프랑스·독일산 의존 깬다···'전량 수입' 극저온 냉동기 시스템 국산화

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 프랑스, 독일 등의 기업에서 전량 수입해 온 극저온 냉동기 시스템을 국산화하는데 성공했다. 외산을 대체하는 것뿐 아니라 천연가스, 수소가스 등을 선박으로 운반하는 과정에서 효율을 높여 ‘탄소중립’에도 기여할 수 있을 전망이다.

염한길 한국기계연구원 에너지변환기계연구실 박사팀은 국내에서 처음으로 네온가스를 작동유체로 하는 브레이튼 냉동기 시스템 원천기술을 개발하고, 극저온 냉동기 시스템을 직접 구성해 영하 200도의 극저온에서 2㎾ 출력을 달성했다.

브레이튼 극저온 냉동기 시스템을 개발한 연구진.(사진=한국기계연구원)

카타르 등 중동국가에서 수입하는 천연가스를 산지에서 선박까지 기체 상태에서 운반하려면 부피가 액체 대비 600배 수준으로 높다. 따라서 선박을 이용해 한국으로 운반하는 과정에서 이를 액화해 탱크에 보관한다. 다만 이 과정에서 햇빛, 시간 등을 이유로 액체가 증발하고, 증발된 액체는 버려야 했다.

연구팀이 개발한 시스템은 이러한 운반 과정에서 버려지던 액체를 재수집해 액체로 변환해 탱크에 재주입하는데 활용할 수 있다.

최근 정부의 ‘탄소 중립’ 정책 추진으로 수소가스 활용 연구가 이뤄지는 가운데 미래에 수소가스를 호주 등에서 수입해 오는 과정에서도 이를 액화해 친환경 에너지 활용 확대에도 기여할 수 있다. 염한길 박사는 “석유화학공정에서 부산물로 얻는 수소의 양이 적어 물을 전기분해해 수소를 생산하는 것이 필요하나 아직까지 재생에너지서 나오는 전기로 수소를 생산하는데에는 한계가 있다”며 “천연가스처럼 호주 등의 국가에서 수소가스를 액화해서 수입해오는 전략이 경제적일수 있으며, 개발한 시스템이 수소가스를 경제적·친환경으로 운반하는 데 활용할 수 있다”고 했다.

현재 국내 LNG 운반선은 전량 수입해온 10kW급 극저온 냉동기 시스템을 운용하고 있다. 연구팀은 후속 연구를 통해 터보압축기, 극저온 팽창기 등 핵심 기계도 국산화하고 시스템 용량을 출력 10 ㎾까지 향상시켜 상용화를 완성할 계획이다.

염한길 박사는 “이번 시스템은 출력 2㎾ 수준으로 연안을 운행하는 소형 LNG 운송 선박(LNG 캐리어)에 활용 가능하며, LNG 주요 생산지인 중동 지역과 주 수요처인 한국, 일본을 오가는 대형 LNG 이송 선박에 적용하려면 10kW까지 출력을 높여야 한다”며 “개발된 기술을 기반으로 천연가스, 수소가스 액화 효율을 개선해 친환경 에너지 활용을 확대하는 데 기여할 것”이라고 했다.