• 에너지공학
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• 제28권4호
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• pp.1-7
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• 2019

최근 수소충전소 수요 증가에 따라, 산업통상자원부는 LPG, CNG, 주유소 등 기존의 자동차용 연료공급시설 내에 융합, 복합의 형태로 수소충전소 설치가 가능하도록 특례고시를 제정·공포하였다. 수소 융복합충전소는 특례기준 제정 이전까지 국내에서 운영된 사례가 없어, 4계절, 일교차와 같은 환경특성을 감안한 실증이 필요하다. 본 연구에서는, 국내 최초로 실증을 위해 설치된 울산 LPG-수소복합충전소의 충전데이터를 수집하여 분석하였다. 충전데이터는 압축기, 저장용기, 디스펜서에서 발생한 시간별 온도, 압력 데이터이며, 계절별 특성을 비교하기 위해 2018년 7월 중 울산 지역의 최고기온 일과 2018년 1월 중 최저기온 일을 포함하여 4계절 충전데이터를 수집하여 비교하였다. 비교결과, 외기온도의 변화가 수소차 차량용기의 초기온도에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이는 최종적으로 차량의 충전시간과 충전속도에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 국내 수소충전소 기준(KGS FP217)과 미국의 충전프로토콜(SAE J2601)에서 제시한 한계온도를 초과한 경우는 없어 차량용기에 대한 영향은 없는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권10호
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• pp.941-948
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• 2017

최근 화석연료 고갈 및 환경오염 문제를 해결할 수 있는 대안으로 수소에너지가 주목받고 있으며, 고효율 및 주행거리 향상을 위한 수소 자동차 개발에 따라 수소 저장 압력용기의 내용적 증가 및 구조안전성이 요구되고 있다. 그러나, 반구형의 바닥부보다 내용적이 큰 타원형 바닥부의 형상설계가 이루어지지 않았으며, 타원형 바닥부의 성형공정에 관한 연구 또한 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 수소압력용기 라이너의 타원형 바닥부 장단축비에 따른 최대 내용적을 계산하고 유한요소해석을 통한 구조안전성 검증 및 이에 대한 이론적 고찰을 검토하였다. 또한, 바닥부 성형 공정해석을 통하여 제안된 최대 내용적을 갖는 타원형상의 성형 가능성을 확보하였다.

• 자동차안전학회지
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• 제13권1호
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• pp.51-56
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• 2021

As hydrogen is classified as an eco-friendly fuel, vehicles using hydrogen fuel are being developed worldwide. Vehicle fuel hydrogen is stored in cylinders at 70 MPa, so there is a high risk of explosion. Therefore, it is important to inspect hydrogen cylinders in used-vehicles. This study was conducted to improve the inspection method of the cylinders currently mounted on used-hydrogen buses. The inspection method is an image analysis method using a camera. Calcaulation algorithm was developed to quantitatively chech the amount of hydrogen leakage by the image method. As a result of adding a contact angle element to the calculation algorithm suggested by the GTR regulation and comparing it with the experimental data of the GTR regulation, the algorithm reliability was 94%, which secured similarity.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.202-211
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• 1995

Heat and hydrogen transfer characteristics have been experimentally investigated for a hydride reaction bed, in which hydride material LaN $i_{4,7}$A $l_{0.3}$ is contained for hydrogen storage. This problem is of particular interest in the design of metal hydride devices such as metal-hydride refrigerators, heat pumps, or metal-hydride storage units. Transient behavior of hydrogen transfer through the hydride materials as well as heat transfer is studied during absorption and desorption processes in detail. The experimental results obtained indicate that the mass flow of the hydrogen is strongly affected by the governing parameters, such as the initial pressure of the reaction bed, absorption or desorption period, and cooling or heating temperature. These mass transfer results are along with the heat transfer rate between hydride materials and heat transfer medium in the reaction bed.d.d.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.128-135
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• 2013

The nuclear fuel cycle plant is composed of various subsystems such as a fuel storage and delivery system (SDS), a tokamak exhaust processing system, a hydrogen isotope separation system, and a tritium plant analytical system. Korea is sharing in the construction of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) fuel cycle plant with the EU, Japan, and the US, and is responsible for the development and supply of the SDS. Hydrogen isotopes are the main fuel for nuclear fusion reactors. Metal hydrides offer a safe and convenient method for hydrogen isotope storage. The storage of hydrogen isotopes is carried out by absorption and desorption in a metal hydride bed. These reactions require heat removal and supply respectively. Accordingly, the rapid storage and delivery of hydrogen isotopes are enabled by a rapid cooling and heating of the metal hydride bed. In this study, we designed and manufactured a vertical-type hydrogen isotope storage bed, which is used to enhance the cooling performance. We present the experimental details of the cooling performances of the bed using various cooling parameters. We also present the modeling results to estimate the heat transport phenomena. We compared the cooling performance of the bed by testing different cooling modes, such as an isolation mode, a natural convection mode, and an outer jacket helium circulation mode. We found that helium circulation mode is the most effective which was confirmed in our model calculations. Thus we can expect a more efficient bed design by employing a forced helium circulation method for new beds.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.249-257
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• 2010

In this paper, a three-dimensional hydrogen absorption model is developed to precisely study hydrogen absorption reaction and resultant heat and mass transport phenomena in metal hydride hydrogen storage vessels. The 3D model is first experimentally validated against the temperature evolution data available in the literature. In addition to model validation, the detailed simulation results shows that at the initial absorption stage, the vessel temperature and H/M ratio distributions are uniform throughout the entire vessel, indicating that the hydrogen absorption is so efficient during the early hydriding process and thus local cooling effect is not influential. On the other hand, nonuniform distributions are predicted at the latter absorption stage, which is mainly due to different degrees of cooling between the vessel wall and core regions. This numerical study provides the fundamental understanding of detailed heat and mass transfer phenomena during hydrogen absorption process and further indicates that efficient design of storage vessel and cooling system is critical to achieve fast hydrogen charging and high hydrogen storage efficiency.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1497-1502
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• 2013

수소를 친환경적 에너지원으로 사용하는 경우, 수소 압력용기용 강재의 수소취화 평가 및 안전성에 대한 신뢰성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는, in-situ SP 시험법을 적용하여 수소 저장용기로 사용이 검토되고 있는 SA372 강재의 가스 수소취화 거동을 평가하였다. 표면가공 조건을 달리한 시험편을 사용하여 대기압, 고압 수소가스 압력하에서 펀치속도를 달리한 SP 시험을 통해 가스수소 취화 거동을 조사하였다. 그 결과, SA372 강은 가스수소 압력하에서 현저한 수소취화 거동을 나타내었다. 이때 펀치속도에 따른 영향도 명확하게 나타나, 펀치속도가 낮을수록 현저한 수소취화를 나타내 낮은 SP 에너지 값을 나타내었다. 또한 SP 시험 후 파면양상 관찰결과도 펀치속도에 따른 수소취화 거동을 명확하게 나타내었다. 본 가압수소 시험조건에서는 시험편 표면조건의 영향은 명확하게 볼 수 없었다.

• Composites Research
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• 제21권1호
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• pp.1-7
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• 2008

복합재 고압 용기는 우수한 기계적 강도를 유지하면서 경쟁적인 무게절감을 얻을 수 있는 복합재의 장점으로 인해 최근에 많이 사용되고 있다. 하지만 고압에서 발생하는 복합재의 기밀 문제(permeability)를 보완하기 위해 금속으로 덧대는 Type 3 형태의 구조로 많이 사용된다. 그러나 복잡한 기하학적 형상, 제조공정 변수 등으로 인해 차입 3 형태의 압력용기를 설계하는 데에는 많은 어려움이 뒤따른다. 따라서 본 연구에서는 이러한 변수들을 고려하는 준측지궤적 알고리즘(semi-geodesic algorithm)과 최적화를 위한 유전자 알고리즘을 적용하여 차입 3 복합재 압력용기의 GUI(graphic user interface) 최적설계 프로그램을 개발하였다. 또한 개발된 프로그램을 이용하여 연료 전지 자동차에 적용되는 350/700 바 수소저장용기에 대해 최적 설계를 수행하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.216-223
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• 2009

The relation between temperature and hydrogen desorption on variation in output was investigated for the metal hydride canister. For this study, an AB$_5$ type alloy were chosen as a hydrogen storage material in the metal hydride canister. And application to the single proton exchange membrane fuel cell was evaluated. As the results, the hydrogen desorption was linearly increased as the temperature was risen. In addition, metal hydride canister heating was able to correspond the variation of load as power request in the PEMFC system.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.431-438
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• 2023

Recently, study on hydrogen is being conducted due to environmental pollution and fossil fuel depletion. High-pressure gas hydrogen commonly used is applied to vehicle and tube trailers. In particular, high-pressure hydrogen storage tank for vehicles must comply with the guidelines stipulated in SAE J2601. There is a charging temperature limitation condition for the safety of the storage tank material. In this study, numerical analysis method were verified based on previous studies and the nozzle angle was changed for thermal management to analyze the increase in forced convection effect and energy uniformity due to the promotion of circulation flow. The previously applied high-pressure hydrogen storage tank has a length/diameter ratio of about 2.4 and was analyzed by comparing the length/diameter ratio with 8. As a result, the circulation flow of hydrogen flowing into the high-pressure hydrogen storage tank is promoted at a nozzle angle of 30° than the straight nozzle and accordingly, the effect of suppressing temperature rise by energy uniformity and forced convection was confirmed.