장비를 받은 뒤 첫 수소를 뽑고, 정상인지 판정하기까지의 순서입니다. 준비물이 갖춰져 있으면 반나절 안에 끝납니다.
설치 전에 「설치 준비와 공급 경계」 장에서 설치 공간, 환기와 유틸리티 조건을 확인하십시오.
- 예상 소요반나절
- 필요한 사람1명 (전해액 취급은 2명 권장)
- 보호구보안경 · 내알칼리 장갑
- 사전 지식필요 없습니다
- 합격 판정누설 없음 · 유량과 수위 안정
처음이신 분위에서부터 순서대로 따라 하십시오. 작업 해설에는 각 단계의 이유와 자주 나오는 실수를 정리했고, 마지막 두 절에 합격 판정 기준과 남겨 두실 기록이 있습니다.
해보신 분합격 판정과 기록해 두실 것만 보시면 됩니다. 권장 설정값과 운전 범위는 「운전과 제어」 장에 있습니다.
이 장의 내용1. 준비물
1. 준비물
PC 1대제어 앱(HXB HMI)을 설치합니다. 앱은 장비와 함께 전달하며 최신 버전이 필요하시면 문의해 주십시오.
랜 케이블 1본PC 와 장비를 직접 연결합니다.
전원 케이블 1본C19 플러그. 장비 쪽 인렛이 C20 입니다.
튜빙전해액·급수 입구 1본, 전해액 배출 1본, 수소 출구 2본, 산소 출구 1본.
전해액초기 충전용 0.1 M KOH 수용액 약 5 L. KOH 순도 95% 이상, 정제수로 조제합니다.
정제수운전 중 자동 보충용. 권장 ASTM D1193 Type II (25 °C 에서 1.0 µS/cm 이하), 허용 상한 30 µS/cm 이하.
사진은 종류를 보여 드리는 예입니다. 튜빙 사진 Best Tech Nick 25, 정제수 통 사진 Safilol222299 (Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0, 배경 제거 등 수정). 두 수정본도 CC BY-SA 4.0 으로 공개합니다.
전해액 직접 조제
0.1 M KOH 는 최종 용액 1 L 에 순수 KOH 기준 약 5.6 g 이 들어 있는 농도입니다. 시약의 순도에 맞춰 칭량량을 보정하고, 정제수에 녹인 뒤 상온으로 식혀 최종 부피를 1 L 로 맞추십시오.
보호구 착용
보안경과 내알칼리 장갑을 쓰십시오. 피부에 닿으면 즉시 흐르는 물로 씻으십시오. 알칼리 화상은 통증이 늦게 옵니다.
물에 KOH 투입
반드시 물에 KOH 를 넣으십시오. 순서를 바꾸면 국부적으로 심하게 발열해 튈 수 있습니다. 천천히 나누어 넣고 저어 주십시오.
상온까지 냉각
녹는 동안 용액이 뜨거워집니다. 상온까지 식힌 뒤 장비에 넣으십시오.
물·전해액 관리 기준
- 급수 품질
- 급수는 안정적으로 관리되는 정제 설비에서 받으십시오. 유기물이나 실리카, 입자가 많은 수원은 피해야 합니다. Type III·IV 물도 단기 시험에는 쓸 수 있지만 정비 주기가 짧아지고 열화가 빨라집니다.
- 전해액 교체 시점
- 전해액은 고정 주기가 아니라 상태와 성능 추이를 보고 교체합니다. KOH 는 물처럼 운전 중에 소모되지 않습니다. 변색이나 고형물이 보이거나 같은 조건에서 전압 추이가 달라지면 교체하십시오.
시작하기 전에
- 배관 다섯 개가 연결되고 각각 안전한 곳으로 나갑니다.
- 전원과 랜이 연결되고 제어 앱이 장비를 찾습니다.
- 초기 충전용 전해액과 보충용 정제수가 준비돼 있습니다.
- 보안경과 내알칼리 장갑을 착용했습니다.
2. 전면 포트 확인
전면 패널의 라벨을 먼저 확인하십시오. 유체 포트는 모두 1/4인치 더블 페룰 피팅입니다. 개정에 따라 표기가 다를 수 있으니 실제 장비의 라벨을 따르십시오.
| 번호 | 라벨 | 무엇이 지나가나 | 연결 |
|---|---|---|---|
| 1 | H2O IN | 정제수가 들어갑니다. 첫 충전 때는 전해액도 이 포트로 넣습니다 | 1/4인치 더블 페룰 |
| 2 | O2 OUT | 산소가 나옵니다 | 1/4인치 더블 페룰 |
| 3 | H2 OUT | 수소가 나옵니다. 쓰시는 곳으로 보내는 제품 배관입니다 | 1/4인치 더블 페룰 |
| 4 | H2 VENT | 비상 시 수소가 나갑니다. 밸브를 달거나 막으면 안 됩니다 | 1/4인치 더블 페룰 |
| 5 | DRAIN | 전해액을 뺍니다 | 1/4인치 더블 페룰 |
| 6 | Reset | 빨간 버튼. 제어기를 다시 시작해 대기(STANDBY)로 올립니다. 비상정지를 해제할 때 누릅니다. 운전을 멈추는 버튼이 아닙니다 | — |
| 7 | LED | 운전 상태를 알립니다. 읽는 법은 운전과 제어 장에 있습니다 | — |
| 8 | External | 외부 수소·산소 센서를 답니다 | 아날로그 신호 |
| 9 | ON/OFF | 주전원을 넣고 끕니다 | — |
| 10 | Ethernet | 제어 앱이 장비를 찾는 통로입니다 | RJ45 |
| 11 | Power | 전원 코드를 꽂습니다 | C20 인렛 |
| 포트 | 용도 |
|---|---|
| H2O IN | 전해액 초기 충전, 이후 급수 보충 입구 |
| H2 OUT | 수소 출구 |
| O2 OUT | 산소 출구 |
| H2 VENT | 수소 벤트·릴리프 출구 (비상 방출) |
| DRAIN | 전해액 배출구. 배출 작업 때만 호스를 연결합니다 |
| Ethernet | 제어 앱용 RJ45. PC 와 연결합니다 |
| Power | AC 입력 C20 인렛 |
| Power Switch | 장비 주전원 |
| LED | 장비 상태 표시. 뜻은 「운전과 제어」 장에 있습니다 |
| External Port | 선택 사양. 외부 수소·산소 센서 아날로그 입력 |
| Reset | 빨간 버튼. 제어기 재시작, 비상정지 해제 |
3. 튜빙 연결
운전 전에 필요한 배관을 모두 연결하십시오.
- 전해액·급수 입구
- H2O IN 에 튜빙을 연결합니다.
- 반대쪽 끝은 저장통에 넣을 수 있게 둡니다. 처음에는 전해액 통, 이후에는 정제수 통입니다.
- 수소 출구
- H2 OUT 을 환기가 확보된 안전한 곳으로 빼거나 승인된 후단 설비에 연결합니다. 현장 규정을 따르십시오.
- H2 VENT 도 환기가 확보된 안전한 곳으로 빼십시오.
- 산소 출구
- O2 OUT 을 환기가 확보된 안전한 곳으로 빼십시오. 수소와 산소가 섞이지 않게 배관을 따로 둡니다.
- 전해액 배출
- 정상 운전 중에는 DRAIN 을 막아 둡니다.
- 배출 작업을 할 때만 배출 호스를 연결하십시오.
4. 전원과 PC 연결
- 전원을 연결합니다.
- AC 전원 케이블을 C20 인렛에 꽂습니다.
- 주전원 스위치를 켭니다.
- PC 네트워크를 고정 IP 로 설정합니다.
- IP 주소 192.168.121.4
- 서브넷 마스크 255.255.255.0
- 이 주소는 모든 HXB-V1 에 같습니다. 장비는 뒷면 라벨의 Device ID 로 구분합니다.
- 여러 대를 PC 한 대로 쓰시려면 주문할 때 알려 주십시오. 장비마다 서로 다른 고정 IP 를 넣어 출고하고, 그 주소 목록을 드립니다.
- 랜 케이블로 PC 와 장비를 연결합니다.
5. 프로젝트 만들기
- 제어 앱을 실행하면 Project Manager 가 열립니다.
- New Project 를 누릅니다.
- 프로젝트 정보를 입력합니다.
- 프로젝트 이름
- 설명 (선택)
- Device ID — 장비 후면 라벨에 인쇄된 값을 그대로 넣습니다.
- Create 를 누르고, 목록에서 그 프로젝트의 Start 를 누릅니다.
- 상단 바에서 두 가지를 확인합니다.
- Connection = ONLINE
- Logging = ON
작업 해설고정 IP 로 바꾸는 것이 무엇인지
- 보통은 공유기가 PC 에 주소를 나눠 줍니다. 이 장비는 그 역할을 하지 않으므로 PC 쪽 주소를 사람이 직접 정해 줘야 서로를 찾습니다. 앞 단계의 주소가 그 값입니다.
- 그 랜 포트는 장비 전용이 됩니다. 같은 포트로 사내망이나 인터넷은 안 됩니다. 둘을 같이 쓰셔야 하면 USB 이더넷 어댑터를 하나 더 꽂아 포트를 두 개로 만드십시오.
- 설정을 되돌리려면 같은 화면에서 자동 할당으로 바꾸면 됩니다.
6. 전해액 충전과 프라이밍
제어 앱의 P&ID 화면에서 진행합니다. 처음 한 번만 하는 작업입니다.
- 초기 충전용 전해액을 약 5 L 준비합니다.
- H2O IN 배관의 끝을 전해액 통에 완전히 담급니다.
- Electrolyte Control 에서 목표값을 넣고 Apply 를 누릅니다.
- 온도는 실온으로 둡니다. 가열하지 않습니다.
- 유량은 0 으로 둡니다. 아직 순환시키지 않습니다.
- Electrolyte Control 을 ON 으로 바꿉니다.
- 보충 펌프가 내부 탱크를 자동으로 채웁니다. P&ID 의 탱크 그림이 파랗게 차오릅니다.
- 탱크가 3분의 2 까지 차면 순환을 시작해 스택 내부를 채웁니다.
- Electrolyte Control 은 ON 으로 두고 유량을 4 L/min 으로 넣은 뒤 Apply 를 누릅니다.
- 탱크가 가득 찰 때까지 계속합니다.
- 순환이 스택을 채우는 동안 보충 펌프가 탱크를 계속 채웁니다.
- H2O IN 배관을 정제수 통으로 옮깁니다.
- 이후 운전 중에는 이 상태를 유지합니다. 전해액이 아니라 물을 보충하는 것이 정상 운전 구성입니다.
전해액 제어가 하는 일
충전 절차가 왜 그렇게 생겼는지는 이 스위치 하나를 이해하면 풀립니다.
탱크가 3분의 2 찬 뒤에 유량을 4 L/min 으로 올리는 이유도 같습니다. 그때부터 순환이 스택 내부까지 액체를 밀어 넣고, 보충은 그동안 탱크를 계속 채웁니다.
7. 승온
- Electrolyte Control 을 ON 으로 유지합니다.
- 온도에 50 °C 를 넣고 Apply 를 누릅니다.
- 권장값입니다.
- P&ID 에서 카트리지 히터가 켜지고 가열이 시작되는 것을 확인합니다.
8. 전기분해 시작
- 전원을 넣을 준비가 됐는지 확인합니다.
- 전해액 수위가 정상 범위에 있습니다.
- 유량이 설정값 4 L/min 에서 안정적입니다.
- Power Control 에 전압과 전류를 넣고 Apply 를 누릅니다.
- 전압 46 V, 전류 50 A 가 권장값입니다. 반드시 이 값이어야 하는 것은 아닙니다.
- Power Control 을 ON 으로 바꿉니다.
9. 확인
P&ID 또는 Dashboard 에서 봅니다.
- 스택 전압과 전류가 설정값에 반응합니다.
- 전해액 수위가 정상 범위에 머무릅니다.
- 유량이 설정값 근처에서 안정적입니다.
- 온도가 설정값을 향해 올라갑니다.
승온 중 정상 거동
전압 46 V, 전류 50 A 로 설정한 경우입니다.
- 초기에는 전해액 온도가 낮아 전압 한계에 먼저 걸립니다. 전압이 46 V 에 붙고 전류는 50 A 보다 낮습니다.
- 온도가 오르면 전류 목표에 도달합니다. 전류가 50 A 가 되고 전압은 46 V 보다 낮아집니다.
합격 판정
전기분해를 시작한 뒤 아래를 확인하십시오. 셋 다 맞으면 시운전 합격으로 봅니다.
- 누설
- 피팅과 포트에 눈에 보이는 전해액 누설이 없습니다.
- 유량과 수위
- 유량이 설정값에서 안정적이고 전해액 수위가 정상 범위를 지킵니다.
- 전압과 전류
- 설정한 목표에 반응합니다.
승온 중에는 이렇게 움직입니다
전압 46 V, 전류 50 A 로 두신 경우입니다. 아래대로 움직이면 정상입니다.
- 처음에는 전해액이 차가워 전압 한계에 먼저 걸립니다. 전압이 46 V 에 붙고 전류는 50 A 보다 낮습니다.
- 온도가 오르면 전류 목표에 도달합니다. 전류가 50 A 가 되고 전압은 46 V 보다 낮아집니다.
기록해 두실 것
이때 남긴 값이 나중에 성능이 변했는지 판단하는 기준선이 됩니다. 비교할 기준선이 없으면 몇 달 뒤 전압이 올랐는지 알 수 없습니다.
- 시운전 날짜와 담당자
- 전해액 규격과 조제한 날짜
- 안정된 뒤의 스택 전압과 전류, 그때의 전해액 온도와 유량
- 출하 검사 성적서의 값과 비교한 결과
- 시운전 중 뜬 알람이 있으면 그 내용
이 장의 근거
- HXB-V1 데이터시트PDF · 2.2 MB
- HXB-V1 외형 치수도PDF · 1.9 MB
- HXB-V1 사용자 매뉴얼요청
만든 사람에게 물어보십시오
여기 없는 상황이라면 운전 조건과 관찰한 내용을 보내주십시오. 시스템을 설계한 엔지니어가 직접 답변합니다.