흡착 저장 시스템을 이용하는 극저온 유체의 무배기 충진 기술에 대한 연구

Abstract

최근, 지구 온난화와 탄소 배출 규제로 인해, 극저온 액체 연료의 충진 기술에 대한 중요성이 증가하고 있다. 극저온 액체를 저장 탱크에 충진하는 과정에서 일반적으로 많은 양의 극저온 액체가 기화하여 탱크의 압력이 빠르게 상승한다. 저장 탱크의 압력을 안전한 수준으로 유지하기 위해서 저장 탱크 내부 증기를 배기하게 되고, 이 과정에서 연료의 손실이 발생한다. 극저온 액체의 충진 과정 중 연료의 손실을 막을 수 있는 방법으로는 무배기 충진 기술이 있다. 무배기 충진이란, 극저온 유체를 배기 과정 없이 저장 탱크로 충진하는 것을 말한다. 무배기 충진 과정에서 흡착제의 물리적 흡착 현상을 활용하면, 저장 탱크 내부의 기체를 높은 밀도로 흡착 저장하여 충진 과정에서 발생하는 압력 상승을 억제하고, 무배기 충진이 가능하도록 만들 수 있다. 본 연구에서는 흡착 저장 시스템을 이용하는 액체 질소용 무배기 충진 실험 장치를 개발하여, 무배기 충진 과정에서 각각의 충진 방법에 따른 흡착 저장 시스템의 영향을 실험적으로 확인하였다. 또한, 무배기 충진 과정에서 달성 가능한 최종 충진율을 예측하는 에너지 평형 모델을 제시하고, 목표한 무배기 충진율 달성을 위하여 필요한 흡착 저장 시스템의 조건을 계산하였다.