공성 그래핀(3차원 그래핀) 및 금속유기골격체(MOF)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 충전냉매는 액체 질소(liquid nitrogen), 액체 아르곤(liquid argon), 할로카본계열 냉매, 탄화수소계열 냉매 및 암모니아로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 액화냉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 소정압력은 200 bar 이하로 구비되는 것을 특징으로 하는 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기.
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