수전해 스택 별도 제조·검사기준 추진…액화수소 운송 안전도 강화

물을 전기로 분해해 수소를 만드는 장치의 핵심 부품인 ‘스택’을 일반 압력용기와 구분해 검사하고, 액화수소 운송차량 내부에서 액체가 크게 출렁이는 현상도 줄이는 안전기준 개정이 추진된다.

가스기술기준위원회는 고압가스용 저장탱크와 압력용기의 제조기준인 KGS AC111, 차량에 고정된 탱크의 제조기준인 KGS AC113 개정안을 마련했다. 개정의 두 축은 수전해설비용 스택의 기계적 안전성과 기밀성을 별도로 확인하는 절차를 세우는 것, 액화수소 탱크로리의 방파판 설치기준을 강화하는 것이다.

수전해설비용 스택은 여러 장의 셀 플레이트와 내부 부품을 양쪽 엔드플레이트 사이에 놓고 볼트로 강하게 압축한 조립체다. 각 셀에서는 물을 분해해 수소와 산소를 생산한다. 용접해 하나의 통처럼 만드는 일반 압력용기와 구조가 다르기 때문에 기존 압력용기 기준만으로는 스택의 특성을 충분히 반영하기 어려웠다.

개정안은 이런 차이를 고려해 스택의 설계압력을 정하는 방법과 제조기술기준 준수 여부를 확인하는 절차를 마련하고, 내압검사와 기밀검사를 도입하는 방향을 담았다. 내압검사는 내부 압력을 견딜 수 있는지 확인하는 시험이며, 기밀검사는 수소나 산소가 밖으로 새지 않는지 살피는 시험이다. 스택을 하나의 독립된 압력 조립체로 보고 구조적 건전성과 누출 여부를 판정하려는 취지다.

현행 KGS AH271은 수전해설비의 범위를 급수밸브부터 스택, 전력변환장치, 기액분리기, 열교환기, 정제장치를 거쳐 수소배관의 첫 연결부까지로 정한다. 산·염기성 수용액과 음이온교환막인 AEM, 양성자교환막인 PEM을 전해질로 사용하는 설비가 적용 대상이다.

AH271은 셀과 스택이 압력·진동·열 응력에 견디고, 수소와 산소가 섞이지 않도록 분리막과 절연케이스를 갖추게 한다. 외함 안의 수소농도가 1%를 넘거나 생산 수소 중 산소가 3%를 초과하는 경우, 생산 산소 중 수소가 2%를 초과하는 경우에는 설비가 비상정지해야 한다. 스택의 과전류·과열·이상 차압도 정지 대상이다. 다만 스택 자체의 설계압력 산정법과 독립된 내압·기밀 합격기준은 명시하지 않았다. 이번 개정은 수전해설비 전체의 안전요건에 스택 자체의 구체적인 판정 기준을 더하려는 보완으로 볼 수 있다.

수소법 제44조에 따라 수전해설비를 포함한 수소용품은 제조하거나 수입한 뒤 판매 또는 사용하기 전에 검사를 받아야 한다. 검사를 받지 않은 제품은 양도·임대·사용하거나 판매 목적으로 진열할 수 없다. 따라서 별도 기준이 마련되면 제조 단계에서 확인해야 할 스택의 안전요건도 더욱 분명해질 것으로 보인다.

액화수소 탱크로리에는 내부 액체의 움직임을 억제하는 방파판 기준을 강화한다. 차량이 가속하거나 제동하고 방향을 바꾸면 탱크 안의 액체가 이동하면서 벽면과 차량에 동적 하중을 줄 수 있다. 방파판은 탱크 내부 공간을 나눠 이러한 출렁임을 줄이는 구조물이다.

액화수소는 1기압에서 영하 252.8℃에 이르러야 액체 상태를 유지한다. 운송탱크가 극저온 환경을 견뎌야 하는 데다 주행 중 액체의 이동까지 관리해야 하므로, 방파판은 탱크와 차량에 전달되는 하중을 줄이는 안전장치 역할을 한다. 이번 개정은 수소 생산설비의 핵심 부품부터 극저온 운송 단계까지 안전기준을 구체화하려는 흐름이라는 의미가 있다.

KGS Code는 가스기술기준위원회가 심의·의결하고 산업통상자원부가 승인하는 법정 상세기준이다. 이 기준을 지키면 관련 법령의 기술기준에 적합한 것으로 간주된다.

자료: 가스기술기준위원회, 한국가스안전공사, 산업통상자원부