“고압 수소 분출 시험을 시작합니다.” 인솔자의 안내와 함께 축구장 크기의 3분의 1만한 야외 시험장 한켠에서 수소 가스가 뿜어져 나왔다. 839 기압으로 용기에 충전돼 있던 수소 가스가 7㎜ 노즐에서 화염과 함께 분출했다.
지난 8일 강원도 영월의 한국가스안전공사 에너지안전실증연구센터(에안센터) 야외 시험장에서 수소 제트(Jet) 화염 분출 시험이 진행됐다, 방음용 귀마개를 착용하고 있었지만 수소 화염이 쏟아내는 굉음은 멀리서도 뚜렷했다. 수소 가스는 무색 무취인 까닭에 육안으로는 화염을 식별하기 어려웠다. 실제 화염의 관찰은 열화상 카메라를 이용한다.
이같은 실험은 수소 충전소의 사고 위험성 평가 프로그램을 개발하고 안전 관리를 강화하기 위해 실시되고 있다. 에안센터에서는 국내 기업들과 함께 수소 자동차 노즐 및 안전 밸브의 고압 수소 분출 화재 실증 시험도 진행하고 있다. 장성수 에안센터장은 “시험을 통해 수소자동차 화재 발생시 다양한 시험 데이터를 확보해 화재 대응 매뉴얼에 활용할 예정”이라고 설명했다.
에안센터는 2010년 있었던 서울 행당동 압축천연가스(CNG) 시내 버스 폭발사고를 계기로 2016년 설립됐다. 그 당시만만 해도 국내에서는 사고 원인을 제대로 분석할 만한 기관이 없었다.
에안센터는 13만 ㎡의 부지에 연구동 1개와 9개의 시험동을 갖추고 있다. 가스용기, 부품에 대한 연구개발, 시험 인증을 동시에 시행한다. 전세계적으로 에안센터와 유사한 실증기관으로는 캐나다 파워텍(Powertech), 일본의 일본자동차연구소(JARI)와 수소에너지시험연구센터(Hy-TReC), 독일 연방물질시험연구소(BAM), 스위스 화생방호시설인증기관(SPIEZ) 등 5곳이 있다. 단일 기관내에서 초고압시험, 화재·폭발시험, 방호 시험을 실시하는 기관은 에안센터가 유일하다.
이곳에서는 초고압 용기·부품 시험 설비 등123종 147점의 장비를 갖추고 수소 충전소 용기·부품의 공인 시험을 진행한다. 각종 성능 시험을 통해 국산화 개발을 지원하기도 한다. 수소자동차의 경우 용기, 압력조정기, 밸브, 충전구 및 연결구, 센서, 필터·체크밸브 등 6개 부품 인증이 이곳에서 이뤄진다. 용기 1종, 밸브 3종의 수소충전소용 부품 인증도 실시한다.
에안센터는 지난 2019년 세계 최초로 수소 충전소 밸브 공인 시험 기관으로 인정받았다. 에안센터는 24시간 밸브 공인 인증 시험 시스템을 구축해 기존에 6개월 걸리던 밸브 인증 기간을 2~3개월로 단축했다. 수소충전소용 밸브는 수소 950기압으로 총 1만2000회를 반복해 가압하는 형태로 이뤄진다.
올해에는 음성에 ‘수소 버스.충전소 부품 시험 평가센터’를 준공해 그동안 국내에서 안정성 확인 시험이 어려웠던 수소 버스 등 대형 상용차 부품 용기에 대한 시험도 가능할 전망이다.
에안센터 연소시험동은 벽 두께 120㎝로 TNT폭탄 15㎏의 폭발에 견딜 수 있는 구조를 갖추고 있다. 에안센터의 이동훈 부장은 “자동차 한대를 태울 수 있는 공간과 열량을 갖추고 있다”며 “이는 세계 최대 규모”라고 설명했다. 이곳에서는 가스 화재 및 폭발 재현 실험과 수소 용기 등 초고압·초저온 부품의 화염 노출 시험 등을 실시한다. 에너지저장장치(ESS) 화재 실험도 이곳에서 진행된다.
에안센터는 북한의 연평도 포격 사건 이후 국가 주요 핵심 시설의 방호 제품 강화 필요성이 제기됨에 따라 방호 시설에 대한 인증 업무도 수행하고 있다. 방호 시설내 설치되는 방폭문 등 주요 7개 방호 제품의 구조 및 성능 이상 유무를 검증한다. TNT폭탄 125㎏이 6m 거리에서 터졌을 때 방폭문 성능에 이상이 없어야 한다. 가스 용기 보관실의 출입문 폭발 압력 저항 시험도 이곳에서 실시한다. 최근에는 삼성전자, SK하이닉스 등 반도체 기업들도 방호 시설에 대한 검증을 의뢰한다고 한다.
장성수 센터장은 “정부 정책으로 2040년까지 수소 충전소 1200여기가 보급될 예정”이라며 “도심지내 수소충전소 보급·촉진을 위해 피해 경감시설인 방호벽에 대한 실증시험·연구와 방호 기술을 축적시켜나감으로써 수소충전소에 대한 막연한 불안감을 해소하고 국민 수용성을 높여 나가겠다”고 말했다.
강희종 기자 mindle@asiae.co.kr
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