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KR102740666B1 - Hydrogen storage system for ships - Google Patents

Hydrogen storage system for ships Download PDF

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KR102740666B1
KR102740666B1 KR1020230043684A KR20230043684A KR102740666B1 KR 102740666 B1 KR102740666 B1 KR 102740666B1 KR 1020230043684 A KR1020230043684 A KR 1020230043684A KR 20230043684 A KR20230043684 A KR 20230043684A KR 102740666 B1 KR102740666 B1 KR 102740666B1
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이성욱
이대근
안병준
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이지후
민인구
김현성
김민서
김동건
김수빈
이정언
이지민
오민재
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울산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 액상의 수소를 수용하는 저장공간이 마련된 저장용기와, 저장용기와 연결되며, 저장용기의 저장공간을 진공상태로 감압시켜 액상의 수소 중 일부를 고상의 수소로 생성시키는 고상변환부와, 저장용기에 구비되며, 저장용기에서 생성된 고상의 수소를 분쇄상태에서 와류발생으로 유동화시켜 액상의 수소와 혼합시키는 혼합부 및, 저장공간이 설정된 진공압으로 유지되도록 고상변환부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 선박용 수소저장장치를 제공한다.The present invention provides a hydrogen storage device for a ship, comprising: a storage vessel having a storage space for accommodating liquid hydrogen; a solid-state conversion unit connected to the storage vessel and depressurizing the storage space of the storage vessel to a vacuum state to generate some of the liquid hydrogen into solid-state hydrogen; a mixing unit provided in the storage vessel and fluidizing the solid hydrogen generated in the storage vessel by generating a vortex in a crushed state to mix it with the liquid hydrogen; and a control unit that controls the operation of the solid-state conversion unit so that the storage space is maintained at a set vacuum pressure.

Description

선박용 수소저장장치{Hydrogen storage system for ships}Hydrogen storage system for ships

본 발명은 수소를 슬러시상태로 저장 운반을 가능하게 하는 선박용 수소저장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen storage device for a ship that enables storage and transportation of hydrogen in a slush state.

최근, 화석 연료의 고갈에 따른 대체 에너지의 수급이 절실한 상황에서 향후 수소연료 시장이 확대될 것으로 예측되고 있다.Recently, with the depletion of fossil fuels and the urgent need for alternative energy sources, the hydrogen fuel market is expected to expand in the future.

이에 따라, 수소의 저장 및 운송과 관련된 기술이 다양하게 개발되고 있는 실정이다.Accordingly, various technologies related to hydrogen storage and transportation are being developed.

이러한, 수소는 기체나 액체 어떤 형태로든 저장이 가능하지만, 저장 및 운송의 관점에서 보았을 때 상대적으로 에너지 밀도와 수송 효율이 높은 액화수소가 유리하다.Hydrogen can be stored in either gas or liquid form, but from the perspective of storage and transportation, liquid hydrogen is advantageous due to its relatively high energy density and transportation efficiency.

그러나, 액화수소는 비점이 약 -253℃인 초저온 유체이고, 비중은 액화천연가스(LNG)의 약 1/6 수준으로 작아 체적당 증발률(BOR; Boil Off Rate)이 액화천연가스의 약 10배에 달할 정도로 높으므로, 운송 시 탱크 내부에 저장된 액화수소가 자연 기화하여 다량의 증발가스(BOG; Boil Off Gas)가 생성될 수 밖에 없다.However, liquefied hydrogen is an ultra-low temperature fluid with a boiling point of approximately -253℃, and its specific gravity is only about 1/6 of that of liquefied natural gas (LNG), so its boil-off rate (BOR) per volume is about 10 times that of liquefied natural gas. Therefore, when transported, the liquefied hydrogen stored inside the tank will naturally vaporize, generating a large amount of boil-off gas (BOG).

따라서, 수소 운반선의 저장탱크에 액화수소로 저장할 경우 단열성능을 높이기 위해 저장탱크의 단열 두께가 두꺼워져야 함으로써, 공간활용성이 낮아짐과 더불어 저장탱크의 제조에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.Therefore, when storing liquefied hydrogen in a storage tank of a hydrogen carrier, the insulation thickness of the storage tank must be thickened to improve insulation performance, which reduces space utilization and increases the cost of manufacturing the storage tank.

이러한, 문제점을 해결하고자 액화수소를 동결 융해법으로 슬러시화하여 저장하는 방안이 제시되고 있으나, 저장된 수소 중 고상의 수소 비율이 낮아 수소 저장량을 크게 증대시키는데 한계가 있어 경제성이 높지 않은 바, 이를 보완할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.To solve these problems, a method of storing liquefied hydrogen by freezing and thawing has been proposed. However, since the proportion of solid hydrogen in the stored hydrogen is low, there is a limit to significantly increasing the amount of hydrogen stored, and thus, it is not economically feasible. Therefore, a technology that can complement this is required.

이러한, 선박의 액화수소를 저장하는 장치에 대한 관련기술은, 대한민국 등록특허공보 제10-2467266호(2022.11.15)에 제시된다.The related technology for a device for storing liquid hydrogen in a ship is presented in Korean Patent Publication No. 10-2467266 (November 15, 2022).

본 발명은, 액상의 수소와 고상의 수소가 혼합된 슬러시화된 상태로 수소를 저장할 때 고상의 수소비율을 최대화하여 수소 저장량 증대시키고, 증발가스 발생은 최소화할 수 있는 선박용 수소저장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide a hydrogen storage device for a ship, which can increase the hydrogen storage capacity by maximizing the solid-state hydrogen ratio when storing hydrogen in a slushy state in which liquid hydrogen and solid-state hydrogen are mixed, and minimize the generation of evaporation gas.

본 발명은, 액상의 수소를 수용하는 저장공간이 마련된 저장용기와, 상기 저장용기와 연결되며, 상기 저장용기의 저장공간을 진공상태로 감압시켜 액상의 수소 중 일부를 고상의 수소로 생성시키는 고상변환부와, 상기 저장용기에 구비되며, 상기 저장용기에서 생성된 고상의 수소를 분쇄상태에서 와류발생으로 유동화시켜 액상의 수소와 혼합시키는 혼합부 및, 상기 저장공간이 설정된 진공압으로 유지되도록 고상변환부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 선박용 수소저장장치를 제공한다.The present invention provides a hydrogen storage device for a ship, comprising: a storage vessel having a storage space for accommodating liquid hydrogen; a solid-state conversion unit connected to the storage vessel and depressurizing the storage space of the storage vessel to a vacuum state to generate some of the liquid hydrogen into solid-state hydrogen; a mixing unit provided in the storage vessel and fluidizing the solid hydrogen generated in the storage vessel by generating a vortex in a crushed state to mix it with the liquid hydrogen; and a control unit that controls the operation of the solid-state conversion unit so that the storage space is maintained at a set vacuum pressure.

또한, 상기 저장용기는 바이로브 형태를 가질 수 있다.Additionally, the storage container may have a vibro-shaped form.

또는, 상기 고상변환부는 진공펌프 일 수 있다.Alternatively, the solid-state converter may be a vacuum pump.

또한, 상기 혼합부는 상기 저장공간에서 회전되도록 상기 저장용기에 연결되며, 교반날개가 구비되는 교반축과, 상기 교반축과 연결되며, 상기 교반축이 회전되도록 구동력을 발생시키는 구동수단을 포함할 수 있다.In addition, the mixing unit may include a stirring shaft that is connected to the storage container so as to rotate in the storage space, and has stirring blades, and a driving means that is connected to the stirring shaft and generates a driving force so that the stirring shaft rotates.

또한, 상기 교반축은 상기 저장용기에 상호 이격되게 복수로 구비될 수 있다.Additionally, the stirring shafts may be provided in multiple numbers spaced apart from each other in the storage container.

또한, 상기 제어부는 상기 저장공간의 압력을 측정하는 압력센서를 더 구비하며, 상기 제어부는 상기 압력센서에서 측정된 압력수치를 입력받은 후 상기 저장공간을 52.82Torr 이하의 진공압으로 유지되도록 고상변환부를 작동시킬 수 있다.In addition, the control unit further comprises a pressure sensor for measuring the pressure of the storage space, and the control unit can operate the solid-state converter to maintain the storage space at a vacuum pressure of 52.82 Torr or less after receiving the pressure value measured by the pressure sensor.

본 발명에 따른 선박용 수소저장장치는, 선박에 액상의 수소를 수용한 저장용기가 구비되고, 제어부에 의해 제어되는 고상변환부가 액상의 수소에서 고상의 수소를 안정적으로 생성시키며, 혼합부는 생성된 고상의 수소를 분쇄상태로 유동화시켜 액상의 수소와 안정적으로 혼합된 슬러시화 상태가 되게 하는 바, 저장용기 내 고상의 수소 혼합비율이 최대화되게 하면서 수소의 밀도와 열용량 증가로 수소 저장용량 및 장주기 저장에 유리해지며, 고상의 수소를 통해 증발가스 발생을 최소화할 수 있게 된다.A hydrogen storage device for a ship according to the present invention comprises a storage vessel containing liquid hydrogen, a solid-state conversion unit controlled by a control unit stably generates solid-state hydrogen from the liquid-state hydrogen, and a mixing unit fluidizes the generated solid-state hydrogen into a pulverized state to form a slushy state in which it is stably mixed with liquid-state hydrogen, thereby maximizing the mixing ratio of solid-state hydrogen in the storage vessel while increasing the density and heat capacity of hydrogen, which is advantageous for hydrogen storage capacity and long-term storage, and minimizing the generation of evaporative gases through the solid-state hydrogen.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 수소저장장치를 나타낸 구성 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 저장용기의 평면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a hydrogen storage device for a ship according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a plan view of the storage container illustrated in Figure 1.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be interpreted as limited to their usual or dictionary meanings, and should be interpreted as meanings and concepts that conform to the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain his own invention in the best way.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 수소저장장치는, 저장용기(100)와, 고상변환부(200)와, 혼합부(300), 및 제어부(400)를 포함할 수 있다. 이러한, 상기 저장용기(100)와, 고상변환부(200)와, 혼합부(300), 및 제어부(400)는 선박(미도시)에 구비될 수 있으며, 보다 구체적으로는 수소 운반선에 액상의 수소를 저장하는 수단으로 구비될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a hydrogen storage device for a ship according to one embodiment of the present invention may include a storage container (100), a solid-state conversion unit (200), a mixing unit (300), and a control unit (400). The storage container (100), the solid-state conversion unit (200), the mixing unit (300), and the control unit (400) may be installed in a ship (not shown), and more specifically, may be installed as a means for storing liquid hydrogen in a hydrogen carrier.

상기 저장용기(100)는 액상의 수소를 공급받아 저장하는 부분이다. 이러한, 저장용기(100)는 액상의 수소를 수용하는 저장공간(100a)이 구비될 수 있다.The above storage container (100) is a part that supplies and stores liquid hydrogen. The storage container (100) may be provided with a storage space (100a) that accommodates liquid hydrogen.

그리고, 상기 저장용기(100)는 외부에서 저장공간(100a)으로 액상의 수소를 공급받을 수 있도록 개폐가능한 공급구(110)가 구비될 수 있다.In addition, the storage container (100) may be equipped with an openable supply port (110) so that liquid hydrogen can be supplied from the outside to the storage space (100a).

여기서, 상기 저장용기(100)는 과냉각(-259℃)된 액상의 수소를 수용한 상태에서 외부에서 열유입을 최소화할 수 있도록 단열 구조로 구비될 수 있다. 일예로 저장용기(100)는 내벽과 외벽으로 구성된 이중벽 구조를 가지며, 내벽과 외벽 사이에 단열재가 구비되거나 내벽과 외벽 사이를 진공으로 유지시킨 구조로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 않고 공지의 단열 구조를 가지는 단열탱크 형태로 구비될 수 있음은 물론이다. 이때, 일 예로 내벽은 스테인리스강으로 적용되고, 외벽은 강철로 적용되며, 단열재는 에어로젤 블랑켓으로 적용될 수 있다.Here, the storage container (100) may be provided with an insulating structure so as to minimize heat inflow from the outside while containing supercooled (-259°C) liquid hydrogen. For example, the storage container (100) may have a double-wall structure consisting of an inner wall and an outer wall, and may be provided with an insulating material between the inner wall and the outer wall or may be formed with a structure in which a vacuum is maintained between the inner wall and the outer wall. However, the storage container is not limited thereto and may be provided in the form of an insulating tank having a known insulating structure. In this case, for example, the inner wall may be applied with stainless steel, the outer wall may be applied with steel, and the insulating material may be applied with an aerogel blanket.

또한, 상기 저장용기(100)는 선박에 구비시, 공간효율을 높여 액상의 수소를 저장할 수 있는 용량이 최대화되면서 수용된 액상의 수소가 혼합부(300)에 의해 내부에서 유동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 형태로 구비될 수 있다. 즉, 저장용기(100)는 원호 형상의 횡단면을 가지는 2개의 원통형 몸통을 가로로 평행하게 조합시킨 형태인 바이로브(Bilobe) 탱크 형태로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 않음은 물론이다.In addition, the storage container (100) may be provided in a form such that, when installed on a ship, the storage capacity for liquid hydrogen is maximized by increasing space efficiency, while the stored liquid hydrogen can be stably flowed internally by the mixing unit (300). That is, the storage container (100) may be formed in the form of a Bilobe tank, which is a form in which two cylindrical bodies having an arc-shaped cross-section are combined horizontally in parallel, but of course, the present invention is not limited thereto.

상기 고상변환부(200)는 상기 저장용기(100)에 수용된 액상의 수소 중 일부를 고상의 수소로 변환시키는 부분이다. 이러한, 고상변환부(200)는 저장용기(100)의 저장공간(100a)을 감압시켜 진공상태가 되게 함으로써, 저장용기(100)에 수용된 액상의 수소도 압력 및 온도가 낮아지면서 액상의 수소 중 일부, 보다 상세하게는 액상의 수소 표층에서 고상의 수소로 상변화되도록 유도하게 된다. 여기서, 상기 고상변환부(200)는 진공펌프 일 수 있으며, 진공펌프는 별도의 연결배관(200a)을 통해 저장공간(100a)과 연통되게 구비될 수 있다.The above solid-state conversion unit (200) is a unit that converts some of the liquid hydrogen contained in the storage container (100) into solid hydrogen. The solid-state conversion unit (200) depressurizes the storage space (100a) of the storage container (100) to a vacuum state, thereby causing some of the liquid hydrogen contained in the storage container (100) to change into solid hydrogen as the pressure and temperature decrease, more specifically, the liquid hydrogen surface layer changes into solid hydrogen. Here, the solid-state conversion unit (200) may be a vacuum pump, and the vacuum pump may be provided to be connected to the storage space (100a) through a separate connecting pipe (200a).

이러한, 상기 고상변환부(200)는 저장공간(100a)과 연통되도록 저장용기(100)에 연결될 수 있다. 그리고, 고상변환부(200)는 이후 설명될 제어부(400)와 연결되어, 제어부(400)로부터 제어신호를 전달받아 작동하면서 저장공간(100a)을 설정된 압력이하로 유지되게 한다. 이때, 고상변환부(200)는 제어부(400)와 케이블과 같은 유선수단 또는, 와이파이나 블루투스 또는 적외선통신과 같은 무선수단을 통해 연결되어 선박 상에서 설치위치에 상관없이 제어부(400)로부터 제어신호를 안정적으로 전달받을 수 있다.The solid-state conversion unit (200) may be connected to the storage container (100) so as to be in communication with the storage space (100a). In addition, the solid-state conversion unit (200) is connected to the control unit (400) to be described later, and operates by receiving a control signal from the control unit (400) to maintain the storage space (100a) below the set pressure. At this time, the solid-state conversion unit (200) is connected to the control unit (400) via a wired means such as a cable, or a wireless means such as Wi-Fi, Bluetooth, or infrared communication, so that the control signal can be stably transmitted from the control unit (400) regardless of the installation location on the ship.

상기 혼합부(300)는 상기 저장용기(100)에서 고상변환부(200)에 의해 생성된 고상의 수소를 분쇄상태에서 유동시켜 액상의 수소와 혼합이 이루어지게 하는 부분이다. 즉, 혼합부(300)는 저장용기(100)에 액상의 수소와 고상의 수소가 혼합된 슬러시화 상태가 되게 한다. 여기서, 혼합부(300)는 저장용기(100) 내 액상의 수소 표층에서 생성된 고상의 수소를 분쇄시킨 후 와류를 통해 유동이 이루어지게 하는 바, 심층에 위치하는 액상의 수소와 안정적인 혼합이 이루어지게 하면서 저장용기(100) 내 고상의 수소비율을 최대화할 수 있게 한다.The above mixing unit (300) is a part that causes the solid-phase hydrogen generated by the solid-phase conversion unit (200) in the storage container (100) to flow in a pulverized state so that it can be mixed with the liquid-phase hydrogen. That is, the mixing unit (300) causes the liquid-phase hydrogen and the solid-phase hydrogen in the storage container (100) to be in a slushy state in which they are mixed. Here, the mixing unit (300) causes the solid-phase hydrogen generated in the liquid-phase hydrogen surface layer in the storage container (100) to be pulverized and then to flow through a vortex, thereby allowing stable mixing with the liquid-phase hydrogen located at the depth, while maximizing the solid-phase hydrogen ratio in the storage container (100).

그리고, 상기 혼합부(300)는 생성된 고상의 수소를 액상의 수소와 혼합된 슬러시화가 이루어지게 할 때, 대략적으로 50:50의 비율까지 혼합상태가 가능하도록 저장용기(100) 내 표층에서 생성된 고상의 수소 분쇄 및 표층에서 분쇄된 고상의 수소가 심층으로 안정적인 유동이 이루어지게 한다.And, when the above mixing unit (300) causes the solid hydrogen generated to be mixed with liquid hydrogen to form a slush, the solid hydrogen generated at the surface layer of the storage container (100) is crushed so that a mixing state of approximately 50:50 is possible, and the solid hydrogen crushed at the surface layer is stably flowed to the depth.

이같이, 상기 혼합부(300)는 저장용기(100)에서 고상변환부(200)를 통해 생성된 고상의 수소가 분쇄상태로 유동되게 하면서 액상의 수소와 안정적인 혼합상태가 되게 하는 바, 밀도는 15% 이상, 열용량은 18%이상 증가시켜 수소의 저장용량을 최대화시킴과 더불어 장주기 저장을 가능하게 한다. 또한, 상기 혼합부(300)를 통해 고상의 수소 비율이 최대화됨에 따라 고상의 수소 고유의 융해열을 통해 저장용기(100)의 내부로 유입되는 열을 흡수하여 증발가스(BOG) 발생을 최소화할 수 있게 한다. 이같이, 혼합부(300)가 고상의 수소를 분쇄시킨 상태로 액상의 수소와 안정적인 혼합이 이루어지면서 저장용기(100)의 내부로 유입되는 열을 고상의 수소에서 흡수하게 되는 바, 저장용기(100)의 최소 단열성능을 보장하기 위한 두께도 최소화할 수 있어 제조비용도 절감할 수 있게 된다.In this way, the mixing unit (300) causes the solid-state hydrogen generated through the solid-state conversion unit (200) in the storage container (100) to flow in a pulverized state while being stably mixed with the liquid hydrogen, thereby increasing the density by 15% or more and the heat capacity by 18% or more, thereby maximizing the storage capacity of hydrogen and enabling long-term storage. In addition, as the solid-state hydrogen ratio is maximized through the mixing unit (300), the heat of fusion inherent in the solid-state hydrogen is absorbed, thereby minimizing the generation of vaporized gas (BOG). In this way, as the mixing unit (300) pulverizes the solid-state hydrogen and stably mixes it with the liquid hydrogen, the heat introduced into the storage container (100) is absorbed by the solid-state hydrogen, thereby minimizing the thickness for ensuring the minimum insulation performance of the storage container (100), thereby reducing the manufacturing cost.

이러한, 상기 혼합부(300)는 저장용기(100)에 구비될 수 있으며, 교반축(310)과, 구동수단(320)을 포함할 수 있다.The above mixing unit (300) may be provided in a storage container (100) and may include a stirring shaft (310) and a driving means (320).

상기 교반축(310)은 저장용기(100)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이때, 교반축(310)은 저장용기(100)의 상단에 회전가능하게 연결된 상태로 저장용기(100)의 저장공간(100a)에 배치되도록 구비될 수 있다.The above stirring shaft (310) may be rotatably connected to the storage container (100). At this time, the stirring shaft (310) may be provided so as to be placed in the storage space (100a) of the storage container (100) while being rotatably connected to the upper end of the storage container (100).

이러한, 상기 교반축(310)은 회전시 저장용기(100) 내 액상의 수소 표층에서 생성된 고상의 수소를 분쇄시킨 후 와류를 발생시키는 교반날개(311)가 구비될 수 있다. 여기서, 교반날개(311)는 교반축(310)의 길이방향으로 상호 이격되게 복수가 구비되거나 하나의 교반날개(311)가 교반축(310)의 길이방향으로 나선형으로 구비될 수 있다.The stirring shaft (310) may be equipped with stirring blades (311) that generate a vortex after crushing solid hydrogen generated on the liquid hydrogen surface layer in the storage container (100) when rotating. Here, the stirring blades (311) may be equipped in multiple numbers spaced apart from each other in the longitudinal direction of the stirring shaft (310), or one stirring blade (311) may be equipped in a spiral shape in the longitudinal direction of the stirring shaft (310).

그리고, 상기 교반축(310)은 저장용기(100)에 수용된 액상의 수소와 상변화를 통해 생성된 고상의 수소 혼합이 더욱 안정적으로 이루어질 수 있도록 저장용기(100)에 상호 이격되게 복수로 구비될 수 있다.In addition, the stirring shaft (310) may be provided in multiple places in the storage container (100) so that the mixing of the liquid hydrogen contained in the storage container (100) and the solid hydrogen generated through phase change can be more stably achieved.

상기 구동수단(320)은 교반축(310)을 회전시키도록 구동력을 발생시킨다. 이러한, 구동수단(320)은 교반축(310)과 연결될 수 있다. 여기서, 구동수단(320)은 모터와 감속기로 구성된 엑츄에이터일 수 있다.The above driving means (320) generates a driving force to rotate the stirring shaft (310). The driving means (320) may be connected to the stirring shaft (310). Here, the driving means (320) may be an actuator composed of a motor and a reducer.

상기 제어부(400)는 저장용기(100)의 저장공간(100a)을 설정된 진공압으로 유지되도록 고상변환부(200)의 작동을 제어한다. 이러한, 제어부(400)는 고상변환부(200)와 케이블과 같은 유선수단 또는, 와이파이나 블루투스 또는 적외선통신과 같은 무선수단을 통해 연결되어 선박 상에서 설치위치에 상관없이 고상변환부(200)로 안정적인 제어신호 전달이 이루어지게 된다.The above control unit (400) controls the operation of the solid-state converter (200) so that the storage space (100a) of the storage container (100) is maintained at a set vacuum pressure. The control unit (400) is connected to the solid-state converter (200) via a wired means such as a cable or a wireless means such as Wi-Fi, Bluetooth, or infrared communication, so that a stable control signal is transmitted to the solid-state converter (200) regardless of the installation location on the ship.

여기서, 상기 제어부(400)는 저장용기(100)의 저장공간(100a)에 대한 압력을 측정하는 압력센서(410)가 구비될 수도 있다. 이를 통해, 제어부(400)는 압력센서(410)에서 측정된 저장공간(100a)의 압력수치를 입력받은 후 상기 저장공간(100a)이 52.82Torr 이하의 진공압으로 유지되도록 고상변환부(200)의 작동이 이루어지게 한다.Here, the control unit (400) may be equipped with a pressure sensor (410) that measures the pressure of the storage space (100a) of the storage container (100). Through this, the control unit (400) receives the pressure value of the storage space (100a) measured by the pressure sensor (410) and causes the solid-state conversion unit (200) to operate so that the storage space (100a) is maintained at a vacuum pressure of 52.82 Torr or less.

또한, 상기 제어부(400)는 저장공간(100a)의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)가 추가적으로 구비될 수도 있다. 이러한, 온도센서는 측정된 저장공간(100a)의 온도수치를 제어부(400)로 전달하고, 제어부(400)는 입력받은 온도수치에 따라 저장공간(100a)의 진공압이 조절되도록 고상변환부(200)의 작동을 제어할 수 있다.In addition, the control unit (400) may additionally be equipped with a temperature sensor (not shown) that measures the temperature of the storage space (100a). This temperature sensor transmits the measured temperature value of the storage space (100a) to the control unit (400), and the control unit (400) can control the operation of the solid-state converter (200) so that the vacuum pressure of the storage space (100a) is adjusted according to the input temperature value.

이와 같이, 일 실시예의 선박용 수소저장장치는, 선박에 액상의 수소가 수용된 저장용기(100)가 구비되고, 제어부(400)에 의해 동작되는 고상변환부(200)를 통해 액상의 수소에서 고상의 수소가 안정적으로 생성되며, 혼합부(300)는 생성된 고상의 수소를 분쇄상태로 유동화시켜 액상의 수소와 안정적으로 혼합되면서 슬러시화시키는 바, 저장용기(100) 내 고상의 수소 혼합비율이 최대화되면서 수소의 밀도와 열용량 증가로 수소 저장용량 및 장주기 저장에 유리해지며, 고상의 수소를 통해 증발가스 발생을 최소화할 수 있게 된다.In this way, a hydrogen storage device for a ship according to one embodiment comprises a storage vessel (100) containing liquid hydrogen, a solid-state conversion unit (200) operated by a control unit (400) stably generates solid hydrogen from the liquid hydrogen, and a mixing unit (300) fluidizes the generated solid-state hydrogen into a pulverized state and mixes it stably with liquid hydrogen to form a slush, thereby maximizing the mixing ratio of solid-state hydrogen in the storage vessel (100) and increasing the density and heat capacity of hydrogen, which is advantageous for hydrogen storage capacity and long-term storage, and also minimizes the generation of evaporative gas through solid-state hydrogen.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 저장용기 100a: 저장공간
200: 고상변환부 300: 혼합부
310: 교반축 311: 교반날개
320: 구동수단 400: 제어부100: storage container 100a: storage space
200: High-temperature conversion part 300: Mixing part
310: Stirring shaft 311: Stirring blade
320: Driving means 400: Control unit

Claims (6)

액상의 수소를 수용하는 저장공간이 마련된 저장용기와;
상기 저장용기와 연결되며, 상기 저장공간을 진공상태로 감압시켜 액상의 수소 중 일부인 수소 표층에서 고상의 수소로 생성시키는 고상변환부와;
상기 저장용기에 구비되며, 상기 저장공간에서 생성된 고상의 수소를 분쇄상태에서 와류발생으로 유동화시켜 액상의 수소와 혼합시키는 혼합부; 및,
상기 저장공간이 설정된 진공압으로 유지되도록 고상변환부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 저장공간의 압력을 측정하는 압력센서와 온도센서를 더 구비하며,
상기 제어부는 상기 압력센서에서 측정된 압력수치를 입력받은 후 상기 저장공간을 52.82Torr 이하의 진공압으로 유지되도록 고상변환부를 작동시키고,
상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 온도수치를 입력받은 후 저장공간의 진공압이 조절되도록 고상변환부의 작동을 제어하는 선박용 수소저장장치.
A storage vessel having a storage space for accommodating liquid hydrogen;
A solid-state conversion unit connected to the above storage container and depressurizing the storage space to a vacuum state to generate solid-state hydrogen from the hydrogen surface layer, which is part of the liquid hydrogen;
A mixing unit provided in the above storage container, which fluidizes solid hydrogen generated in the above storage space by generating a vortex in a crushed state and mixes it with liquid hydrogen; and,
A control unit for controlling the operation of a solid-state converter so that the above storage space is maintained at a set vacuum pressure;
The above control unit further comprises a pressure sensor and a temperature sensor for measuring the pressure of the storage space.
The above control unit operates the solid-state converter to maintain the storage space at a vacuum pressure of 52.82 Torr or less after receiving the pressure value measured from the pressure sensor.
A shipboard hydrogen storage device, wherein the control unit controls the operation of the solid-state converter so that the vacuum pressure of the storage space is adjusted after receiving the temperature value measured by the temperature sensor.
 청구항 1에 있어서,
상기 저장용기는 바이로브 형태를 가지는 선박용 수소저장장치.
In claim 1,
The above storage container is a hydrogen storage device for a ship having a biro shape.
 청구항 1에 있어서,
상기 고상변환부는 진공펌프 인 선박용 수소저장장치.
In claim 1,
The above solid-state converter is a hydrogen storage device for ships that is a vacuum pump.
 청구항 1에 있어서,
상기 혼합부는
상기 저장공간에 배치되도록 상기 저장용기에 회전 가능하게 연결되며, 교반날개가 구비되는 교반축과,
상기 교반축과 연결되며, 상기 교반축이 회전되도록 구동력을 발생시키는 구동수단을 포함하는 선박용 수소저장장치.
In claim 1,
The above mixing part
A stirring shaft rotatably connected to the storage container so as to be placed in the storage space, and having a stirring blade;
A hydrogen storage device for a ship, comprising a driving means connected to the above-mentioned stirring shaft and generating a driving force to rotate the above-mentioned stirring shaft.
 청구항 4에 있어서,
상기 교반축은 상기 저장용기에 상호 이격되게 복수로 구비되는 선박용 수소저장장치.
In claim 4,
A hydrogen storage device for a ship, wherein the above-mentioned stirring shafts are provided in multiple places spaced apart from each other in the above-mentioned storage container.
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