[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 장대준 교수 연구팀이 개발한 자유자재로 형상을 조절할 수 있는 격자형압력탱크 기술이 울산항 청항선의 LNG 연료탱크에 적용돼 본격 상용화에 성공했다고 30일 밝혔다.
격자형 압력탱크라 불리는 이 기술은 내부 격자구조를 통해 압력을 견디는 방식으로, 기존 실린더형이나 구형으로만 가능했던 압력용기 기술의 한계를 극복해 압력용기 설계의 새로운 표본을 제시할 것으로 보인다.
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| 장대준(오른쪽) KAIST 기계공학과 교수 연구팀[제공=KAIST] |
연구팀은 2011년 원천 특허 출원 이후 2012년부터 포스코와 협업을 통해 상용화에 착수, 7개의 국제인증과 4개의 시험탱크를 성공적으로 제작 및 시험해 기술의 적용 가능성을 입증했다.
최근 UN 산하 국제해사기구(IMO)의 대형선박의 배기가스 규제가 한층 강화되면서 선박 연료를 LNG와 액체수소로 교체해야 하는데 연료를 저장하는 기술이 가장 큰 기술적 및 경제적 걸림돌로 작용해 왔다.
기존 구형 또는 실리콘형 압력탱크는 크기가 커지면 표면 두께가 증가해 용접이 어려워져 대형화에 한계가 있었고, 실질적 저장 공간이 절반 이하로 떨어지게 되는 공간 효율성 문제를 해결하는 데 어려움이 있었다.
연구팀은 격자구조를 내부에 적용해 기존 압력 용기와는 전혀 다른 설계 이론을 개발했다.
내부 압력을 받는 마주보는 두 면을 격자구조로 연결하고 용기 표면은 보강재를 사용해 굽힘 응력으로 압력을 견딜 수 있도록 고안했다. 또한 레고 블록 쌓듯 규칙적인 격자구조를 반복적으로 사용해 단순하고 일관적인 방법으로 대형화를 가능하게 했다.
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| 기존 실린더 탱크<왼쪽>와 연구팀이 격자형 압력탱크 비교[제공=KAIST] |
이러한 설계 구조는 여러 장점을 갖는다.
구조적 다중성으로 안전도를 크게 높일 수 있고 탱크가 커져도 구조의 두께가 유지되며 최대의 공간 효율성을 보장한다. 또 격자 구조가 내부 유체의 움직임을 제한해 선박용 LNG 저장 탱크 내부 유체의 움직임에 의한 하중 현상과 피뢰파괴 위험을 획기적으로 낮췄다.
장대준 교수는 “압력용기는 물질과 에너지를 저장하는 가장 기본적인 장치로 가정부터 산업까지 다양한 곳에 필요해 원하는 형상의 압력탱크인 격자형압력탱크의 응용 범위는 매우 넓다”며 “LNG 추진 선박용 연료탱크 뿐 아니라 육상 산업 설비, 철도, 차량 등에도 적용 가능할 것”이라고 말했다.
nbgkoo@heraldcorp.com
