기본 콘텐츠로 건너뛰기

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




댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...