• 한국가스학회지
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• 제16권6호
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• pp.29-33
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• 2012

이 연구에서는 최근의 액체수소안전관련 연구현황을 간략히 살펴보고자 한다. 액체수소 저장용기가 파손되어 액체수소가 누출될 수 있다. 누출된 액체수소는 풀을 형성하고 증발하여 수소증기 운을 형성한 뒤 증기운 폭발이 일어날 수 있다. 액체수소를 저장하고 있는 용기가 외부로부터 유입되는 열에 의하여 증발하는 가스를 처리하지 못할 경우에는 BLEVE가 발생할 수 있다. 압축된 수소가스가 있는 시설에서는 수소누출에 의한 제트화제가 발생하고 지연점화에 의하여 개방공간에서 플래시 화재 및 폭발이 발생할 수 있다. 이러한 여러 가지 사건에 대하여 최근의 기술개발과 향후연구개발 방향에 대하여 간략히 살펴보았다.

• 한국가스학회지
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• 제28권1호
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• pp.85-99
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• 2024

수소전기차의 보급 확대가 빠르게 이루어지며 수소충전소의 모델 또한 다양화되고 있다. 이에 따라 종류별 수소 충전소의 안전에 대한 이슈가 대두되고 있다. 본 연구에서는 승용·버스·트럭 등 다차종 동시 수소충전이 가능한 수소 스테이션의 정량적 위험성평가를 진행하였다. 정량적 위험성평가에 범용적으로 사용되는 Gexcon 사(社)의 Effects&Riskcurves Software를 활용하여 수소 누출에 따른 화재, 폭발 등의 시나리오를 부여하였다. 이를 통해 복사 열, 폭발 과압에 의한 피해 영향 거리를 계산해냈으며, 주변 건물 및 인구에 미치는 위험도를 측정하였다. 피해 영향 거리가 가장 크게 나타난 것은 충전설비 및 고압 압축가스 설비의 화재 및 폭발이었으며 개인적 및 사회적 위험도에 가장 크게 기여한 설비는 고압 압축가스 설비로 나타났다. 이에 따라 충전설비 및 압축가스 설비에 대한 안전거리를 보수적으로 책정하며 적절한 방호조치를 설치한다면 수소 누출 사고 발생 시 인적·물적 피해 최소화에 기여할 수 있을 것으로 검토된다.

• 한국가스학회지
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• 제25권4호
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• pp.57-62
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• 2021

본 연구는 국제공동 연구로 개발 된 HyKoRAM 프로그램을 이용하여 저장설비(튜브트레일러)의 누출 시 위험성평가를 진행하였다. 수소충전소 내의 고압가스설비는 크게 4가지로 저장설비(튜브트레일러), 처리설비(압축기), 압축가스설비, 충전설비(디스펜서)로 분류된다. 그 중 저장설비인 튜브트레일러의 설계 사양, 주변 환경 조건 등을 반영하여 기존에 발생된 사고 및 잠재적 사고 위험 사고 시나리오를 구성하였다. 이를 통해, 수소충전소 저장 설비의 위험을 확인하고 수소충전소 안전성 향상을 위한 대책을 제안한다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2022년 정기학술대회 논문집
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• pp.290-291
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• 2022

본 논문에서는 우리나라 2030년 국가 온실가스 감축목표(NDC*, 291백만톤 감축)달성 및 2050년 탄소중립 목표 달성을 위해 필연적으로 수반되는 천연가스 내 수소 혼입에 따른 안전성확보 방안과 수소혼입에 따른 국민 불안감 해소 및 수용성 제고를 위한 대안을 제시하고, 해외 사례를 연구 하였다. 탄소중립은 온실가스(이산화탄소 등)의 배출량을 최대한 줄이고, 남은 온실가스를 흡수, 제거해서 실질적인 배출량이 "0"이 되는 것을 의미하고, 수소혼입은 도시가스의 주성분인 메탄 연소시 발생하는 CO₂를 최소화하기 위해 수소(H₂)를 도시가스에 일정비율 혼합하는 것을 말한다. 본 연구에서는 수소 혼입 시 우려되는 수소취성 및 배관내구성 문제와 수소 특성인 작은 입자로 인한 누출 위험성, 고층에서 메탄과 수소가 분리되는 현상 등에 따른 문제를 도출하고 이에 대한 안전관리 방안도 함께 제시하였다. 또한, 도시가스 배관에 수소 혼입시 천연가스 대체를 통한 온실가스 감축 및 기존 배관망 사용을 통한 경제성 분석결과와 국가 온실가스 감축에 어느 정도 기영할 수 있는지도 함께 기술하였다.

• 한국가스학회:학술대회논문집
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• 한국가스학회 2006년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.169-176
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• 2006

• 문화기술의 융합
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• 제10권1호
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• pp.551-557
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• 2024

수소는 청정, 무탄소, 고에너지등 다양한 특징을 가진 재생에너지원으로 국제적으로 '미래에너지'로 인정받고 있다. 수소에너지 산업의 급속한 발전과 더불어 수소 수요를 충족시키기 위하여 더 많은 수소 인프라가 필요한 실정이다. 그러나 수소 인프라 사고가 빈번한 발생함으로 인해, 수소산업 발전에 걸림돌이 되고 있다. 미국 Sandia National Laboratories에서 개발한 HyRAM+는 수소충전소를 포함한 다양한 저장 응용 분야에 대한 수소 안전 평가와 관련된 데이터와 방법을 통합하는 소프트웨어 툴킷이다. HyRAM+의 물리 모드는 수소충전소 컴포넌트에 따라 수소누출 결과를 모사하여 가스 플룸 분산, 제트 프레임 온도와 궤적 그리고 복사 열속 등을 그래프로 나타낸다. 본 논문에서는 강원도 삼척시에 있는 수소충전소를 대상으로하여 HyRAM+ 소프트웨어를 이용하여 수소 누출 데이터를 추출하였다. HyRAM+에서 추출한 데이터를 이용하여 수소 누출(Leakage) 발생 시뮬레이터를 개발하였다. 데이터베이스와 그라파나(Grafana)를 이용하여 시뮬레이터에서 발생한 데이터를 보여주는 대쉬보드(Dashboard)로 구현하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.305-316
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• 2022

화석연료의 고갈과 환경문제의 대안으로 수소에너지가 부각되고 있으며, 자동차 산업에서도 수소차의 보급이 증가하고 있다. 그러나 수소는 가연농도 범위가 4~75%로 넓은 가연영역을 가지고 있어 수소차 사고 시 안전에 대한 우려가 높은 실정이다. 특히, 터널이나 지하주차장과 같은 반밀폐 공간에서는 수소누출에 따른 화재나 폭발이 대형사고를 유발할 가능성이 높기 때문에 수소누출에 따른 가연영역 분석을 통해 수소 안전성에 대한 검토가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 표준단면의 도로터널에서 수소차량의 수소 누출조건과 터널 내 풍속에 따른 수소농도 해석을 수행하여 터널 내 풍속이 가연영역에 미치는 영향을 검토하였다. 수소의 누출조건은 1개의 탱크와 3개의 탱크가 통시에 TPRD를 통해 누출되는 조건과 대형크랙이 발생하여 누출하는 조건으로 하였으며, 터널 내 풍속은 0, 1, 2.5, 4.0 m/s를 고려하였다. 가연영역에 대한 검토결과, 1 m/s 이상의 풍속이 존재하는 경우에는 풍속이 없는 경우와 비교하여 최대 25%수준까지 감소하는 것으로 나타나고 있으며, 풍속증가에 따른 가연영역의 감소효과는 거의 없는 것으로 나타나고 있다. 특히 대형크랙이 발생하여 약 2.5초 만에 완전히 누출되는 경우에는 풍속이 증가하면 가연영역이 약간 증가하는 것으로 나타나고 있다. 또한 하향 분출되는 경우에 풍속이 작은 차량하부 영역에 수소가스가 상당히 긴 시간동안 잔류하는 것으로 분석되었다.

• 한국가스학회지
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• 제22권4호
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• pp.32-38
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• 2018

본 연구는 불화 수소 탱크 컨테이너 하역장에서 불화수소 누출 시 누출량 및 확산 정도를 정량적으로 평가하여 동종사고의 재발을 방지하고 안전성 향상방안을 제시하는데 목적이 있다. 2012년 H사에서는 최대 저장량이 18 Ton인 탱크컨테이너에서 누출사고가 발생하여 인근 지역으로 8 Ton이 누출되었고, 그로인해 사회적 이슈가 되었다. 가우시안 플럼(Gaussian plume) 모델을 이용하여 계산한 결과 누출지점으로부터 반경 1,321m까지의 농도가 20ppm 이상으로 예측되었다. 2014년 R사에서 발생한 불화수소 누출사고에서는 누출량이 11.02kg으로 추정되었고, 그 중 2.9kg이 세정기로 회수되었다. 가우시안 플럼 모델을 사용하여 계산 한 결과, 누출 원으로 부터 20ppm 이상의 농도를 갖는 피해 범위가 반경 69m로 예상되었다. 위의 두 가지 사고를 비교 한 결과, 누출량은 약 987배 차이가 발생했고, 피해 지역은 19 배 이상 차이가 나는 것으로 나타났다. 따라서 보호구의 착용, 하역 장소의 밀폐 및 세정기 설치, 그리고 비상훈련을 실시하여 하역장에서 불화수소가 대량으로 누출되는 사고가 발생하지 않도록 관리해야 한다는 결론을 얻었다.

• 한국가스학회지
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• 제23권4호
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• pp.28-39
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• 2019

OGI(Optical Gas Image) 기술에서 주요 가스의 이미지 특성연구는 누출가스의 종류 파악 및 배출량 추정의 기초자료가 될 수 있다. 본 연구의 목적은 산업에서 중요한 methane과 propane 두 탄화수소의 분출가스 이미지의 차이를 관찰하기 위함이다. 적외선을 투과하는 성질을 지닌 석영을 끼운 바람차단막을 제작하여 methane과 propane을 동시에 누출하게 하여 적외선 OGI 카메라로 촬영하고, 그 영상을 분석하였다. 석영차단막이를 활용하여 바람의 영향을 최소화하여 안정된 영상을 확보하였다. 누출 기준값을 1 L/min로 하여 두 탄화수소의 영상을 분석한 결과 OGI 카메라로 쉽게 식별 가능한 거리가 methane의 경우 6 m, propane의 경우 9 m로 나타났다. 적외선 카메라와 누출지점의 거리 1~10 m까지에서 propane의 경우가 methane의 경우 보다 gas plume의 크기가 컸으며 선명하였다. 영상 이미지의 점의 수로 비교하면 propane이 methane보다 평균 3.8배 많았다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.47-60
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• 2021

수소는 차세대 에너지원으로서 수소경제 활성화 로드 맵에 따라 수소를 안정적으로 생산·저장·운송하기 위한 산업과 더불어 수소차의 보급이 급속도로 이루어질 것으로 예상된다. 이에 따라 터널과 같은 반밀폐공간에서의 수소차의 사고에 대비한 안전대책이 요구되고 있다. 본 연구에서는 도로터널에서 수소차량의 안전성을 확보하기 위한 연구의 일환으로 터널 내 수소차 사고에 따른 다양한 위험요인 중 가스 누출에 따른 화재와 폭발의 위험성에 대한 기초적인 조사·연구를 수행하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 수소차 사고 시 가스누출속도는 TPRD의 오리피스직경에 의존하며, 가스가 점화되는 경우에 최대화재강도는 오리피스직경에 따라 3.22~51.36 MW (오리피스직경: 1~4 mm)에 도달하나 지속시간이 짧기 때문에 화재로 인한 위험의 가중은 거의 없는 것으로 분석되었다. 등가 TNT방법에 의해서 폭발에 따른 과도압력을 계산하였으므로 폭발수율을 0.2적용하는 경우, 안전한계 거리는 대략 35 m 정도로 분석되고 등가사망자는 보수적인 관점에서 수십 명 정도에 달할 것으로 예측된다.