• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.234-240
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• 2015

In the face of the world's growing energy storage needs, liquid hydrogen offers a high energy density solution for the storage and transport of energy throughout society. A 5 L liquid hydrogen storage tank has been designed, fabricated and tested to investigate boil-off rate of liquid hydrogen. As the insulation plays a key role on the cryogenic vessels, various insulation methods have been employed. To reduce heat conduction loss, the epoxy resin-based insulation supports G-10 were used. To minimize radiation heat loss, vapor cooled radiation shield, multi-layer insulation, and high vacuum were adopted. Mass flow meter was used to measure boil-off rate of the 5 L cryogenic vessel. A series of performance tests were done for liquid nitrogen and liquid hydrogen to compare with design parameters, resulting in the boil-off rate of 1.7%/day for liquid nitrogen and 16.8%/day for liquid hydrogen at maximum.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.223-229
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• 2014

본 연구는 시뮬레이션 툴을 이용해 HCNG 연료의 폭발 특성에 대하여 고찰하였다. 충전소의 대량 가스누출로 인한 증기운 폭발과 저장용기 폭발에 의한 피해 범위를 예측하였다. HCNG 충전소에서 증기운 폭발이 발생할 경우 충전소 내부에 50~200kPa의 폭발압력이 형성되었다. 저장용기가 폭발할 경우 수소의 경우 과압이 미치는 거리는 59m, 복사열이 미치는 거리는 75m로 측정되었다. CNG의 경우 과압이 미치는 거리는 89m, 복사열이 미치는 거리는 144m로 예측되었다. 수소와 CNG를 혼합한 30%HCNG의 경우 과압이 미치는 거리는 81m, 복사열이 미치는 거리는 130m로 예측되었다. 폭발과압 및 복사열이 미치는 피해거리는 CNG가 가장 높게 나타났으며 HCNG는 CNG와 수소의 사이에 위치하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1377-1382
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• 2011

최근, 화석연료의 고갈과 환경오염의 문제로 인해 차세대 신재생 에너지에 대한 관심이 증대되고 있다. 그 중 수소연료는 친환경, 저장의 용이, 손쉬운 제조 등과 같은 장점에 반해 가연범위가 넓고, 폭발의 위험성이 단점으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 간편한 SP 시험법을 이용하여 고압수소가스 분위기 하에서 in-situ 수소취화거동을 평가할 수 있는 시험기법을 확립하고자 한다. 그 적용성을 평가하기 위해서 수소저장용기 재료로 사용되는 스테인리스강(SUS316L)을 사용하여 대기압, 고압 헬륨 및 수소가스 분위기에서 시험하였다. 실험결과, 고압 수소가스 분위기에서는 수소 침투로 인해, 대기압 및 헬륨가스 분위기하에서와 달리, 시험편 표면에 미세균열 발생과 하중-변위 선도상 소성불안정 변형 영역에서 연신율 감소를 가져왔고, 파면관찰 결과 수소취화 균열이 관찰되어 SP시험법의 유효성을 나타내었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.114-119
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• 2015

Nowdays, fossil fuels have been used as an important resource in development of industry. But it is limited and caused climate change such as pollution and global warming. So nuclear fusion research is being issued with tritium to develop eco-friendly and sustainable energy. Republic of Korea is in charge of Storage and Delivery System (SDS) in the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), weld present in the SDS bottles are easily exposed to the hydrogen embrittlement of special characteristics of the hydrogen in hydrogen atmosphere, When the hydrogen embrittlement is rapidly progresses, the cracking is generated in the weld zone. Due to this cracking, the risk of leakage of tritium into the atmosphere occurs. In this study, hydrogen heat treatment was processed through the Pressure-Composition-Temperature (PCT) device according to the time variation. Also mechanical properties such as rupture strength test, three point bend test and hardness test in accordance with the respective time have been conducted and the fracture was observed by scanning electron microscopy(SEM) after the mechanical properties evaluation.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.121-127
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• 2013

Tritium was attracted with high energy source in neutron fusion energy systems. A number of research was performed in tritium storage materials. The Korea was raised storage and delivery systems (SDS) of international thermonuclear experimental reactor (ITER) research. However, bottles of SDS would be important because of stability. The bottles have a welding zone, this zone will be vulnerable to hydrogen embrittlement. This zone have a high thermodynamic energy and heat deterioration. Therefore bottles were studied about hydrogen embrittlement to retain stability. The heat treatment of hydrogen was carried under pressure-composition-temperature (PCT) apparatus because of checking at real time. And then, mechanical properties were evaluated by tensile test and hardness test. In results of this study, hydrogen atmosphere condition is very important by tensile test and kinetics test. The samples were evaluated, that is more weak hydrogen pressure, increasing temperature and time. This results could be useful in SDS bottle designs.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.152-161
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• 2023

일반적으로 대용량의 수소를 저장하기 위해 사용되는 수직형 원통 용기는 강재로 제작되며, 사용 환경을 고려하여 제작된 받침 콘크리트 상부에 기초 슬래브에 선 설치된 앵커로 고정하는 방식이 사용된다. 이와 같은 방식은 지진과 같은 외력이 작용될 시 정착부에 응력이 집중될 수 있으며, 앵커 및 콘크리트 손상으로 인한 구조물의 전도 피해가 발생할 수 있다. 본 연구는 현장 조사를 통한 실제 운용중인 수직형 수소 저장용기를 특정하여 3차원 유한요소로 모델링하였고, 비 구조 요소의 내진 성능 검토에 사용되는 ICC - ES AC 156의 인공 지진 및 규모 5.0 이상의 국내 기록지진을 적용하여 거동 특성을 분석하였다. 실제 규모로 제작된 구조물을 대상으로 실험을 진행하는 것이 타당하지만 현실적 제약으로 수행하기에 어려움이 있어 해석적 접근 방식을 통하여 대상 구조물의 안전성을 검토하였다. 거동 특성의 경우 지진동에 의해 발생된 구조물의 응답 가속도는 검토되는 지진 하중 대비 평균적으로 10 배 이상 크게 증폭이 되는 것으로 나타났으며, 무게 중심이 위치되는 지점으로 전달될수록 감소되는 경향을 보였다. 취약 부위로 예상되는 하부 시스템(지지 기둥 및 앵커 정착부)의 경우 허용 응력을 만족하는 것으로 나타났지만, 정착을 위한 받침 콘크리트의 쪼갬 및 인장 강도는 허용 응력 대비 약 5 % 정도의 여유만이 있어 이에 대한 대처 방안이 요구된다. 본 논문에서 제시된 연구 결과를 바탕으로 향후 진동대 시험을 통하여 수행이 되는 수소저장 용기 제작에 필요한 설계 하중 및 조건 등의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.127-132
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• 2023

본 연구에서는 필라멘트 와인딩 공법을 적용한 Type 4 압력용기의 설계를 수행하였다. 수소저장용 탱크의 설계인 점을 고려하여 누설을 방지하기 위해 라이너는 고분자 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 적용하였고 복합재 구조는 카본/에폭시를 Hoop 방향과 Helical 방향으로 적층하여 설계하였다. 이론적 접근으로 Helical 섬유의 각도와 Hoop, Helical 각각의 섬유 두께를 결정하여 설계하였다. 설계에 대한 안전성은 상용소프트웨어인 ANSYS를 활용하여 유한요소 해석으로 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.829-833
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• 2012

대체천연가스(SNG)는 에너지 안보 차원에서 에너지 수급 안정화 방안의 하나로 많은 관심을 받고 있다. 또한 HCNG (또는 $H_2CNG$)는 배기가스 내의 유해 성분을 현저히 줄이고 열효율도 높일 수 있어서 내연기관이나 가정용 연료로 사용될 것으로 기대되고 있다. 그러나 SNG나 HCNG에 포함되어 있는 수소는 재료에 침투하여 그 재료의 역학적 특성을 크게 저하시키는 것으로 알려져 있다. 따라서 SNG나 HCNG를 안전하고 효율적으로 수송 공급하려면 이를 위해 운용되는 인프라의 안전성과 신뢰성 확보가 선결되어야 한다. 본 연구에서는 중공 시험편을 이용한 인장시험법을 통하여 CNG 저장용기용 저합금강이 나타내는 고압 수소 분위기에서의 인장 특성 변화에 대하여 조사하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.558-563
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• 2020

Hydrogen is attracting attention as an alternative energy source as an eco-friendly fuel without emitting environmental pollutants. In order to use hydrogen as an energy source, technologies such as hydrogen production and storage must be used, and new storage methods are being studied. In this study, the behavior of hydrogen in the storage tank were numerically studied under high-pressure hydrogen discharge conditions in a Type III hydrogen tank. Numerical results were compared with the experimental value and the results were quantitatively analyzed to verify the numerical implementation. With the results of pressure and temperature values under a given discharge condition, the Redich-Kwong gas model showed the adequate models with the smallest error between numerical and experimental results.

• 자동차안전학회지
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• 제14권4호
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• pp.113-119
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• 2022

The structural safety of hydrogen buses is being evaluated for the successful introduction of hydrogen buses. The crash test methodology, for example, side impact test procedure is being discussed for hydrogen bus structure safety with a compressed hydrogen storage system located under the bus floor. Thus this study describes a new experiment method for side impact test with compressed hydrogen storage system independently based on finite element analysis instead of side impact test using full hydrogen bus. A side crash procedure of conceptual compressed hydrogen storage structure was investigated and impact simulations were performed. The finite element models of hydrogen bus, simplified structures, fuel tank system and side impact moving barrier were set up and simulation results reported model performance and result comparison of three different simplified models. Computational results and research discussion proposed the fundamental test framework for safety assessment of the compressed hydrogen storage system.