• 동력기계공학회지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.20-27
• /
• 2008

수소 추출과 리포밍 과정, 연료 전지, 저장소로 구성된 수소 연료에 대한 연구는 세계적으로 번영하고 있는 중이다. 그러나 한국의 수소 스테이션에 대한 연구는 아직도 개발이 미미한 수준이다. 그리고 역시 수소 스테이션의 가장 중요한 부분인 수소 압축기에 대한 연구도 미흡하다. 수소압축기에서 가장 중요한 부분 중에 하나는 스너버인데 이것의 기능은 수소가스의 맥동압을 줄이고 불순물을 제거한다. 스너버 내부에는 버퍼라고 불리는 기울어진 판이 설치되어 맥동압을 줄이고 불순물을 제거하는 역할을 담당한다. 스너버 내부의 압력 손실과 맥동압이 최소가 될 때 스너버는 적절한 성능을 가졌다고 평가된다. 그러므로 이 연구의 목적은 수치해석을 통하여 스너버의 최적의 기하학적 크기와 버퍼의 각도에 따른 최적의 스너버를 찾는 것이다. 수치해석의 결과에서 다양한 버퍼각도에 따른 스너버의 독특한 특성을 볼 수 있다. 결과적으로 버퍼의 각도가 $35^{\circ}$일때 최소의 압력손실율이 발생했고, 버퍼의 각도가 $10^{\circ}$일 때 최소의 맥동압이 발생하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.171-171
• /
• 2011

헬륨냉동계통은 연구용 원자로인 하나로에서 냉중성자를 생산할 수 있도록 설치된 수조내기기 내의 감속재인 수소가 정상적으로 열 사이펀을 유지하기 위한 주요 계통이다. 헬륨냉동계통은 헬륨가스를 압축하는 헬륨 압축부분과 헬륨가스를 팽창시켜 저온을 생성시키는 헬륨 팽창부분으로 나누어진다. 헬륨 압축부분은 두 개의 스크류가 맞물려 회전하면서 약 1.05 bar(a)의 헬륨가스를 최대 13 bar(a)까지 압축시키는 압축기가 있으며, 헬륨 팽창부분인 냉동박스의 팽창 터빈은 self-acting gas bearing에 의해 구동되며, 저온모드 운전 시작시 헬륨 압축부분에서 일부의 가스는 팽창 터빈 축(shaft)으로 유입되어 회전속도가 서서히 증가하면서 고속으로 회전하여 극저온의 헬륨가스(14~18 K)를 생성하는 주요 기기이다. 헬륨을 팽창하는 부분인 냉동박스 내로 헬륨 압축가스를 유입하기 전에 압축된 헬륨가스 내 불순물의 순도를 분석하여 냉동박스의 주요 부품인 팽창터빈의 운전에 영향을 미치지 않는 것이 가장 중요하다. 따라서 헬륨 저압측에 헬륨가스 내 불순물 즉, 수소($H_2$), 수분($H_2O$), 질소($N_2$), 탄화수소류(CxHy) 및 오일(Oilaerosol) 등의 함량을 분석하기위해 가스 분석기가 설치되어 있으며, 냉동박스 내로 유입되기 전에 헬륨압축에서 순환되는 가스 내 불순물인 수분, 질소, 탄화수소류 및 오일은 10 vpm 이하이어야 하며, 수소 함량은 0.1 % 이내이어야 한다. 헬륨 압축부분에서 순환되는 가스의 불순물이 요구 조건에 만족하도록 헬륨 고압측과 헬륨 저압측에 cryogenic adsorber를 설치하여 가스 내 불순물을 제거하는 가스순도제어 작업을 수행해야 한다. cryogenic adsorber를 사용하기 위해서는 장치 내의 불순 가스를 공정진공도(1.33 X $10^{-3}$ mbar) 이하로 진공배기하는 작업이 매우 중요하다. 이는 계통의 헬륨가스가 오염되지 않도록 하는 것으로 cryogenic adsorber 내에는 액체질소를 충전하여 액체질소 온도에 노출된 활성탄층을 헬륨가스가 흐르면서 수분, 질소, 탄화수소류 및 오일 등이 제거된다. 이 논문에서는 헬륨냉동계통의 가스 순도 제어 작업을 통해 헬륨가스의 순도가 요구조건 이하로 만족하며, 팽창 터빈의 운전에 영향을 미치지 않음을 기술하고자 한다.

• 동력기계공학회지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.25-32
• /
• 2010

전 세계적으로 급속도로 인기가 더해가고 있는 수소에너지는 높은 전환 효율성, 재생성, 친환경적인 특징을 가지며 미래의 주 에너지가 될 것이다. 왕복동식 압축기를 통과한 후의 수소 가스의 압력은 높은 맥동압을 가진다. 스너버는 압축기의 한 구성품으로 맥동압을 낮추고 수소가스의 불순물을 제거하기 위해 사용된다. 이 연구에서의 실험은 스너버 시스템에 사용된 강관의 맥동에 관해 조사하기 위해서 수행되었다. 맥동압은 12 Hz ~ 60 Hz의 모터속도에서 RMS값을 기준으로 0.1625% ~ 0.5305% 그리고 평균압력을 기준으로 0.1621% ~ 0.5277% 감소하였다. 압력손실은 RMS값을 기준으로 0.1092% ~ 1.4419%, 평균압력을 기준으로 0.1493% ~ 1.7507%로 측정되었다. CFD를 이용한 수치해석값은 실험값이 거의 비슷한 결과를 나타내고 강관 관로 내부 가스의 자세한 압력을 설명하기 위한 중요한 역할을 수행한다.

• 한국가스학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.48-56
• /
• 2023

현재 국내 수소자동차충전소의 수소압축장치는 사업자의 자체 안전관리규정에 의한 유지관리가 되고 있으나 이는 기술기준이나 공학적 근거에 의한 것이 아니어서 신뢰성에 기반한 수소압축장치 유지관리 기준 수립이 필요하다. 본 고에서는 한국가스기술공사의 수소자동차충전소에서 운영하는 수소압축장치를 대상으로 ISO 14224 표준에 따른 수소압축기 분류체계를 검토하여 9단계의 분류체계를 확립하였고, 이에 대한 FMEA를 실시하여 SAE JA1011 및 SAE JA1012에 규정된 신뢰성중심 유지관리(RCM) 전략을 수립하였다. 수소압축장치 유지관리 분류체계 확립 및 전략수립 결과가 운영중 압축장치 성능검증기준 개발을 위한 기초자료 및 수소압축장치 유지관리기준 수립에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제31권6호
• /
• pp.578-586
• /
• 2020

There is growing interest worldwide in a hydrogen economy that uses hydrogen as an energy medium instead of hydrocarbon-based fossil fuels as a way to combat climate change. Since hydrogen has a very low energy density per unit volume at room temperature, hydrogen must be compressed and stored in order to use as an energy carrier. There are mechanical and non-mechanical methods for compressing hydrogen. The mechanical method has disadvantages such as high energy consumption, durability problems of moving parts, hydrogen contamination by lubricants, and noise. Among the non-mechanical compression methods, electrochemical compression consumes less energy and can compress hydrogen with high purity. In this paper, research trends are reviewed, focusing on research papers on electrochemical hydrogen compression technology, and future research directions are suggested.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
• /
• pp.932-937
• /
• 2008

The pulsation of a reciprocating type hydrogen compressor is occurred from the mechanism and this pulsation makes much noise and vibration. To reduce this pulsation, snubber is usually installed on that. To maintain the efficiency in the reciprocating type hydrogen compressor, the pulsation and vibration should be reduced. so it is necessary to research about the characteristic of pulsation and vibration. Therefore in this paper, the vibration characteristic of the snubber is analyzed in the base of optimized modeling condition through the flowing analysis of existing snubber. The prototype of reciprocating type hydrogen compressor is analyzed with numerical analysis. And making sure the present condition of hydrogen compressor through measurement of vibration and noise, and then it is established that the vibration characteristic data base on numerical analysis which will be develope.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
• /
• pp.681-684
• /
• 2023

우리나라의 수소연료전지 차량의 점유율이 매년 증가하고 있으나, 수소충전소 설비의 잦은 중단으로 수소연료전지 차량 운전자들이 제때 차량을 충전하지 못하는 불편이 발생하고 있다. 본 논문에서는 수소충전소 설비 중 Diaphragm을 사용하는 압축기의 이상 패턴을 탐지하는 Ensemble 모델을 통해 수소충전소에서 2023년 1월 1일부터 2023년 6월 28일 동안 수집된 데이터를 분석하였으며, 해당 기간 동안 발생했던 고장에 대해 2일전부터 이상 패턴이 10,000 이상 탐지되는 결과를 얻었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.66-73
• /
• 2020

현재 개발되고 있는 수소 압축 사이클에서는 압축기를 통해 초고압으로 압축된 수소를 고압용기 내에 저장하여 사용한다. 이러한 충전과정 중 용기내의 수소의 압력 및 온도 상승으로 인하여 고압용기에서 열응력이 발생할 수 있다. 고압용기의 신뢰성을 확보하기 위해서는 용기내의 수소의 온도를 예측하고 제어하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 이러한 고압용기의 신뢰성 해석을 위하여 50 MPa급 수소압축시스템에서 고압용기를 충전하는 과정에서의 압력상승에 따른 용기 내의 수소온도 변화 및 외부와의 열평형까지 걸리는 시간, 감압밸브를 지날 때의 수소온도 변화, 고압용기 냉각을 위한 열교환기의 요구능력 등에 대하여 이론적인 방법과 수치적인 방법으로 해석을 수행하였다. 이론해석 결과, 고압용기의 내부 온도는 충전하기 전에 40 ℃에서 충전 후 1^st cycle, 2^nd cycle에서 평균적으로 126.675 ℃, 62.1 ℃가 증가하였다. 또한, 고압용기의 충전량은 1^st cycle, 2^nd cycle에서 각각 7.9 kg, 8.9 kg으로 계산되었다. 본 연구의 결과는 수소충전소와 같이 수소압축시스템이 필요한 현장의 인프라 설계 및 구축 등에 유용하게 활용 될 것이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.66-73
• /
• 2005

Hydrogen linear power system is estimated as the next generation power system which can obtain a performance as same as fuel cell. In order to develop Hydrogen combustion power system with high thermal efficiency, it is very important to understand the basic characteristics of hydrogen combustion and establish combustion stabilization technique of its system. In this study, RICEM(Rapid Intake Compression Expansion Machine) for researching of hydrogen combustion linear power system was manufactured and evaluated, and the basic characteristics of linear RICEM were analyzed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.769-772
• /
• 2009

Diaphragm compressors are used for a hydrogen compression because it can achieve high gas pressure with high purity. But diaphragm's lifetime may depend on the shape of the cavity and deflection from fluctuation the pressure change, which is necessary to monitored. In this study, the gas and hydraulic oil pressure in the cavity were measured as piston speed varies for diaphragm compressor. The results show pressure change quantities were reduced and maximum pressure points are delayed as the piston moves faster. And the hydraulic pressure were elevated as gas pressure elevated. And the compression period was more faster than expansion period.