[월간수소경제 편집부] 도쿄무역엔지니어링(TEN), 가와사키중공업, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA), 일본선박기술연구협회(JSTRA)는 액화수소운반선과 육지를 연결하는 액화수소용 로딩 암을 세계 최초로 개발했다고 지난 18일 발표했다. 이번 개발은 일본 정부의 SIP(전략적 이노베이션 창조 프로그램, Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program)의 일환으로 추진되었다.

수소는 태양광 및 풍력발전 등의 재생에너지와 마찬가지로 이용 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는다. 이에 따라 최근 일본에서는 수소전기차와 연료전지 발전 등을 보급하기 위한 노력을 추진 중이다.

일본은 수소 공급 비용을 낮추기 위해 호주의 미이용 갈탄을 개질해 수소를 대량으로 생산한 다음 액화수소운반선을 이용해 일본으로 수입할 계획이다. 이 과정에서 발생한 이산화탄소는 CCS 기술로 처리한다. 이와 같은 국제적인 서플라이 체인 구축을 위해 일본은 액화수소운반선 개발 및 액화수소 수입기지 건설을 추진 중이다.

액화수소운반선을 이용한 수소의 해상 운송은 아직 세계적으로도 그 실적이 전무하다. 이에 따라 일본은 선박과 수입기지를 연결하는 데 있어 중요한 설비인 액화수소용 로딩 암을 새롭게 개발했다.

수소는 -252.7℃에서 액화되는데, 이는 산소의 액화 온도(-118.3℃)보다 훨씬 낮다. 따라서 액화수소 이송에 기존의 LNG용 로딩 암을 이용할 경우 배관 표면에 액체산소가 생성되어 화재를 일으킬 가능성이 있다. 이번에 개발된 로딩 암은 진공 이중 단열구조가 적용되어 외관의 표면이 대기온도 수준으로 유지되므로 액체산소가 생성되지 않는다.

또한 자유도가 높은 스위블 조인트를 통해, 선박의 정박 위치에 변동이 생기거나 갑작스럽게 흔들림이 발생하더라도 로딩 암을 안정적으로 접속할 수 있다. 그리고 수소의 분자 크기가 작다는 점을 고려해 수소가 누출되지 않도록 실(seal) 성능을 향상시켰다.

해일 등 긴급 상황 발생 시 로딩 암을 선체에서 빠르게 이탈시킬 수 있다는 점도 중요한 특징 중 하나다. 액화수소 이송 중 위급 상황이 발생했을 때 단시간 내에 배관을 막고 선체로부터 안전하게 배관을 떨어뜨릴 수 있는 장치가 탑재되어 있다.

이번 로딩 암 개발은 LNG용 로딩 암 개발 및 제조와 관련해 다양한 실적을 갖고 있는 TEN과 액화수소 관련 설비 제조에 있어 오랜 노하우를 보유한 가와사키중공업이 담당했다. JSTRA는 다양한 선박 관련 기술을 살려 전체 총괄을 맡았다.

JAXA는 로켓 연료로서의 액화수소 취급 경험을 살려 ‘노시로(能代) 로켓 실험장’에서 해당 로딩 암의 특징인 스위블 조인트 및 긴급이탈장치의 성능 확인 시험을 실시했다. 특히 스위블 조인트의 경우, 40만 회 이상의 반복 회전 동작 시험을 통해 높은 안전성과 내구성을 확인했다.

2020년부터 본격적인 실증에 돌입하는 NEDO 사업 ‘미이용 에너지 유래 수소 서플라이 체인 구축’ 중 액화수소 해상운송 실증에서 해당 로딩 암의 긴급이탈장치에 대한 실증 시험이 진행될 예정이다. 한편으로는 상용화를 위한 규제 개선 및 대형화를 추진함으로써 지속가능한 사회 실현에 기여할 계획이다.