대규모 액화수소 운송 및 저장을 위한 극저온 재료에 대한 리뷰 = A review of cryogenic materials for large-scale liquid hydrogen transportation and storage

국문 초록 (Abstract)

탄소중립을 위해 수소는 에너지 전환의 핵심 요소로 부상하고 있으며, 지리적 특성에 따라 일부 국가들은 해외에서 액화 수소를 수입해야 할 필요성이 커지고 있습니다. 액화수소(LH2)는 현재의 LNG와 같은 에너지 상품이 될 가능성이 있습니다. 본 리뷰에서는 액화 수소 저장과 운송 시스템을 살펴보고, 이를 위한 재료들의 극저온 환경에서의 기계적 특성과 취성 문제를 다루며, 재료의 미세 구조가 저온 및 수소 환경에서 어떻게 작용하는지 살펴봅니다. 관련 재료로는 알루미늄 합금, 오스테나이트 스테인리스강, 인바 합금, 티타늄 기반 합금, 고엔트로피 합금, 섬유강화플라스틱 등이 있으며 LH2 환경에서 고려해야 할 재료 특성을 조사했습니다. 또한, 에너지 손실을 최소화하기 위한 저장 시설의 단열 성능은 매우 중요하여, 다양한 단열 재료와 단열 시스템 특성에 대해 살펴보았으며, 대규모 액화 수소 저장시설의 구축을 위해 설계 관점에서 재료 거동과 탱크 구조, 경제성 등에 대해 논의하였습니다.

목차 (Table of Contents)

• 초록 i
• ABSTRACT ii
• 목차 iii
• 표 목차 v
• 그림 목차 vi
• Abbreviations vii
• 1.서론(액화 수소 운송 및 저장 인프라의 부재) 1
• 2.LNG 및 LH2 저장 및 운송 시스템 4
• 2.1.해상 선박용 시스템 4
• 2.2.육상 수입 터미널 6
• 3.재료의 취성 7
• 3.1.저온 취성 7
• 3.2.수소 취성 10
• 4.극저온용 재료 15
• 4.1.알루미늄 합금 16
• 4.2.오스테나이트 스테인리스강 18
• 4.3.니켈 기반 합금 23
• 4.4.철 기반 합금 24
• 4.5.티타늄 기반 합금 26
• 4.6.고엔트로피 합금 27
• 4.7.섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, FRP) 29
• 5.극저온 단열 31
• 5.1.단열 재료 32
• 5.2.증발가스(Boil-off gas, BOG) 35
• 6.설계 관점에서 극저온 재료에 관한 논의 37
• 6.1.열 팽창 38
• 6.2.탱크 구조 39
• 6.3.재료 단가 41
• 7.결론 42
• REFERENCES 45