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초경량 수소 저온 탱크 개발 - 수소 연료전지 비행기의 게임 체인저될까?



 (HyPoint and GTL are developing ultra-lightweight cryogenic hydrogen tanks that the partnership promises will radiacally boost the range of clean hydrogen-electric aircraft. Credit: Gloyer-Taylor Laboratories)




(HyPoint's lab validation prototype for its turbo air-cooled fuel cell. Credit: HyPoint)



 항공기는 자동차와 달리 배터리를 탑재하기 어렵습니다. 물론 불가능한 건 아니지만, 에너지 밀도가 낮은 리튬이온 배터리를 이용한 경우 무게가 너무 무거워 항공기로는 효율이 낮을 수밖에 없습니다. 수소 연료 전지가 대안으로 거론되지만, 수소의 폭발 위험성과 함께 수소 저장 탱크의 무게가 약점으로 꼽힙니다. 



 초경량 수소 냉동 탱크를 개발하는 Gloyer-Taylor Laboratories (GTL)사는 수소연료 전지 항공기를 개발하는 HyPoint와 협업 하기로 결정했습니다. 



 수소 저장 탱크는 내부에 저장하는 수소보다 훨씬 무거울 수 있습니다. 수소가 -252.87℃의 극저온 상태에서만 안정적으로 액체 상태로 있을 수 있어 상온에서 보관하기 위해서는 매우 튼튼한 고압 탱크가 필요하기 때문입니다. 심지어 수소의 무게는 탱크의 10-11%에 불과한 경우도 있습니다. 



 GTL이 개발한 흑연 섬유 기반의 초경량 수소 냉동 탱크는 지름 1.2m에 높이 2.4m 크기에도 무게가 12kg에 불과합니다. 물론 상온에서 수소를 저장하지는 못하기 때문에 단열재와 외부 격리 구획, 그리고 냉각 시스템이 필요하지만, 전체 시스템 무게의 50%를 수소로 채울 수 있다는 것이 제조사의 주장입니다. 



 수소의 에너지 저장 밀도가 리튬이온 배터리와는 비교도 안될 만큼 높은데다 연료 전지를 사용할 경우 제트 엔진보다 에너지 효율이 훨씬 우수해 사실 같은 연료를 싣는 제트기보다 훨씬 먼 거리를 비행할 수 있습니다. 물론 이론적으로 그렇다는 이야기이고 아직 이 단계에 도달한 항공기는 없습니다. 



 하이포인트는 최근 수소 비행기를 위한 터보 공냉식 연료 전지 (air-cooled fuel cell)를 개발하고 있는데 여기에 GTL의 수소 연료 탱크를 결합하면 중형 전기 항공기의 비행 거리를 크게 늘릴 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 이 회사는 드 하빌랜드 캐나다의 대쉬-8 Q300 (50-56인승 쌍발 터보프롭 중형 여객기)를 수소 연료전지 비행기로 개조하면 항속 거리를 1,558 km에서 4,488 km으로 크게 늘릴 수 있다고 주장하고 있습니다. 



 물론 이 주장은 검증이 필요합니다. 특히 안전성에 대한 검증이 중요한데, 그 정도 용량의 수소가 한 번에 폭발하면 대형 참사로 번질 가능성이 크기 때문입니다. 경제성에 대한 검증 역시 필요합니다. 과연 수소 연료전지 비행기가 가시적인 성과를 거둘 수 있을지 주목됩니다. 



 참고 



https://newatlas.com/aircraft/hypoint-gtl-lightweight-liquid-hydrogen-tank/


https://www.newswire.com/news/hypoint-dramatically-extends-zero-emission-hydrogen-flight-range-with-21669919
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