최근 EU의 자금 지원을 받는 HyLICAL 프로젝트가 유럽 최초의 수소 액화용 자기열량 파일럿 플랜트를 가동하며 중요한 이정표를 세웠다. 이 실증기는 HyLICAL 내에서 헬름홀츠-젠트룸 드레스덴-로젠도르프(HZDR)와 스타트업 매그노텀(MAGNOTHERM)이 개발했으며, 지속 가능하고 에너지 효율적인 자기 냉각 분야의 획기적 성과로 대규모 산업 응용의 기반을 마련한다.
HZDR의 드레스덴 고자기장 연구소(HLD) 과학자인 티노 고트샬 박사는 현재의 액화 방식보다 더 효율적이고 경제적으로 하루에 5,000kg의 액체 수소를 생산할 수 있는 설비를 오래전부터 구상해 왔다. 매그노텀 및 다른 HyLICAL 파트너들과 함께 그의 팀은 자기열량 효과에 기반한 수소 액화가 산업적 규모로 확장될 수 있음을 입증하기 위해 노력하고 있다.
전략적 파트너십이 혁신을 주도
2023년부터 HyLICAL 파트너인 HZDR과 매그노텀은 학계의 전문성과 기업의 혁신을 결합하여 자기열량 냉각 기술을 발전시키기 위해 긴밀히 협력해 왔다.
매그노텀은 2024년 로젠도르프 캠퍼스에 두 번째 시설을 열었고 같은 해 공동 연구실을 설립했으며, HZDR 과학자 티노 고트샬 박사와 매그노텀 엔지니어 토마스 플라테가 그곳에서 수소 액화용 파일럿 플랜트를 구축했다. 그 핵심에는 HLD 바닥에 매립된 19테슬라 초전도 자석이 자리잡고 있다. 이에 비해 현대 의료용 MRI 스캐너는 1.5~3테슬라 세기의 자석을 사용한다. 고트샬은 “이제 이 설비를 이용해 원리를 시연하고 작동 방식을 이해할 수 있습니다. 다음 목표는 효율성을 높여 하루에 100kg의 액체 수소를 생산함으로써 이 기술의 산업적 활용 가능성을 입증하는 것입니다.”라고 말했다.
자기열량 효과: 작동 원리
유럽 최초의 자기열량 수소 액화 플랜트 시연은 자기열량 효과를 기반으로 한다.이 효과는 란탄-철-규소 합금(LaFeSi)과 같은 특정 특성을 지닌 물질을 자기장 안에 놓았을 때 발생한다. 자기 모멘트의 방향에 따라 이 금속 물질은 급격한 온도 하강 또는 상승을 일으킬 수 있다.이 원리를 이용해 액체 질소로 사전 냉각한 후 수소를 섭씨 -253도까지 냉각할 수 있다. 수소가 이 극저온에 도달하면 액화되기 시작한다. 고트샬 박사는 “우리의 접근 방식은 수소 액화에 상당한 이점을 제공합니다. 기존 플랜트와 비교할 때, 그리고 HZDR 내 매그노텀 공동 연구실과 대비하여 액화 비용을 kg당 1.5유로 미만으로 낮추는 것을 목표로 합니다.”라고 언급했다.
수소 냉각의 새로운 시대
파일럿 플랜트의 가동은 자기열량 냉각 기반의 에너지 효율적이고 컴팩트한 수소 액화 기술을 발전시키는 데 있어 HyLICAL의 핵심 단계이다. 파일럿 규모에서 이 접근법을 검증함으로써, 이 프로젝트는 녹색 수소를 더 비용 효율적으로 생산하고, 운송 비용을 절감하며, 기후 중립 에너지 시스템으로의 전환을 가속화하려는 유럽의 목표를 뒷받침한다.
