수소 압축기가 영국 에너지 전환의 핵심인 이유
영국은 2050년까지 탄소중립 목표를 달성하기 위해 수소를 에너지 전략의 핵심으로 삼고 있으며, 이는 영국 에너지 안보 전략부터 험버사이드, 티사이드, 스코틀랜드 지역의 수소 클러스터 구축에까지 이어지고 있습니다. 산업체, 공공시설, 연구기관들이 수소 처리 인프라를 확대함에 따라 고성능 수소 압축기에 대한 수요는 그 어느 때보다 높아지고 있습니다. 이러한 장비는 단순한 주변 부품이 아니라 모든 수소 생산, 저장, 공급 시설의 핵심 운영 요소입니다.
수소 압축기는 일상적인 산업 현장에서 사용되는 물질 중 가장 가볍고, 가장 확산성이 높으며, 동시에 에너지 밀도가 가장 높은 가스를 처리해야 합니다. 수소의 낮은 분자량, 높은 투과성, 그리고 넓은 가연성 범위를 효과적으로 제어하는 압축기를 설계하려면 질소나 이산화탄소 압축과는 근본적으로 다른 설계 철학이 필요합니다. 당사의 왕복동식 및 다이어프램식 수소 압축기 시리즈는 바로 이러한 환경에 맞춰 특별히 설계되었으며, 유럽과 영국 전역의 수소 연료 공급, 화학 공정, 에너지 저장 분야에서 검증된 설계 원칙을 적용했습니다.
수소 압축기 전체 모델 라인업
다이어프램, 왕복동, 피스톤 방식의 9가지 모델이 있으며, 구체적인 데이터시트 매개변수는 엔지니어링 팀에 문의하십시오.
기술 사양 — 일반 시리즈 매개변수
아래 표는 9가지 수소 압축기 모델 전체에 적용되는 공통 성능 범위를 나타냅니다. 개별 제품 데이터시트, 압력 곡선 또는 특정 용도에 맞는 모터 크기 권장 사항은 다음을 참조하십시오. 저희 엔지니어링 팀에 문의하세요..
| 매개변수 | 시리즈 범위 | 메모 |
|---|---|---|
| 변위 용량 | 2 – 500 Nm³/min | 1대당 가격이며, 병렬 열차 이용이 가능합니다. |
| 압축 매체 | 수소(H2) / 수소 혼합 가스 | 합성가스 혼합물은 요청에 따라 제공됩니다. |
| 토출 압력 | 0.1 – 32.00 MPa | Ultra-HP 모델은 최대 320MPa(D1812H 시리즈)까지 지원합니다. |
| 모터 출력 범위 | 5.5 ~ 8,000kW | IE3/IE4 효율 등급 모터 표준 |
| 피스톤 포스 | 1.5 – 150톤 | 프레임 유형에 따라 하중 등급이 결정됩니다. |
| 프레임 유형 | 엠, 디, 피, 엘, 지 | 유량, 압력 및 설치 공간을 기준으로 선정되었습니다. |
| 압축기 유형 | 다이어프램/왕복 피스톤/Z형 | 순도가 매우 중요한 용도에 적합한 오일 프리 다이어프램을 사용할 수 있습니다. |
| 냉각 방식 | 수냉식(기본 사양) / 공랭식(일부 모델) | 다단식 장치에는 중간 단계 냉각 기능이 포함되어 있습니다. |
| 규정 준수 | PED 2014/68/EU (영국 보유), ATEX 존 1/2 | CE/UKCA 인증 가능 |
* 특정 성능 곡선, P&ID 다이어그램 또는 응용 분야별 설계 매개변수에 대해서는 이메일로 문의하십시오. [email protected]
수소 압축기의 작동 원리, 재료 및 설계
왕복 피스톤 원리
왕복식 수소 압축기에서 모터로 구동되는 크랭크축은 밀폐된 실린더 내부에서 회전 운동을 직선 피스톤 행정으로 변환합니다. 피스톤이 후퇴할 때 수소가 흡입 밸브를 통해 유입되고, 복귀 행정 시 수소는 압축되어 목표 압력으로 단방향 배출 밸브를 통해 배출됩니다. 다단식 구성은 이 과정을 2단, 3단 또는 4단에 걸쳐 반복하며, 각 단계 사이에 냉각 장치를 설치하여 압축열을 관리하고 밀봉재의 열화를 방지합니다. 왕복식 설계는 가스 흐름과 윤활유의 지속적인 접촉 없이 넓은 압력 범위에서 매우 높은 압축비를 달성할 수 있기 때문에 수소 용도에 적합합니다. 이는 가스 순도와 수소 취성 위험 모두에 대해 정밀한 엔지니어링이 요구되는 경우에 매우 중요합니다.
다이어프램 압축 — 무균
다이어프램 압축기(당사의 DW 및 PW 시리즈)는 유압 오일 시스템과 가스 캐비티 사이에 유연한 금속 또는 복합 멤브레인을 배치합니다. 유압 피스톤은 이 다이어프램을 리드미컬하게 움직여 오일과 가스의 접촉 없이 수소를 압축합니다. 이러한 특성 덕분에 다이어프램 압축기는 의료용 수소 생산, 연료 전지 멤브레인 전극 어셈블리(MEA) 테스트, 반도체 수소 분위기 등 99.9999%의 고순도 출력이 요구되는 분야에 가장 적합한 표준으로 자리 잡았습니다. 다이어프램의 수명은 8,000시간 이상 작동 후 교체하도록 설계되었으며, 상태 모니터링 포트가 기본으로 제공됩니다.
수소 서비스에 최적화된 소재
수소 취성은 이론적인 문제가 아니라, 사양이 부적절한 장비에서 치명적인 고장을 일으키는 실제 사례입니다. 당사의 수소 압축기는 모든 가스 접촉 부품에 수소 적합성 316L 스테인리스강을 사용하고, 수소 투과를 방지하고 고주기 피로에 강한 PTFE 기반 밸브 시트와 PEEK 피스톤 링을 적용했습니다. 크랭크케이스 부품은 응력 부식 균열을 최소화하기 위해 표면 처리된 엄선된 합금강으로 제작되었습니다. 모든 외부 연결부는 수소 등급의 NPT 또는 BSP 피팅과 이중 페룰 압축 씰을 사용하며, 모든 압축기는 출하 전 정격 작동 압력의 1.5배에 해당하는 헬륨 압력으로 공장 누출 테스트를 거칩니다.
수소 압축기가 배치되는 곳 — 영국 적용 사례
스코틀랜드의 재생 가능 수소 회랑부터 그레이터 런던의 산업용 가스 네트워크에 이르기까지, 당사의 압축기는 영국 내 다양한 실제 산업 분야에 서비스를 제공합니다.
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친환경 수소 생산
전해조 출력은 0.3~3 MPa에서 압축되어 저장 또는 파이프라인 압력으로 변환됩니다. 험버 제로(Humber Zero) 및 노스H2(NorthH2) 방식 프로젝트에 사용됩니다.
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수소 충전소
HRS 압축 시스템은 튜브 트레일러 압력에서 버스, 대형 화물차 및 승용차용 디스펜서 압력인 35MPa 또는 70MPa로 압축됩니다.
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화학 및 정유 공정
그랜지마우스, 스탠로우, 린지 정유 시설에서의 수소분해, 수소처리 및 암모니아 합성 보충 가스 압축.
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전력-가스 저장
계절에 따라 남는 재생에너지 전력을 압축 수소 형태로 소금 동굴이나 재활용된 천연가스 인프라에 저장합니다.
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연구 개발 및 실험실
버밍엄 대학교, ITM 파워 및 유사한 연구 기관들은 연료 전지 및 재료 테스트를 위해 정밀 압력으로 수소를 압축하고 있습니다.
수소 플랜트 설비 지원을 위한 스크류 공기 압축기
많은 수소 생산 및 압축 설비는 보조 시스템의 일부로 계측용 공기, 질소 퍼지 공기 및 일반 용도의 압축 공기를 필요로 합니다. 이러한 용도에 대해 당사의 영구 자석 가변 속도 구동 스크류 압축기는 왕복식 수소 압축기가 과도하게 사양이 요구되는 저압 범위에서 동급 최고의 효율을 제공합니다. 영국 수소 플랜트의 보조 시스템에 일반적으로 선택되는 두 가지 모델은 다음과 같습니다.
132kW PM VSD 스크류 공기 압축기 | CM132PVF | Ever Power UK
최대 35%의 에너지 절감 효과를 제공하는 132kW 영구 자석 VSD 스크류 압축기는 고정 속도 동급 제품 대비 에너지 절감 효과가 뛰어나며, 수요 변동이 심하지만 신뢰성이 필수적인 수소 압축 시설의 계측 공기 공급에 이상적입니다.
CM160PVF 160kW 영구 자석 VSD 스크류 공기 압축기 - 영국 산업용으로 설계
160kW급 CM160PVF는 수소 정제 및 저장 시설에서 높은 공기 부하를 처리합니다. 인버터 구동 방식의 영구 자석 모터는 탁월한 효율을 지속적으로 제공하여 수소 압축기 설비와 함께 현장의 전기 비용을 절감해 줍니다.
영국 운영업체들이 이 수소 압축기 시리즈를 선택하는 이유
🔒 누수 방지 안전 설계
모든 가스 접촉 접합부는 출하 전 정격 작업 압력의 1.5배에 해당하는 헬륨 압력 테스트를 거칩니다. 본질 안전형 외함, ATEX Zone 1 등급 및 방폭형 단자함은 기본 사양으로 제공되며, 수소 취급 환경에 대한 영국 DSEAR 2002 규정 요건을 충족합니다.
♻ 넓은 압력 범위
0.1 MPa부터 320 MPa까지의 배출 압력을 단일 공급업체에서 공급받을 수 있으므로, 프로젝트 팀은 저압 전해조 가압, 중압 저장 및 고압 캐스케이드 충전을 포함한 전체 압력 캐스케이드를 검증된 제조업체 하나로부터 조달할 수 있어 인터페이스 위험과 조달 오버헤드를 줄일 수 있습니다.
🔧 맞춤 설정 및 엔지니어링 지원
저희 공장 엔지니어링 팀은 모든 프로젝트에 대해 완벽한 P&ID 검토, 스키드 통합 설계 및 용도별 밸브 타이밍 조정을 제공합니다. 수소 압축기 설치는 모두 다르기 때문에 엔지니어링 검토 없이 표준 카탈로그 제품을 판매하는 대신 각 장치를 작동 주기, 흡입 조건 및 하류 제약 조건에 맞게 구성합니다.
🕔 긴 서비스 간격
당사가 권장하는 유지보수 프로토콜을 준수하면 청정 수소 서비스 환경에서 밸브 점검 주기는 4,000시간, 피스톤 링 교체 주기는 12,000시간으로 달성 가능합니다. 이는 연간 가동률 향상으로 직결되며, 압축기가 수소 공급 또는 생산 공정의 핵심 요소인 경우 매우 중요한 지표입니다.
🇧🇷 영국 규정 준수 문서
모든 제품에는 UKCA 규정을 준수하는 완벽한 기술 파일, CE 선언서(브렉시트 이후에도 EU 수출 프로젝트의 경우 유지), PED 적합성 평가 보고서 및 ATEX 인증서가 제공됩니다. 당사의 문서 패키지는 영국 주요 건설업체 및 HSE 검사 절차의 요구 사항을 충족하도록 사전 구성되어 있습니다.
고객 성공 - 영국 및 유럽 수소 프로젝트
다음은 실제 배포 사례를 보여줍니다. 구체적인 프로젝트명은 기밀유지협약(NDA)에 따라 공개하지 않습니다. 참고 자료가 필요하시면 저희에게 문의해 주세요.
험버 산업 클러스터 - 수소 재충전 인프라
영국에 본사를 둔 인프라 개발 회사가 험버 강 하구를 따라 수소 충전소 3곳을 건설하면서 캐스케이드 충전 시스템에 DW-75/6 유닛 2대와 4MW-22/1.2-18 왕복 압축기 1대를 선정했습니다. 이 프로젝트는 전해조 출력(약 1.5MPa)을 45MPa의 저장 탱크로, 그리고 저장 탱크에서 대형 화물차 연료 공급을 위한 70MPa의 디스펜서 레일로 압축하는 과정을 필요로 했습니다. 엔지니어링 지원에는 전체 PFD 검토, 중간 단계 냉각기 크기 산정, 그리고 영국에 기반을 둔 당사 파트너 서비스 팀의 시운전 감독이 포함되었습니다. 이 시스템은 시운전 이후 14개월 동안 계획되지 않은 가동 중단 없이 지속적으로 운영되고 있습니다.
위치: 영국 이스트요크셔
구성품: 압축기 3대
가동 시간: 14개월 동안 100%
“저희는 이 제품군을 선택하기 전에 수소 압축기 공급업체 네 곳을 평가했습니다. 최종 결정 요인은 포괄적인 ATEX 문서, 구매 주문 단계 이전에 P&ID에 대한 엔지니어링 검토를 무료로 제공해 준 점, 그리고 공급업체를 변경하지 않고도 현재 및 향후 계획된 스테이션 모두를 커버하는 압력 범위였습니다.”
— 영국 수소 모빌리티 운영업체 웨스트 미들랜즈 지사 플랜트 엔지니어링 책임자
"DW 다이어프램 장치는 설치 이후 8,200시간 이상 가동되는 동안 단 한 번의 가스 누출도 발생하지 않았습니다. 실험실 환경에서는 사소한 수소 누출 사고조차도 전체 시설 대피를 필요로 하기 때문에, 이러한 신뢰성 기록은 상업적으로 중요할 뿐만 아니라 직원 안전과도 직결되는 문제입니다."
— 선임 연구개발 엔지니어, 연료전지 연구 시설, 영국 남동부
"저희는 24시간 이내에 기술 문의에 답변하고 HSE 제출 서류를 즉시 준비해 줄 수 있는 수소 압축기 공급업체가 필요했습니다. 이곳의 기술팀은 모든 문의에 당일 답변을 주었고, 주문 후 48시간 이내에 CE 파일과 ATEX 인증서 패키지를 모두 제공해 주었습니다. 정말 감명받았습니다."
— 구매 관리자, 화학 공정 플랜트, 티사이드, 영국
제조 역량 및 제품 맞춤화
당사의 수소 압축기 제조 시설은 인증된 품질 관리 시스템 하에서 운영되며, ASME VIII 및 EN 13445 표준에 적용되는 압력 용기 제작 인증을 보유하고 있습니다. 크랭크축, 크로스헤드 및 실린더와 같은 주요 부품의 가공은 사내 CNC 선반 및 보링 센터에서 수행되며, 내경 치수 공차를 0.01mm 이내로 유지합니다. 원자재 검사부터 최종 조립 및 압력 테스트에 이르기까지 이러한 수준의 사내 공정 관리를 통해 품질 저하나 프로젝트 일정에 지장을 주지 않으면서도 의미 있는 맞춤 제작 서비스를 제공할 수 있습니다.
맞춤형 옵션에는 특정 용도에 맞춰 설계된 흡입식 녹아웃 드럼, 중간 단계 분리 장치 및 배출 맥동 감쇠 장치가 통합된 맞춤형 스키드 패키지, 비표준 플랜지 연결(ASME 150# ~ 2500#, EN PN16 ~ PN250), 415V 영국 표준 또는 690V 고전압 설치를 위한 맞춤형 모터 전압 구성, Modbus RTU, Profibus-DP 및 Ethernet IP를 포함한 고객 SCADA 통신 프로토콜에 맞게 사전 구성된 PLC 로직이 내장된 완전 패키지형 제어 패널 등이 있습니다. 도심 설치 요구 사항을 충족하기 위해 1미터 거리에서 70dB(A)의 소음 감쇠 기능을 갖춘 방음 인클로저도 제공됩니다.
자주 묻는 질문
수소 압축기 사양을 정할 준비가 되셨습니까?
귀사의 작동 조건(입구 압력, 배출 압력, 유량 및 가스 조성)을 보내주시면 당사 애플리케이션 엔지니어링 팀에서 영업일 기준 하루 이내에 귀사의 영국 수소 프로젝트에 적합한 모델 추천 및 예상 가격을 안내해 드리겠습니다.
gzl님이 편집함