[월간수소경제 이종수 기자] 한국가스기술공사가 ‘수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터’ 구축을 완료하고, 시험운전을 거쳐 오는 3월부터 본격적으로 운영한다.    

‘수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터’는 수소 부품 성능평가설비, 제품효율 평가설비 등 주요 시험설비를 활용해 기업들에 수소 관련 부품·제품 개발 단계부터 테스트 베드(Test Bed) 기능을 제공함으로써 부품·제품의 신뢰성·안전성 검증과 트랙 레코드 확보 등 기업들의 시장 진출 기반을 마련하게 된다.

정부의 수소경제 활성화 정책에 따라 수소산업이 지속 성장할 전망이지만 그간 국내에는 수소 전주기 제품・부품 개발을 위한 성능평가 설비가 미비해 제품・부품의 안전성, 내구성, 효율성 등에 대한 시험과 성능 확인에 어려움을 겪어왔다. 

센터가 수소산업 전주기 제품의 시험・평가를 지원함으로써 개발비용 절감과 제품 국산화를 통해 수소산업이 활성화될 것으로 기대된다.  

수소제품 안전성 지원센터 구축  

수소융합얼라이언스는 지난 2018년 지자체를 대상으로 ‘수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터 구축사업’을 공모했다. 그 결과 대전시가 한국가스기술공사, 대전테크노파크, 정부 출연연구원(한국에너지기술연구원, 한국표준과학연구원, 한국기계연구원)과 컨소시엄을 구성해 센터 구축사업자로 최종 선정된 바 있다. 

대전시는 지난 2020년 센터 운영사업자를 공모해 초저온・고압가스설비 정비・설계 기술과 전국 14개 지사의 전문인력을 보유한 한국가스기술공사를 운영사업자로 최종 선정했다. 가스기술공사는 대전시로부터 센터 이용수수료 수입과 10년간의 운영비(지방비 150억 원)를 지원받는다.     

한국가스기술공사는 지난 2020년 10월 29일 대전시와 ‘수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터’의 위·수탁 운영에 관한 업무협약을 체결하고, 본격적인 구축・운영 준비에 들어갔다. 

대전시 국제과학비즈니스벨트 내 신동지구에 건립된 ‘수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터’는 총사업비 285억 원(국비 105억 원, 대전 시비 180억 원)이 투입되어 1만5,479㎡(4,682평)의 부지에 건축면적 2,112㎡(사무동 1개, 시험동 1개) 규모로 조성됐다.   

전주기 제품 원스톱 시험・평가 지원

먼저 시험동은 부품시험실, 기계특성 시험실, 수압시험실, 기반설비실, 충전효율 평가실, 제조효율 평가실, 내압시험실 등 7개 시험설비실로 구성됐다.  

부품시험실은 기반설비실에서 압축・공급된 고압 수소가스를 사용해 수소충전소 및 생산시설 등에 설치되는 부품(밸브, 호스, 피팅 등)의 내구성 시험이 가능하다. 

부품시험실에는 환경 챔버(-45~135℃)의 특정 온도 및 습도 조건(95%)에서 수소 압력・유량 공급을 통해 반복적인 압력 인가 시험이 가능한 ‘압력 반복 시험장비’, 수조 형태의 챔버 내에서 시험 대상품이 90° 간격으로 360° 회전이 가능하도록 굽힘 하중을 인가할 수 있는 ‘굽힘 모멘트 시험장비’, 고온(135℃)과 저온(-45℃) 환경 챔버 내 시험 대상품의 누출시험이 가능한 ‘누출 시험장비’를 갖추었다. 

이러한 장비들을 통해 수소가스 압력 반복시험, 가혹 조건 압력 반복시험, 비금속 재료 시험, 작동 반복시험, 작동 시험, 압력 충격 시험, 냉각 가스 밸브 시험, 굽힘 모멘트 시험, 누출시험 등 다양한 시험이 가능하다. 

기계특성 시험실은 질소 공급시스템으로부터 인입되는 초고압(1,000bar) 액화질소를 활용한 수소 부품의 기계특성 시험이 가능한 환경을 갖췄다.

기계특성 시험실에는 환경 챔버(-45~135℃) 내에서 부품 고정 및 인장력 인가를 통한 분리 시험과 360° 회전 상태의 인장력 인가로 비틀림 시험이 가능한 ‘분리・비틀림 시험장비’, 시험 대상품 특정 위치에 수직으로 압력과 충격을 가하는 시험이 가능한 ‘압력・충격 시험장비’, 질소 가압 라인을 통한 환경 챔버 내 압력 인가 및 특정 높이에서 시험 대상품을 자동 낙하하는 시험이 가능한 ‘낙하 시험장비’를 갖추었다. 

이러한 장비들을 통해 분리 시험, 과토크 작동・저항 시험, 비틀림 시험, 낙하 시험, 압력・충격 시험 등이 가능하다. 

수압시험실은 초고압(1,000bar) 액화 질소와 수압(~7,000bar)을 활용해 수소 부품의 수압・내압 시험이 가능한 곳으로, 환경 챔버 내(-45~135℃)에 부품 압력 등급의 80% 이상으로 질소 공급 압력을 주며 시험 중 밸브 제어를 통해 유량 차단이 가능한 ‘최고 유량 차단 시험장비’, 챔버 내(상온 유지) 부품에 수압을 인가해 시험 대상품의 내구성을 시험하고 더 높은 수압을 통해 파열 시험이 가능한 ‘수압・내압 시험장비’를 갖추었다. 

기반설비실은 수소 전주기 제품・부품 관련 다양한 시험에 필요한 수소를 생산・저장・압축・회수・공급하는 시스템과 압축기 시험이 가능한 환경을 갖추었다. 수소압축기 시험용 배관과  저장용기가 구축되어 수소의 생산・저장・압축・회수・공급시스템을 기반으로 압축기 시험과 관련 시험이 가능하다. 

충전효율 평가실과 제조효율 평가실, 내압시험실은 모듈 단위 시험이 가능한 ‘테스트 베드(Test Bed)’ 공간이다. 

충전효율 평가실은 기반설비실에서 압축・공급된 초고압(1,000bar 이상) 수소가스와 수소충전율 평가장비를 사용해 수소 유량계와 충전기(디스펜서)에 대한 수소 유량 측정 및 시험이 가능하다.  

제조효율 평가실은 기반설비실에서 압축・공급된 초고압(1,000bar 이상) 수소가스와 수소생산효율 평가장비를 사용해 수전해장치 및 개질기의 효율 평가・시험이 가능하다.  

내압시험실은 기반설비실에서 압축・공급된 고압 수소가스를 사용해 다양한 수소 부품 시험이 가능한 환경을 갖추었다.

또한 사무동에는 시험동의 상태를 한눈에 파악할 수 있는 상황실과 품질분석실・연료전지 시험실이 구축됐다. 

품질분석실에서는 국내 최고 수준의 분석 장비를 사용해 ISO 국제기준과 국내 법정 기준에 따라 연료전지에 사용되는 수소와 다양한 가스의 품질분석을 제공한다. 

연료전지 시험실은 10kW급 PEMFC 및 5kW급 SOFC 스택의 성능평가 장비를 통해 정밀도 높은 온도・압력・유량 제어 환경에서 연료전지의 효율, 내구성, 신뢰성을 평가할 수 있다. 

한국가스기술공사는 센터 수요자인 기업들의 요구를 충족시키는 데 중점을 두고 센터를 구축했다. 단순히 장비구축과 시험만을 지원하는 것이 아니라 주요 시험설비를 활용해 수소 부품·제품의 설계부터 제작・시험・분석까지 지원할 수 있도록 국내 기업들을 대상으로 한 설문조사를 통해 시험설비를 구축했다.  

나희승 한국가스기술공사 수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터장은 “수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터는 국내 수소산업 경쟁력 향상을 위해 정부와 대전광역시로부터 구축비와 운영비를 지원받아 출범했다”라며 “센터는 시험 및 성적서 발급뿐만 아니라 수소 부품・제품의 설계부터 제작・시험・분석까지 전 과정에 걸쳐 국내 수소 기업을 지원하는 차별화된 강점을 가지고 있고, 대전시 대덕연구개발특구에 있는 중소・중견기업의 성능평가를 위한 장거리 부품 운반・회수 부담도 완화해줄 수 있을 것”이라고 밝혔다. 

센터는 국내 기업의 수소제품 개발을 독려하기 위해 시험・평가수수료 감면 혜택을 제공한다. 시험 항목별로 중소기업은 20%, 중견기업은 10%를 감면해준다. 대전광역시에 본사를 둔 기업에는 추가로 최대 50% 감면 혜택을 제공한다. 예를 들어 대전시 소재 중소기업일 경우 수수료의 70%까지 감면되는 파격적인 혜택을 받을 수 있다. 

글로벌 시험・평가센터 도약 목표 

가스기술공사는 ‘글로벌 시험・평가센터 도약’이라는 비전과 센터의 운영 재정 자립화를 달성하기 위해 4대 핵심전략사업과 2대 고압가스설비 정비 전문기관 연계사업을 추진할 계획이다. 

우선 단기적으로 오는 2023년까지 한국인정기구(KOLAS) 인증서 발급을 통한 기업들의 제품 상용화와 현장 적용을 지원하기 위해 KOLAS 공인시험기관 자격을 취득할 예정이다.   

4대 핵심전략사업으로는 국내 수소 부품·제품 개발에 필요한 기술 및 시험환경을 제공해 국내 제품의 안전성 및 내구성 향상을 목표로 하는 ‘수소 부품 안전성 평가 지원사업’과 ‘기술 표준화, 인증 및 신뢰성 바우처 사업’, 기업들이 제품 개발 시 직접 시험 및 개발에 참여할 수 있는 ‘오픈랩(Open Lab) 연구개발사업’, 수소충전소의 품질 및 충전효율 검사를 통한 안정적인 수소 공급을 목표로 하는 ‘수소품질 및 유량·충전 프로토콜 검사사업’을 추진할 계획이다. 

2대 연계사업으로는 28년간의 고압가스 시설 정비 노하우를 바탕으로 수소충전소 및 수소생산시설에서 발생한 고장 부품에 대한 진단방법 및 고장특성 데이터 제공 등의 서비스를 통해 수소 인프라 시설의 안전성 향상을 목표로 하는 ‘부품설비 고장진단 퀵서비스 사업’과 수소 관련 전문인력 양성을 위한 ‘교육 및 인력양성 사업’을 단계별로 추진할 계획이다.

가스기술공사는 2022년부터 10년간만 대전시로부터 운영비(총 150억 원)를 지원받기 때문에 4대 핵심전략사업과 2대 연계사업을 활성화해 운영 재정 자립화를 이룬다는 목표다. 

또한 국내 수소 관련 사업과 기술개발의 확대에 따라 센터의 시험시설을 단계적으로 증설할 계획이다. 현재 액체수소 공급이 추진되고 있음에 따라 ‘액체수소 저장·운송 부품·설비 시험평가 설비’ 구축을 계획하고 있다. 

나 센터장은 “수소 전문기업에 대한 시험평가와 기술 지원, 사업화 지원 등을 통해 국내 수소산업 경쟁력을 향상하는 동시에 세계 최고 수준의 수소제품 시험평가 센터로 도약하겠다”고 밝혔다.