수소차 연료탱크 라이너 소재, '나일론' 국내 개발..."가볍고, 가스 차단성 탁월"

수소차 연료 탱크의 내부 용기로 수소를 저장하고 누출을 방지하는데 필요한 핵심 부품인 라이너(Liner).

금속 소재의 라이너는 무겁고 장기간 수소에 노출 시 깨지기 쉬운 '취성'의 위험도가 높아진다. 알루미늄 합금과 강철 라이너는 탄소섬유를 가지는 두꺼운 피복으로 가격이 상승한다.(한국과학기술정보연구원) 플라스틱 라이너에는 탄소복합소재와 유리섬유를 두껍게 감아 제작한다. 

고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 라이너는 400bar수준의 고압 용기로는 사용되나, 일반적인 수소전기차가 요구하는 700bar의 압력을 견디지 못한다. 라이너는 수소의 잦은 충전과 방전에 따른 급격한 온도차에 견딜 수 있어야 한다.

최초의 합성섬유 나일론이 수소 에너지 산업의 핵심 소재로 진화하다.

7일 효성티앤씨는 국내 기업 최초로 수소차 연료탱크의 라이너 소재용 나일론을 개발 및 활용하는 데 성공했다고 밝혔다. 기존 금속이나 HDPE 라이너 소재보다 ▲경량성, ▲가스차단성, ▲내충격성 등이 우수하다는 것.

효성티앤씨는 독자 기술로 개발한 이 나일론 라이너 소재가 기존 금속 소재 대비 70%, HDPE 소재 대비 50% 가볍고, 수소 가스의 누출을 막는 가스차단성도 기존 금속 소재 대비 30% 이상, HDPE 소재 대비 50% 이상 높다고 설명했다. 또한 나일론 소재의 라이너는 수소 흡수력과 통기력이 낮아 취성 위험이 없고, -40도에서 85도까지 견디는 등 온도차에 따른 내충격성도 뛰어나다는 것이다.

수소시장 전문조사기관인 H2리서치에 따르면 2025년부터 유럽의 주요 도심지역의 내연기관트럭 운행이 제한되는 등 글로벌 수소차 시장이 본격 성장해 2030년에는 연간 수소차 생산대수가 105만 대로 확대될 것으로 예상된다. 나일론 소재 라이너 시장의 수입 대체 효과도 2030년 연간 약 2700억 원 규모로 성장할 것으로 전망되고 있다. 게다가 수소전기차를 포함해 드론, 트램, 선박, UAM(도심항공모빌리티)등 다양한 수소 모빌리티 시장이 확대됨에 따라 수소용기용 라이너 소재로 나일론도 더욱 각광받을 것으로 기대된다.

효성티앤씨 관계자는 "그동안 해외 업체들이 독점해 온 나일론 소재의 라이너 시장에 국내 기업으로는 처음으로 효성티앤씨가 진입할 수 있는 기반을 마련했다는 데 의미가 있다"라고 말했다.

또한 나일론을 적용한 수소용기는 지난 6월 수소용기 국제 품질 규격(UN/ECE R134) 시험을 통과하여 라이너 소재로서 기능과 품질, 기술적 완성도를 갖추게 되었고 수소연료탱크 제조업체 및 완성차 업체와 협력하여 상용 테스트도 진행할 계획이다. 

바다에 버려진 어망을 재활용한 나일론 리싸이클 섬유 기술을 개발한 효성티앤씨는 향후 라이너 소재로도 리싸이클 나일론을 적용해 친환경 플라스틱 소재 시장을 확대할 계획도 가졌다.

효성그룹 조현준 회장은 "효성이 오랫동안 쌓아온 첨단 소재와 섬유의 기술력으로 미래 친환경 에너지 산업 발전에도 기여할 것”이라고 말했다.

효성은 수소충전소 공급력과 액화수소 플랜트 건립과 충전소 구축, 수소차용 연료탱크의 필수 소재인 탄소섬유 생산 등 수소 밸류체인을 구축해온 가운데 이번 개발 성공으로 수소 생산과 유통뿐만 아니라 저장과 활용 분야에서의 기술력을 확보했다.

포인트경제 이민준 기자