• 한국가스학회지
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• 제24권5호
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• pp.1-9
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• 2020

국내에서는 수소충전소 보급 및 상용화를 추진 중에 있으나 수소충전소에 대한 위험도 판정이 명확하지 않다. 특히 수소충전소에 대한 위험도 산출 방법 및 허용가능 기준이 명확하지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 설치 중인 수소충전소 3개소를 선정하여 일반적인 위험도 산출 방법을 활용하여 각각의 수소충전소의 사회적 위험도를 계산해보았다. 일반적인 위험도 산출의 방법으로 개인적/사회적 위험도를 통한 사고빈도를 고려한 개인의 사망활률 및 인근주민의 수에 따른 사망 가능성을 통해 수소충전소의 위험도 수준을 산출할 수 있다. 그러나 이러한 위험도의 경우에도 허용가능 여부를 판단할 기준이 불분명한 실정이다. 이에 국외의 위험도 허용가능 기준을 조사하고 국내의 선정된 수소충전소의 위험도를 적용하여 허용가능 수준임을 고찰해 보았다.

• 한국가스학회지
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• 제25권2호
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• pp.28-33
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• 2021

최근 친환경 자동차에 대한 관심이 높아짐에 따라 공해물질을 배출하지 않는 수소연료전지 차량에 대한 관심과 구매가 증가하고 있다. 최근 정부의 수소에너지 보급정책에 따라 수소충전소의 확충과 핵심부품의 국산화를 지원하고 있다. 본 연구에서는 그중에서도 수소 유량제어 밸브의 차압에 따른 유동특성을 연구하였다. 차압이 높아 짐에 따라 질량유량과 유량계수는 체적유량과 다른 경향을 보임을 확인하였다. 그리고 병목 구간에서의 노즐효과로 인해 수소온도에 영향을 주게되고, 밀도의 변화를 일으켜 질량유량에 영향을 주게 되는 것을 확인 하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.246-255
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• 2023

Due to lack of hydrogen charging stations and hydrogen supply compared to the supply of hydrogen vehicles, social phenomena such as 2-hour queues and restrictions on charging capacity are occurring, which negatively affects the spread of hydrogen vehicles. In order to resolve these problems, it is essential to have a strategic operation of the hydrogen charging stations. To establish operational strategies, it is necessary to derive customer demand patterns and characteristics through the analysis of sales data. This study derived the demand patterns and characteristics of customers visiting hydrogen charging stations through data analysis from various perspectives, such as charging volume, charging speed, number of visits, and correlation with external factors, based on the hydrogen sales data of off-site hydrogen charging stations located in domestic residential areas.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권3호
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• pp.8-16
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• 2024

수소는 매우 낮은 밀도를 갖기 때문에 화석연료와 동일한 수준의 에너지량을 저장하기 위해서는 기존과 다른 저장방식이 요구된다. 수소의 밀도를 높이는 방법으로는 수소를 액화하여 저장하는 방법이 있다. 하지만, 수소의 액화온도는 -252 ℃의 극저온이기 때문에 외부 열 유입에 의해 쉽게 기화된다. 액체수소가 기화되면 탱크 내부의 압력이 증가되는 자가증압 현상을 발생하므로, 탱크 설계 시 이 상승하는 압력을 잘 예측해야 한다. 따라서, 본 논문에서는 극저온 액체수소 연료탱크의 액체수소 충전 비율에 따른 내부 압력을 예측하였다. 탱크 내부의 압력 상승을 예측하기 위하여 1차원 열역학적 모델을 적용하였다. 열전달 모델은 열 유입, 액체수소의 기화, 연료 배출에 현상이 고려되었다. 최종적으로 연료탱크 내의 액체수소의 충전 비율에 따라 압력 상승 거동과 최대 상승 압력에 큰 차이가 있음을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.123-133
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• 2023

상용 수소연료전지 차량은 기체 수소를 고압으로 압축하여 차량 내 저장 탱크로 저장하는 방식으로 충전이 진행된다. 이러한 압축 과정은 기체의 온도 상승을 유발하며, 저장 탱크의 안전성을 확보하기 위해 온도는 제한된다. 따라서 이러한 온도 상승을 설명하기 위한 열전달 모델이 필요하다. 열전달 모델은 대류 열전달 현상을 포함하며 정확한 대류 열전달 계수 추산이 요구된다. 본 연구에서는 수소 충전 과정에서의 대류 열전달 계수를 물리적 현상을 고려한 다양한 상관관계식을 이용하여 계산하고 비교 분석하였다. 수소 충전 과정은 디스펜서로부터 탱크 입구까지의 충전라인과 차량 내 저장 탱크로 분류하였고, 각각의 내부 및 외부에서의 대류 열전달 계수를 질량 유량, 직경, 온도와 압력 등 공정 변수에 따라 추산하였다. 그 결과, 충전라인 내부의 경우 저장 탱크 내부에서보다 대류 열전달 계수가 약 1000배 크게 나타났고, 충전라인 외부의 경우 저장 탱크 외부에서보다 대류 열전달 계수가 약 3배 크게 나타났다. 마지막으로 각 과정에서의 대류 열전달 계수를 종합 분석한 결과 전체 수소 충전 과정에서 저장 탱크 외부에서의 열전달 계수가 가장 낮아 열전달 현상을 지배하는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제15권2호
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• pp.1-8
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• 2011

본 연구에서는 강화되는 자동차 배기가스 규제를 만족시키기 위하여 압축천연가스자동차보다는 배기가스부분에서 유리하고, 아직 상용화되지 않은 수소연료전지자동차의 대안으로서 수소경제의 본격적인 도입을 위한 과도기적 대안연료로 주목받고 있는 수소와 천연가스를 혼합한 연료인 HCNG 충전소의 안전에 관한 동향 및 기술을 분석하였다. HCNG는 기존의 CNG 인프라의 활용, 점점 강화되는 배기가스 배출기준의 충족, 그리고 다가오는 수소시대를 대비하여 수소시대로 가기위한 기술적, 사회적 가교역할을 한다는 점에서 매우 중요한 기회이자 도전이다. 이를 위해 HCNG 상용화에 필수적으로 요구되는 수소-압축천연가스 혼합연료 사용에 대비한 각종 안전 고려사항 들에 대하여 검토하여 국내 사고 이력을 기초로 하여 사고발생시나리오, 안전거리 추가 필요성, 수소침식, 점화원, 화재감지 등의 안전 고려사항을 제시하였고, HCNG 충전소 기술 및 기준에 관한 최근동향을 분석하여 향후 HCNG 충전소 시범 운영을 위한 안전성평가 등 제도적 기반 구축을 제안하였다.

• 한국가스학회지
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• 제26권3호
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• pp.38-44
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• 2022

전세계적으로 저탄소 친환경에너지로 다변화 정책이 진행되고 있으며, 그 정책 중 하나가 수소경제 활성화이다. 수소경제 활성화 정책으로 수소 공급을 위한 수소충전소의 보급이 가속화됨에 따라 사고발생의 위험도 커지고 있다. 수소의 폭발사고는 대부분 대형사고로 이어지기 때문에 수소에너지를 사용함에 있어 안전성을 확보하는 것은 매우 중요하다. 수소에너지를 활용하기 위해서는 액화수소의 생산, 저장, 운송 등에 사용될 수소저장 용기의 안전성 확보는 반드시 필요하다. 본 논문에서는 수소충전용 압력용기의 구조안전성을 평가하기 위해 가스 압력에 대한 거동특성을 유한요소해석으로 분석하였다. 압력용기의 재료는 SA-372 Grade J / Class 70을 사용하였고, 해석모델은 압력용기가 축대칭 형상이므로 1/4 형상만 고려하여 6면체 메쉬를 적용하였다. 수소가스 압력용기를 사용 최고 압력에서 유한요소해석을 하였으며, 해석 결과인 용기의 von Mises Stress와 변형량, 변형률 에너지 밀도를 관찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.66-73
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• 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.

• 한국가스학회지
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• 제13권1호
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• pp.45-51
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• 2009

본 논문은 국내에 건설된 충전소를 분석 검토하여 수소충전소에 대한 안전성 평가를 실시함으로써 수소충전 소의 안전성에 대한 확인과 충전소 설치 시 필요한 기준마련에 기초자료를 제공하는 것이 궁극적인 목표이다. 안전성 평가 방법으로 FMEA (Failure Mode and Effect Analysis)를 사용하였고, 충전소를 크게 4개의 공정(제조, 압축, 저장, 충전)으로 분류하였다. 또한 각각의 발견된 위험요소에 S (severity), O (occurrence), D (detection)의 점수를 부여하여 이 세 요소의 곱의 값인 RPN (Risk Priority Number)의 수치를 이용하여 위험의 우선순위를 정하고, 이를 바탕으로 시나리오를 생성하였다. 생성한 시나리오를 기반으로 사고피해영향평가 결과 주요한 사고 유형으로 jet fire와 폭발이 나타났고, PSA (pressure swing adsorption) 공정 feed line에서의 누출의 경우 원료물질에 따라 CO가스의 농도가 상이할 수도 있으나, CO가스중독 위험성을 함께 예측되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.385-394
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• 2019

The analysis of temperature behavior of a hydrogen tank during refueling is of significance to clarify the safety of the compressed hydrogen storage in vehicles since the temperature at a tank rises with inflow of hydrogen. A mass balance and an energy balance were combined to obtain analytical model for temperature change during the hydrogen refueling. The equation was coupled to Peng-Robinson-Gasem (PRG) equation of state (EOS) for hydrogen. The PRG EOS was adopted after comparison with other four different cubic EOSs. A parameter of the model was determined to fit data from experiments of various inlet flow rates and temperatures. The temperature and pressure change with refueling time were obtained by the developed model. The calculation results revealed that the extent of precooling was more effective than the flow rate control.