압력용기 원하는 형태로 제작…격자형압력탱크 상용화

압력용기 원하는 형태로 제작…격자형압력탱크 상용화
KAIST 장대준 교수팀 개발…선박 LNG 연료탱크에 첫 적용

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 장대준 교수와 폴 베르간 교수팀이 개발한 '격자형압력탱크' 기술이 선박의 LNG 연료탱크(15㎥, 9기압)에 처음으로 적용돼 상용화에 성공했다고 30일 밝혔다.

연구진이 2011년 원천 특허 출원 후 상용화를 추진해온 격자형압력탱크 기술은 내부 격자구조를 이용해 용기가 높은 압력을 견딜 수 있게 한 것으로, 이 기술을 이용하면 기존 실린더형이나 구형으로만 가능했던 고압력 용기를 원하는 형태로 제작할 수 있다.
이 기술은 KAIST 기술창업 기업 ㈜래티스테크놀로지에 이전돼 상용화가 추진됐으며 지난 25일 울산항 관리 선박인 청항선의 LNG 연료탱크로 장착됐다.
LNG나 액화수소, 액화질소 등은 매우 낮은 온도로 기체를 액화시킨 것으로 용기 내에서 팽창해 압력이 높아질 수 있어서 그 용기는 고압을 견딜 수 있어야 한다.
이 때문에 고압용기는 보통 압력에 잘 견디는 구조인 구(球)나 실린더 형태로 만들어진다. 하지만 구나 실린더 형태는 표면의 작은 결함이 성장해 파괴위험이 커질 수 있고, 큰 용기를 만들려면 소재의 두께가 증가해 용접이 어려워 대형화에 한계가 있다.
또 구나 실린더 압력 용기의 주위는 버려지는 공간이 돼 다수의 실린더형 탱크를 사용할 경우 공간 효율성이 떨어지는 문제가 있다.

연구진은 격자구조를 내부에 적용해 기존 압력용기와는 다른 설계이론을 개발했다. 직육면체 박스형으로 압력용기를 만들 경우 상하좌우 외벽이 내부의 격자구조로 연결됨으로써 높은 압력에 견디는 힘이 커지게 된다.
격자형압력탱크는 구조적 다중성으로 안전도를 크게 높일 수 있고 탱크가 커져도 구조의 두께가 유지되며 최대의 공간 효율성을 보장한다고 연구진은 설명했다.

연구진은 온실가스 배출량을 줄이기 위해 국제적으로 대형선박의 배기가스 규제를 강화하려는 움직임이 진행되고 있다며 격자형압력탱크가 선박 연료를 LNG와 액체수소로 전환하는 데 기여할 수 있을 것으로 전망하고 있다.
장 교수는 "압력용기는 물질과 에너지를 저장하는 가장 기본적인 장치로 가정에서 산업까지 다양한 곳에 필요하다"며 "원하는 형상으로 압력탱크를 만들 수 있는 격자형압력탱크 기술은 LNG 추진 선박용 연료탱크뿐 아니라 육상 산업 설비, 철도, 차량 등에도 적용될 수 있다"고 말했다.
scitech@yna.co.kr
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