그린 수소
수세기 동안 석유, 석탄, 가스는 세계 인구의 사회적 및 경제적 조건의 발전과 개선을 뒷받침해 왔습니다. 반대로, 이러한 화석 연료의 연소는 대기 중 CO₂의 증가를 초래했으며, 이는 기후 변화를 포함하여 지구에 부정적인 결과를 초래했습니다. 그러나 경제의 탈탄소화에 기여할 수 있는 새로운 대안인 그린 수소가 등장하고 있습니다. 수소는 자연에서 가장 풍부한 화학 원소일 뿐만 아니라, 수소의 주요 장점은 연소 시 CO₂가 아니라 수증기만 배출한다는 것입니다. 또한, 가장 널리 사용되는 방법(메탄 개질)과 달리 물의 전기분해(전류를 가하여 물 분자를 분해)로 생산되는 경우에도 이 과정에서 CO₂가 배출되지 않습니다. 그리고 전기가 재생 에너지로 생성되는 경우, 이때 수소를 그린 또는 재생 에너지 수소라고 부릅니다.
비엘레펠트 수소 충전소
기업들은 점점 더 이 청정 재생 에너지의 이점을 활용하고 있습니다. 그 중 하나가 핵 산업의 선도적인 유럽 기업인 Framatome입니다. 23개국에 자회사를 두고 15000명 이상의 직원을 보유한 이 회사는 연간 매출이 EUR3300000000를 넘으며 기술 개발, 혁신, R&D, 경제 탈탄소화에 강력히 전념하고 있습니다.
Framatome Spain의 그린 수소 및 에너지 저장 관리자 Vicente Soler는 “온실가스 감축과 경제의 탈탄소화는 기후 변화 방지를 위해 우리 회사의 최우선 과제입니다. 재생 수소 생산, 저장 및 공급을 위한 기술 및 턴키 프로젝트의 설계와 개발은 Framatome의 핵심 활동입니다.”라고 설명합니다. 실제로 이 회사는 10년 넘게 재생 수소, 에너지 저장 및 Smart Grid 분야에서 기술과 프로젝트를 개발해 왔습니다.
이 기간 동안 Framatome은 특히 모빌리티 부문을 위한 HRS를 포함하여 재생 수소의 생산, 저장 및 공급을 위한 시설을 설계, 개발, 통합 및 시운전했습니다. 모빌리티를 염두에 두고 이 회사는 독일 비엘레펠트 시에서 지속 가능한 버스를 위한 그린 수소 충전소를 개발했습니다. 구체적으로 이 수소 충전소는 1000kg의 수소 저장 용량, 50～500bar의 압축, 그리고 새로운 Mobiel 버스를 위한 350bar의 분배 기능을 갖추고 있으며, 하루 24시간 운영됩니다.
이 수소 버스는 청정하고 지속 가능하며 환경 친화적인 에너지를 사용하여 매일 대기 중으로 이산화탄소가 배출되는 것을 방지합니다. 수소 압축기 이 수소 충전소는 스페인 회사에서 제공한 KS95 수소 압축기가 없었다면 운영될 수 없었습니다.Hiperbaric, 스페인에서 완전히 개발된 기술을 사용하여 국제 시장을 위한 최초의 압축기입니다.
스페인 부르고스에 위치한 Hiperbaric은 처음에는 고압수 사업에 종사했지만 이후 포트폴리오를 다양화하여 수소 관련 솔루션도 제공하고 있습니다. Hiperbaric의 영업 관리자인 Alejandro Blanco는 "화석 연료와 천연가스에 대한 의존도를 줄이기 위해 전 세계적으로 고압 수소 압축에 집중하는 기업은 거의 없습니다. 이는 에너지 벡터로서 수소의 성공을 위한 주요 과제 중 하나입니다."라고 말합니다.
Hiperbaric의 수소 기술 경험은 Framatome의 초기 접촉으로 이어졌습니다. “유체 압축 시스템 분야에서 세계적으로 인정받는 선두 기업으로서 최대 950bar의 수소를 압축할 수 있는 장비를 개발한 우리는 이 회사와 그 역량, 수소 장비에 대해 알아보기 위해 연락을 취했습니다.”라고 Soler는 말합니다. “Hiperbaric 압축기를 인수하기로 한 결정은 간단했습니다. 유체 압축 시장에서 오랜 성공적인 전문성을 갖춘 탄탄한 회사이며, 우리가 찾고 있던 바로 그 장비인 매우 높은 압력까지 수소를 압축할 수 있는 견고한 장비를 개발했습니다.”
수소를 연료 전지 차량에 사용하려면 200～950bar의 매우 높은 압력으로 압축해야 합니다. Blanco는 “Hiperbaric의 압축 기술 솔루션에는 최대 내구성과 안전한 작동을 달성하기 위해 고급 특성을 가진 재료를 사용하는 두 가지 고품질, 탄력적 및 신뢰할 수 있는 구성 요소가 포함되어 있습니다.”라고 설명합니다.
구체적으로, 압축기는 최대 20～40bar의 입구 압력과 최대 950bar의 H₂ 출구 압력을 가진 KS95입니다. 여기에는 2단계 인텐시파이어 실린더, 유압 시스템, 냉장 시스템, 통풍 회로, 공압 회로, 계측 및 제어 패널 등 수소 압축을 위해 특별히 설계된 요소가 포함되어 있습니다. Blanco는 “압축기 유닛의 가장 중요한 구성 요소는 고압 승압기입니다. Hiperbaric 기술은 높은 유압 및 냉각 효율을 가진 2단계 승압기를 기반으로 합니다.”라고 덧붙입니다.
Rockwell 기술의 역할
Hiperbaric은 수년간 가압수 장비에 Rockwell Automation 기술을 사용해 왔으며, 수소 압축기에도 여러 Rockwell 컴포넌트가 포함되어 있습니다. “수소 압축기 생산 프로젝트를 시작하자마자 오랫동안 신뢰해 온 Rockwell Automation에 지원을 요청했습니다. 그들과 협력하는 것이 안심이 됩니다.”
특히 이 프로젝트에서는 매우 불안정한 가스인 수소 압축기에 필수적인 추가 보안 기능을 갖춘 완전한 Rockwell Automation 제어 시스템 솔루션을 선택했습니다. 이와 더불어 Blanco는 “Rockwell 장비를 상호 연결할 수 있는 Rockwell 통신 링을 메인 PLC에서 2차 PLC까지 연결할 수 있습니다. 이는 동일한 장비를 가진 여러 유닛이 있는 네트워크를 관리하는 데 매우 유용합니다. 또한 Rockwell 프로그래밍 환경도 높이 평가합니다.”라며 “특히 사용하기 쉬운 인터페이스와 문의 사항에 대한 신속한 지원이 마음에 듭니다.”라고 덧붙입니다.
이 모든 기술과 고압 시장에서의 Hiperbaric의 경험 덕분에 우리는 가장 효율적인 솔루션을 제공하고 압축된 수소 1kg당 자원 사용량을 줄이는 수소 압축기를 만드는 목표를 더 쉽게 달성할 수 있습니다.”라고 Blanco는 말합니다.
Framatome은 가능한 한 빨리 시설을 가동하고 싶어 했습니다. “이것은 유닛 공급 및 납품 계약을 간소화한 Hiperbaric의 도움과 준비 덕분에 달성되었습니다.”라고 Soler는 말합니다. “신생 산업의 첫 프로젝트에서 Hiperbaric과 같은 경험을 가진 회사와 협력하는 것은 안심할 수 있는 일입니다.”
결론적으로 비엘레펠트 수소 충전소 프로젝트는 Framatome의 재생 수소 로드맵에 있어 중요한 이정표입니다. “이 프로젝트는 Framatome이 턴키 EPC 수소 부문에서 주 계약업체로서 책임을 맡아 진행한 첫 번째 프로젝트이며, 매우 성공적이었다는 점을 기쁘게 생각합니다.”라고 Soler는 말합니다.