An Analysis of the Impact of Design Factors Using a Simulator of LH2 Storage Tank PRV System

시뮬레이터를 이용한 LH2 저장탱크 PRV시스템의 설계요소 영향분석

More than 100 liquefied hydrogen tanks are expected to be introduced in Korea by 2030. Since liquefied hydrogen is stored in a vacuum insulation structure tank at -253℃, there is a possibility of a major disaster in which the tank bursts if there is a problem with insulation. Therefore, the law stipulates that PRV should be installed as the last bastion. It is important to note that in the case of liquefied hydrogen, it becomes useless if the pressure drop of the pipe is ignored and the capacity is calculated incorrectly. In CGA S-1.3, the pressure drop rate of the PRV inlet and outlet pipes is set to less than 3% and less than 10%, respectively. However, there is an interdependence between the amount of pressure drop and the flow rate of the pipe, making it impossible to calculate these values at once. Therefore, we developed a simulator that calculates the pressure loss rate of PRV system using MATLAB/Simulink and evaluated the sensitivity of the pressure drop rate to design elements.

한국에는 2030년까지 100여 기의 액화수소 탱크가 도입될 것으로 전망된다. 액화수소는 -253 ℃ 상태로 진공단열구조 탱크에 저장되기 때문에 단열에 문제가 생기면 탱크가 파열되는 대재해의 가능성이 상존한다. 그래서 법령에서는 최후의 보루로 PRV를 설치하도록 규정하고 있다. 주의할 것은 액화수소의 경우 배관의 압력강하를 무시하고 용량을 잘못 계산하면 무용지물이 된다는 것이다. CGA S-1.3에서는 PRV 입·출구 압력강하율을 각각 3% 미만 및 10% 미만으로 하도록 하고 있다. 그러나 배관의 압력강하량과 유량 사이에 상호 의존성이 있어 이들 값을 단번에 계산하는 것이 불가능하다. 그래서 본 연구에서는 매트랩/시뮬링크를 이용하여 PRV시스템의 압력강하율을 계산하는 시뮬레이터를 개발하고, 설계 요소에 대한 압력강하율의 민감도를 평가하였다.