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대일본 인쇄와 요코하마 국립 대학 RFID를 활용한 수소 검지 시스템 개발

접촉연소식 가스센서의 발열이나 센서측의 전원이 불필요하여 높은 안전성 확보

2025년 2월 25일

대일본 인쇄 주식회사(본사:도쿄 대표 이사 사장:기타지마 요시이 이하:DNP)는, 국립 대학 법인 요코하마 국립 대학(학장:우메하라출)과 공동으로, 수소에 반응하면 전기 저항이 변화하는 수소 검지막과 RFID(IC 태그) *1을 조합해, 수소의 누설을 검지하는 「수소 검지 시스템」

본 시스템은 수소 제조 플랜트나 수소 스테이션 등의 배관 피팅 등 수소가 누설되기 쉬운 부분에 부착하는 수소 검지 센서와 전파의 송수신 안테나로 구성되어 있습니다. 수소와 반응하면 센서 내에서 전기 저항이 변화하고, 그 변화를 전파로 리더/라이터로 되돌려 수소 누설을 감지합니다. 또한 센서는 전원이 필요하지 않으므로 전원에 의한 점화 위험을 줄여 조기 수소 누출을 감지할 수 있습니다. 배관의 형태에 맞추어 반올림 등 플렉시블하게 설치할 수 있도록 필름상으로 제조하는 기술도 확립했습니다.

수소 감지 시스템의 센서 이미지

【개발 배경과 개요】

수소에너지는 연소시에 CO₂를 배출하지 않는 청정에너지로서 주목받고 있으며, 일본 국내의 수소에너지 활용기기·시스템의 시장규모는 2030년도에 6,633억엔 *2가 될 것으로 예측되고 있습니다. 한편, 수소는 도시가스 등에 비해 누설되기 쉽고, 발화·연소하기 쉽기 때문에, 안전한 취급을 향해, 검지 시스템에도 한층 더 안전성이 요구되고 있습니다. 종래의 가스 누설 검출기의 대부분은, 고온으로 가열한 촉매 소자를 사용하는 것이 주류이며, 수소에 있어서는 점화원이 될 위험이 있었습니다.

이러한 과제 해결을 위해 DNP는 이번, RFID 관련 사업이나 각종 시스템 개발로 오랜 세월 축적한 강점과 요코하마 국립 대학 대학원 공학 연구원 기능의 창생 부문 고체의 기능 오카자키 신지 교수에 의한 수소를 검지하는 재료나 성막 기술의 강점을 합쳐 점화의 원인이 되는 전지나 가열이 불필요한 센서를 활용

【이번 공동 개발한 수소 검지 시스템의 특징】

1. 높은 안전성을 고려한 수소 감지 시스템

이번에 센서 소자의 가열이나 불꽃이 발생할 위험이 있는 센서용 전지를 필요로 하지 않음으로써 점화의 위험을 대폭 저감하는 안전성이 높은 수소 검지 시스템입니다.

2.센서가 필름 타입이기 때문에 다양한 시설·장소에 설치가 가능

이번 시스템에서 사용하는 센서는 유연한 필름 형태로 제조할 수 있기 때문에 수소 가스의 배관이나 각종 밸브의 접속부 등 다양한 장소에 설치 가능한 유연성을 갖추고 있습니다. 기존의 고정형 센서는 대응이 어려웠던 장소에도 적용할 수 있으므로, 보다 광범위하게 수소 누설 위험을 관리할 수 있습니다. 수소 제조 플랜트나 수소 스테이션, 수소 자동차 등 다양한 시설·기기로 전개할 수 있습니다. 또한 설치가 쉽기 때문에 도입에 따른 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.

3. 복수의 센서에 의한 누설 검지와 원격 감시가 가능

RFID 기술을 활용한 이 시스템은 여러 센서의 동시 검출이 가능하며, 먼 곳에서의 감시도 가능합니다. 이에 따라 넓은 시설 내의 수소가스 누설의 일원관리 등도 가능해져 누출사고의 미연 방지와 감시의 효율화로 이어집니다.

게다가 소형 리더/라이터를 휴대하는 것으로, 무색 무취인 수소의 누설을 재빨리 현장 작업원에게 무선 알람으로 알리는 등, 수소 관련 업무의 안전성 향상에 공헌합니다.

또, 수소와 반응하면 색이 변화하는 필름으로 검지하는 방법도 있습니다만, 정기적으로 필름을 육안으로 점검할 필요가 있었습니다. 새로운 수소 검지 시스템은 육안 확인이 필요 없기 때문에 번잡한 점검 업무의 성인화에도 기여합니다.

【향후의 전개】

DNP는 RFID기술 등을 활용하여 공동 개발한 수소검출시스템을 수소제조 플랜트나 수소 스테이션 등을 건설하는 엔지니어링 기업이나 관련 시스템 벤더, 수소에너지를 판매하는 기업 등에 제공해 2030년도까지 누계 30억엔의 매출을 목표로 합니다. 또한 수소를 비롯한 청정 에너지의 보급에 공헌하는 제품·서비스의 추가 개발도 진행하여 탈탄소 사회의 실현에 공헌해 나갈 것입니다.

  1. RFID(Radio Frequency Identification): 전파를 활용하고 비접촉으로 정보를 읽고 쓸 수 있는 자동 식별 기술. 이번, 리더/라이터로부터의 전력 공급으로 기전해, 데이터의 송수신이 가능한 패시브 타입의 태그를 사용.
  2. (주)야노 경제 연구소 “수소 에너지 활용 기기·시스템 시장에 관한 조사(2024년)” 2024년 6월 10일 발표

주: 수소를 에너지나 동력원으로서 활용하는 발전 설비·기기, 연소 설비·기기, 수송용 설비·기기 등을 대상으로 하여 해당 연도에 신규 도입되는 기기·시스템 금액 기준으로 산출했다.

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