유럽연합 집행위원회에서 계획한 일련의 정책과 유럽 그린 딜은 2050년까지 유럽을 기후 중립으로 만드는 포괄적 목표를 가지고 있다. ENT SOG(European Network of Transmission System Operator for Gas) 임무는 유럽 전역의 국가 가스 전송 시스템 운영자(TSO) 간의 협력을 촉진하고 강화하는 것이다.

유럽연합 에너지는 목표에 부합하는 범 유럽 송전 시스템의 개발을 보장하기 위해 내부 가스 시장의 완성과 국경 간 무역을 촉진하고, 유럽 가스 네트워크의 효율적 관리 및 조정 운영을 보장하고, 네트워크의 건전한 기술 발전을 촉진하기 위해 설립되었다.

수소의 사용은 에너지 전환의 주요 요소 중 하나다. 태양에너지는 여름에 더 많이 이용 가능하지만, 북반구에서는 겨울에도 에너지가 필요하다. 풍력 에너지도 점점 더 이용 가능하지만, 필요한 곳에서는 그렇지 않다. 두 경우 모두 운송 수단과 에너지 저장 수단으로 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 수소는 재생에너지를 에너지 시스템에 통합하는 데 중요한 역할을 한다.

KROHNE는 공정 측정 및 수소에 대한 수십 년의 기술 노하우를 가지고 있다. 100년 역사를 가진 KROHNE의 회사 설립자인 Ludwig Krohne가 제조한 가변 면적 유량계도 수소 100%를 정확하게 측정할 수 있었다. 그 동안 제품 포트폴리오가 상당히 확장되었으며, 이제 수소는 초음파, 질량 또는 와류 가스 계량기로도 측정할 수 있다. 상거래 측정을 위해 설계된 ALTOSONIC V12 초음파 유량계는 15년 이상 고정밀 천연 가스 측정에 대하여 성공적인 경험을 가지고 있다.

본고에 소개되는 다양한 수소 어플리케이션은 수소 재생에너지 활용에 흥미로운 통찰력을 제공한다.

H2가 함유된 천연가스 측정 테스트

2021년 1월, 초음파 가스 유량계는 네덜란드의 Groningen에 있는 DNV GL 연구소에서 테스트되었다. 테스트의 목적은 유량계가 16bar 및 32bar에서 H2 10%, 20% 그리고 30% 함유된 천연가스를 정확하게 측정 가능한지에 대한 여부를 확인하는 것이다.

또 테스트를 통하여 KROHNE 초음파 유량계 ALTOSONIC V12가 최대 30% 혼합된 수소와 최대 20%의 CO2를 포함하는 혼합 천연가스에 대해 허용 가능한 한도 내에서 고성능으로 측정되었음을 성공적으로 입증하였다. 그리고 네덜란드, 독일, 이탈리아, 프랑스, 스페인, 벨기에, 아일랜드, 폴란드의 시스템 운영 책임자가 테스트에 함께 참여하였다.

독일 PTB의 기술 가이드라인 G19에는 수소 함량이 10%를 초과하는 유체에 대한 상거래용 가스 유량계의 사용이 해당 제조업체의 승인과 PTB의 허가 인증서가 있는 경우에만 허용된다고 명시되어 있다. DNV의 성공적인 테스트를 기반으로 한 KROHNE 초음파 유량계는 천연가스 측정에서 최대 30%의 수소 함량으로 인증된 PTB 승인을 받았다.
  

상거래용 수소 유량 측정

Berre Petrochemical Cluster는 프랑스 마르세유에서 30km 떨어진 Étang de Berre에 위치한 거의 1000헥타르에 달하는 복합 단지다. 현장은 증기 분해기와 대형 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 공장으로 구성되어 있다. 제조업체 중 하나는 수소의 지속적인 유량 측정을 요구하였다. 고객은 SOX (Sarbanes-Oxley Act)에 따른 내부 절차와 일치하는 상거래용 상거래 흐름 측정을 찾고 있었다.

KROHNE는 초음파 유량계 ALTOSONIC V 12(플랜지 DN100, ASME Cl 300) 및 유량 컴퓨터 SUMMIT 8800과 함께 측정 시스템을 제공했다. 초음파 유량계는 스트레이트 타입의 스테인리스 튜브가 내장되어 있으며, 측정 시스템은 MID MI- 002를 준수한다. 또 KROHNE는 ALTOSONIC V12 초음파 가스 유량계에 진단 기능을 제공하는 ‘KROHNE Care’ 전문가 시스템을 제공했다. 진단 매개변수를 기반으로 이 시스템은 24시간 내내 측정 장치의 기능과 정확성을 판독한다. 12Beams 측정 장치에는 측정 튜브 바닥의 오염을 감지하는 수직 진단 경로가 있다.

또한 KROHNE는 시스템을 시운전하고, 두 개의 측정 장치를 사용하는 직원을 교육할 것을 제안했다. 시스템에는 상거래 측정을 위한 내장 압력 및 온도 센서가 필요했다. KROHNE는 교정 인증서, MID 인증서, 기술 문서 등을 포함해 보관 이전을 위한 문서를 준비했다. MID에 따라 신뢰할 수 있는 정확한 측정은 고객에게 분명한 이점이다. 고객은 내부 SOX 절차에 해당하는 MID 승인이 적용되는 송장을 생성할 수 있다.

‘KROHNE Care’ 진단 시스템과 오염 감지를 위한 진단 방법 덕분에 자가 모니터링이 가능한 안정적이고 정밀한 측정 시스템은 공정 최적화를 가능하게 했다. 결과적으로 생산량이 증가하고, 제조업체의 수익이 높아졌다.

Dow에서 Yara까지 Gasunie 수소 파이프라인 운송

가수니의 다우와 야라 사이 수소 파이프라인이 가동을 시작했다. 기존 가스 수송관을 수소 수송용으로 개조한 것은 최초 수행이었다. 산업용 수소는 더 이상 천연가스를 운송하는 데 사용되지 않는 파이프라인을 통해 이동된다. 가스 네트워크를 통한 지하 운송은 수소가 안전하고 효율적으로 운송되도록 한다.

또 2018년 3월 Dow, Yara, ICL-IP 및 Gasunie Waterstof Services 간에 계약 체결 대상이었던 12 km의 수소 파이프라인이 가동되었다. 지난 여름에는 다우와 야라에서 연결이 이루어졌고, 일부 지역에서는 가스 파이프라인이 수소 수송에 적합하도록 수정되었다. 그런 다음, 파이프라인은 수소로 채워졌다. 파이프라인은 연간 4kton 이상의 수소를 수송하는 데 상업적으로 사용된다.

“수소 파이프라인은 우리 역사에서 중요한 지점을 표시합니다. 천연가스가 아닌 다른 가스를 수송하기 위해 기존 가스 수송관을 개조한 것은 처음입니다.”라고 Gasunie의 CEO Han Fennema가 덧붙였다.

“가스 인프라는 에너지 전환에서 연결 및 지원 역할을 합니다. 앞으로 우리는 파이프라인을 통해 수소, 녹색 가스와 같은 다양한 에너지 운반체를 점점 더 많이 운송할 것입니다. 독립적인 네트워크 운영자로서 우리는 운송을 위해 다양한 공급업체의 수소를 네덜란드에서 가장 중요한 산업 클러스터로 연결할 수 있습니다. 네트워크는 2030년까지 10GW 이상의 용량을 가질 수 있습니다.”

Power-2-Gas 플랜트(P2G)에서 녹색 수소 유량 측정

GRTgaz는 천연가스 전송 분야의 선도적인 유럽 사업자 중 하나이다. GRTgaz는 프랑스 남부 Fos-sur-Mer의 가스 네트워크에 공급되는 프랑스 최초의 산업용 전력 가스 실증기(P2G)인 Jupiter 1000 프로젝트의 프로젝트 코디네이터다. 이 프로젝트는 특히 프랑스 생태 변화 기관(ADEME), 유럽 지역 개발(European Regional Development)의 지원을 받았다.
P2G는 전기에너지를 사용하여 기체 연료를 생산하는 기술이다. Jupiter 1000 프로젝트는 재생에너지를 사용하여 물의 전기분해를 통해 수소를 생성한다. 이 녹색 수소는 연료, 에너지 운반체 또는 공급 원료로 사용될 수 있으며, 탈탄소 산업 및 에너지 부문에서 중요한 역할을 할 것이다.
Jupiter 1000 프로젝트에서 생산된 녹색 수소는 천연가스 공급을 탈탄소화하기 위해 두 가지 다른 방식으로 사용된다. 먼저 수소는 네트워크에 직접 공급되어 수소와 천연가스의 혼합물을 형성한다. 둘째, 수소는 합성 메탄으로 변환되어 인근 산업 현장에서 포집된 CO2와 반응한다. 그런 다음, 합성 메탄은 천연가스 네트워크로 공급된다.

제어 밸브, 펌프 및 가스 분석기가 있는 모든 유량계는 기존 프로젝트 인프라에 통합된다. SNG, 수소 및 천연가스용 유량계는 단일 SUMMIT 8800 유량 컴퓨터에 연결되어 고객이 KROHNE 현장 직원을 요청하지 않고도 4개의 유량계를 모두 독립적으로 설정할 수 있다. 다목적 유량 컴퓨터는 다양한 제품 및 조건의 에너지 계산에 최적이다. 고객 요구사항에 따라 Modbus 통신 프로토콜(RS 485)과 함께 제공된다.

철강 생산의 반응기 컬럼에서 CO2 및 H2의 고온 유량 측정

TNO는 실용적인 응용을 위한 지식과 혁신 개발에 중점을 둔 독립적인 네덜란드 연구기관이다. T NO는 파트너와 함께 철강 산업의 잔류 가스에서 비용 효율적인 이산화탄소(CO2) 포집을 보여주고 연도 가스의 에너지 함량에서 가치를 창출하기 위해 STEPWISE 프로젝트를 시작했다.

프로젝트에서 시연된 기술은 철강 산업이 CO2를 줄이고, 지속가능성을 개선하는 데 도움이 된다. 이 프로젝트는 European Horizon 2020 저탄소 에너지 프로그램의 지원을 받는다.
철강 생산에 사용되는 연도 가스의 한 유형은 BFG(용광로 가스)이다. 고로 철광석 환원 공정의 부산물로 제철소의 연료로 많이 사용되거나 보일러, 발전소 등에 사용된다. BFG의 발열량은 질소(55%), 일산화탄소(25%), 이산화탄소(20%) 및 수소(2...4%)로 구성되어 있어 상당히 낮다.

스웨덴 룰레오에서 STEPWISE는 철강 공장의 고로 가스에서 하루 14t의 CO2를 제거하고, 수소가 풍부한 스트림을 사용할 수 있도록 하는 방법을 보여준다. 포집된 CO2는 운송 및 저장(CCS)되거나, 철강 공장에서 연료로 사용될 수 있는 합성 메탄올 생산을 위한 공급 원료로 사용될 수 있다. 수소가 풍부한 흐름은 발전소의 연료나 암모니아 생산을 위한 공급 원료로 사용할 수 있다.

또 에너지 전환과 지속가능성을 지원하는 것은 KROHNE의 최우선 의제다. 보다 지속 가능한 세상으로 가는 길에 수소는 미래의 필수 에너지 운반체 중 하나다. 수소의 가용성은 에너지 전환의 중심 기둥 중 하나가 될 수 있다. KROHNE는 노하우와 기술로 수소가 직면한 과제에서 고객을 지원한다.

현재 시장에서 유일하게 인증된 수소 산업용 유량 컴퓨터 외에도 KROHNE는 상거래 계량의 모든 측면에 대한 솔루션을 제공한다. 당사의 계량 시스템은 수소 및 수소-천연가스 혼합물의 요구사항에 완벽하게 맞춰져 있다. H2O, O2, CO2, CO 또는 CH4와 같은 불순물은 측정 정확도에 거의 영향을 미치지 않으며, 낮은 작동 밀도에도 영향을 미치지 않는다. ALTOSONIC V12 유량계는 티타늄 및 에폭시 기반 변환기와 함께 사용할 수 있다.

또한 수소 파이프라인 모니터링을 위한 솔루션도 제공한다. PipePatrol은 파이프라인 관리, 누출 감지 및 위치 파악을 위한 최첨단 시스템이다. 시장에서 가장 민감한 내부 누출 감지 시스템(LDS) 중 하나이며, 높은 수준의 안전을 위해 정확한 누출 정보를 제공한다. 정직한 유량계 KROHNE는 수소 산업과 함께한다.

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