가스기술공사, 수소충전소 고질병 '노즐 아이싱' 문제 해결

[에너지신문] 한국가스기술공사는 수소충전소의 고질병인 충전 '노즐 아이싱' 문제를 질소와 자체 개발한 충전 노즐 커버로 해결해 앞으로의 귀추가 주목된다.

노즐 아이싱이 발생하는 원인은 수소 급속 충전 시 자동차의 수소탱크 압력과 온도가 상승하는 수소의 특성을 고려해 국제충전규격인 SAE J2601(수소충전 프로토콜)에서는 안전을 위해 충전 온도를 –40℃~–33℃까지 낮춰 충전하도록 명시하고 있다.

이로 인해 대기 중의 수분이 노즐에 달라붙어 얼어버리는 현상이 발생해 충전 노즐이 탈거되지 않아 녹이는 시간에만 5~10분이 소요되고 있어 수소 차량 구매자들의 불만에 목소리가 높아지고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 각 지역 수소충전소들은 △힘으로 강하게 탈거 △찜질팩 사용 △온수(직접) 사용 △건공기 사용 등 다양한 방법으로 아이싱 문제를 해결하고 있지만 뚜렷한 대책은 없는 실정이다.

강제로 힘으로 충전노즐을 탈거할 경우, 수소 차량의 노즐이 손상될 가능성이 있으며, 운전자가 탑승하고 있을 경우에는 차량의 흔들림으로 인해 민원이 발생할 소지가 충분하다.

문제점 해결방법 중 가장 많이 사용하고 있는 것은 고온의 공기를 이용해 수소 충전 노즐에 직접 분사하는 방법으로 간편하면서 효과적이지만, 연소(폭발)의 3요소인 점화원(스파크), 가연물(수소), 산소(공기)가 동시에 같은 장소에 존재할 경우 폭발의 위험성이 있다. 폭발의 위험성을 줄이기 위해 공기 대신 질소를 사용하는 것이 가장 이상적이나, 질소탱크의 잦은 교체 및 유지비용으로 그동안에는 상용화하기 어려웠다.

이에 한국가스기술공사가 공기 중의 질소를 분리해 사용하는 질소발생장치와 아이싱을 원천적으로 방지할 수 있는 충전 노즐 커버를 개발해 주목을 받고 있다.

20일 가스기술공사의 관계자는 "이 개발품은 폭발 및 화재의 3요소 중 하나인 산소(공기)의 유입을 원천적으로 차단함으로써 수소충전소의 안전성을 확보할 수 있다"라며 "뿐만 아니라 기존 고온의 공기를 사용하는 것 대비 설치 및 운영(전력, 유지보수) 비용이 매우 저렴하고, 구형과 신형 충전 노즐에 적용할 수 있도록 개발돼 편의성을 극대화했다"고 밝혔다.

가스기술공사에 따르면 이번에 공동연구로 개발된 질소발생장치는 공기 중의 질소를 사용함으로써, 질소 농도 98% 이상, 노점 -40℃의 고품질의 질소를 공급할 수 있으며, 기존의 잦은 탱크 교체로 인한 번거로움이 없고, 경제성 또한 탁월하다.

가스기술공사의 관계자는 "아이싱을 방지할 수 있는 충전 노즐 커버의 경우에는 특허 출원이 진행중이며, 대기 중의 수분이 충전 노즐에 달라붙어 어는 현상을 원천적으로 해결할 수 있는 구조로 개발됐다"라며 "실제 현장테스트에서 수소 차량을 연속으로 충전하더라도 한 번에 쉽게 탈거가 되는 성과와 함께 수소 충전소 사업주와 수소 차량 운전자의 만족도도 매우 높은 것으로 나타났다"고 설명했다.

현재 질소발생장치와 충전 노즐 커버는 청주(오창) 수소충전소에 설치돼 운영되고 있으며, 1개월간의 시범운영을 통해 문제점을 보완했고 가스기술공사가 건설 중인 충북 및 경기도권역 수소충전소에 적용할 예정이다.

가스기술공사 관계자는 “수소충전소의 안전성 확보를 통해 공사가 구축한 수소충전소가 세계 표준 모델이 될 수 있도록 노력해 나가겠다”고 밝혔다.