▲ 가와사키가 FC EXPO에서 선보인 16만㎥ 급 대형액화수소운반선 모형.

일본 가와사키가 대형액화수소운반선 개발을 통해 액화수소의 수출입 시대의 가능성을 열었다.

일본의 초저온 LNG운반선 전문 건조 기업인 가와사키가 최근 액화수소를 운반하는 설비를 개발했다고 밝혔다.

이번에 기본 승인을 얻은 설비는 1,250㎥의 액체수소를 격납할 수 있는 설비로 이 설비를 2개 탑재한 운반선을 건조하면 길이는 약 100m가 되는 것으로 알려졌다.

가와사키에 따르면 장래 액화수소 사업을 본격화할 경우에는 설비규모가 16만㎥에 이르는 액화수소운반선도 개발할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

가와사키가 2014년 2월에 발표한 액체수소용 화물격납설비는 수소 운반선에 반드시 필요한 설비다. 수소를 운반할 때 기체 상태로는 부피가 커지기 때문에 액화해 약 800분의 1로 수납해야 한다.

액체수소는 –253도로 단열성능이 핵심이다. 이에 가와사키가 개발한 화물격납설비에는 6개의 특징이 있으며, 그 중 5개가 액체수소의 극저온과 관련돼 있는 것으로 알려졌다.

이에 가와사키는 우선 운송 중의 액체수소 증발을 억제하기 위해 진공 단열시스템을 이용하는 것 외에 이중 화물저장조(槽) 구조를 채용했다.

다음으로 화물저장조의 재료로서 열전도율이 낮고, 강도가 높은 유리섬유 강화플라스틱(GFRP)을 채용했다.

이러한 대책을 적용해도 완전한 단열을 실현할 수 없어 소량의 열이 침입해 액체수소를 증발시켜 수소가스(BOG, Boil Off Gas)가 생성된다. 이에 BOG를 내압구조의 화물조 내에 가두는 구조를 만들었다. 이것을 축압방식이라고 가와사키는 밝혔다.

축압방식은 장점도 있다. 설비에서 수소를 빼낼 때 격납설비 내 수소가스를 가압압송하는 것이 가능하다.

다른 특징은 열팽창에 대응하는 것이다. 화물조를 선체와 관계없이 저온 수축할 수 있도록 가로배치식 실린더형의 압력용기로 했다.

마지막으로 화물조가 빈 상태일 때 점검하기 쉽도록 돔을 추가하고 점검용 맨홀을 두어 개방점검이 가능하도록 했다.

액화수소 운반선이 개발될 경우 수소를 자국 외 지역에서 생산해 수입하는 것이 가능해 질 것으로 회사는 보고 있다.

수소 수입과 관련해 가와사키는 2010년에 발표한 경영계획에서 ‘탈이산화탄소 수소 체인’의 구성을 계획하고 있다.

이 계획안은 2012년도에 개시됐으며, 2017년에는 실증을 위해 관계기관과의 연대를 강화한다는 방침이다.

이는 수소생산과 관련되는데 이산화탄소 프리 수소 체인은 수소제조, 수소운송 및 저장, 수소이용 등 3개 부분으로 이뤄져있다.

이 계획에 따르면 수소제조는 호주에서 이뤄진다.

호주에는 풍부한 석탄자원이 있고, 호주의 아연과 갈탄 산출량은 세계 제3위의 규모이다.

갈탄은 수분을 많이 포함하기 때문에 연료로서 이용하기 어려워 호주 내에서 갈탄과 물 등을 반응시켜 수소를 제조한다.

이와 함께 수소생산시 생성되는 이산화탄소를 대기 중에 방출하지 않도록 분리, 회수, 저장(CCS, Carbon dioxide Capture and Storage) 기술을 이용할 계획이다.

호주에서의 수소를 대량으로 운반하기 위해서는 6,000㎞ 이상 운행할 수 있는 수송선이 필요하다.

이에 가와사키의 ‘탈이산화탄소 수소 체인’ 구성계획을 실현시키기 위해서는 대형액화수소운반선의 개발이 핵심이다.

한편 가와사키는 제조부문에서 ‘물 전기분해 수소 제조장치’, 운송 및 저장부문에서 ‘액체수소 운반선’, 액체수소를 배에서부터 내려 ‘액체수소 로딩암’, ‘액체수소 컨테이너’, 수소이용부문에서 ‘수소가스 터빈’, ‘수소가스 엔진’ 등을 생산하는 기업이다.

또한 액화천연가스(LNG)용 격납설비와 운반선을 양산하고 있으며, 저온의 액화가스의 관리, 운반에 전문 기술을 보유한 회사다.

한편 가와사키는 LH₂ 16만㎥ 운반선 모형을 FC EXPO에서 공개한 바 있다.