• 한국항해항만학회지
• /
• 제44권4호
• /
• pp.283-290
• /
• 2020

액화 수소 운반선에서 증발가스의 발생은 불가피하며, 화물탱크 내부의 압력 문제를 피하기 위해 적절한 조치가 필요하다. 이 증발 가스는 선박의 추진연료로 사용 될 수 있으며, 추진에 사용되고 남은 나머지 부분은 재액화 또는 연소시키는 등 효과적으로 관리해야 한다. 본 연구에서는 수소 추진 시스템을 갖춘 160,000㎥ 액화 수소 운반선에 최적화된 증발 가스 재액화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 수소 압축 및 헬륨 냉매 섹션으로 구성되고, 화물탱크로부터 배출되는 증발가스의 냉열을 효과적으로 활용하여 효율을 증가시켰다. 본 연구에서는 공급 온도 -220℃인 수소 증발가스가 재액화 시스템에 들어가는 상태에서 증발가스의 재액화 비율에 따른 엑서지 효율 및 에너지 소모율 (SEC, Specific Energy Consumption) 분석을 통해 시스템을 평가하였다. 그 결과 재액화 비율 20%에서 4.11kWh/kgLH₂의 SEC와 60.1%의 엑서지 효율을 보여 주었다. 아울러, 수소 압축압력, 수소 팽창기의 입구온도, 공급 증발가스 온도변화에 따른 영향을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제32권3호
• /
• pp.180-188
• /
• 2021

This paper conducted a study on the ortho-para hydrogen conversion in the cryogenic heat exchanger filled with catalysts for hydrogen liquefaction by utilizing the numerical model of plate-fin heat exchanger considering catalytic reaction of ortho-para hydrogen conversion, heat and mass transfer phenomena and fluid dynamics in a porous medium. Various numerical analyzes were performed to investigate the characteristics of ortho-para hydrogen conversion, the effects of space velocity and activated catalyst performance.

• 한국초전도저온공학회지:초전도와저온공학
• /
• 제22권1호
• /
• pp.4-8
• /
• 2020

• 한국초전도저온공학회지:초전도와저온공학
• /
• 제2권2호
• /
• pp.44-51
• /
• 2000

• 한국가스학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.47-55
• /
• 2024

한국에는 2030년까지 100여 기의 액화수소 탱크가 도입될 것으로 전망된다. 액화수소는 -253 ℃ 상태로 진공단열구조 탱크에 저장되기 때문에 단열에 문제가 생기면 탱크가 파열되는 대재해의 가능성이 상존한다. 그래서 법령에서는 최후의 보루로 PRV를 설치하도록 규정하고 있다. 주의할 것은 액화수소의 경우 배관의 압력강하를 무시하고 용량을 잘못 계산하면 무용지물이 된다는 것이다. CGA S-1.3에서는 PRV 입·출구 압력강하율을 각각 3% 미만 및 10% 미만으로 하도록 하고 있다. 그러나 배관의 압력강하량과 유량 사이에 상호 의존성이 있어 이들 값을 단번에 계산하는 것이 불가능하다. 그래서 본 연구에서는 매트랩/시뮬링크를 이용하여 PRV시스템의 압력강하율을 계산하는 시뮬레이터를 개발하고, 설계 요소에 대한 압력강하율의 민감도를 평가하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.19-26
• /
• 1999

수소 액화시스템의 중요한 구성요소인 열교환기를 이중관 형태로 설계 제작하여 극저온 영역에서의 유용도를 실험적으로 측정하였다. 이중관 열교환기의 내관과 내 외관 사이의 환상 공간으로 수소를 공급하고, 온도와 압력, 유량을 측정하였다. 측정된 온도와 유량으로부터 유용도를 환산한 결과, 열교환면적이 증가함에 따라 열교환기의 유용도는 증가하였다. 또한 저온 수소와 고온 수소의 열용량비가 감소함에 따라 열교환기의 유용도는 증가하나 유용도의 증가폭은 감소하였다. 따라서 본 연구에서는 수소 액화시스템에 필요한 유용도를 얻기 위한 열교환기의 길이 및 열용량비의 선정 기준을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권6호
• /
• pp.325-331
• /
• 2022

금속의 취성화는 수소와 접촉하는 구조물을 안정적으로 설계하는데 있어서 큰 문제가 되어왔다. 본 논문에서는 분자동역학 해석을 통해 균열선단 주변에 모인 수소원자들이 전위 이동 현상을 억제하고, 이로 인해 벽개 파괴 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 다양한 수소 농도, 하중 속도, 수소 확산 속도 등을 바꾸어가며 분자동역학 해석을 수행하였고, 이에 따른 수소 취성화를 최소화시킬 수 있는 조건들을 조사하였다. 분자동역학 해석 결과는 기존의 실험결과와 잘 일치하였으며 이를 바탕으로 수소 취성화 현상을 정량화하여 평가하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제34권6호
• /
• pp.650-656
• /
• 2023

In order to efficiently control boil-off rate of a liquefied hydrogen tank, the important thing is to maintain an appropriate vacuum level. however, compared to small and medium-sized storage tank, it is very difficult to create and maintain vacuum in large-capacity storage tanks. In this study, we aim to determine the target level of future large-capacity storage tank technology development and secure basic data on performance test methods by analyzing the corelation between evaporation gas and thermal conductivity of liquefied hydrogen storage tanks.

• 한국가스학회지
• /
• 제21권5호
• /
• pp.56-63
• /
• 2017

전세계적으로 수소 충전 스테이션 구축에 많은 투자와 지원을 하고 있는 실정이다. 그러나 수소는 폭발범위가 넓고 확산이 빠른 기체이다. 본 연구에서는 액화수소를 취급하는 소규모~대규모 충전스테이션을 대상으로, 사고시 발생하는 VCE로 인한 피해영향범위를 산출하고, 프로빗 모델을 통해 주변의 인적, 물적 피해를 예측하였다. 더불어, 벤트스택 끝단에서 발생 가능한 Jet fire를 시나리오로 선정하여 최적 높이를 설정하였다. 피해영향범위는 관심과압 6.9kPa을 기준으로 하여, 소규모 저장시설의 경우 8.24m, 중규모 14.10m, 대규모 22.38m이다. 폐출혈로 인한 인체 피해는 소규모와 중규모가 각각 50m, 대규모 100m였으며, 구조물 손상에 따른 피해는 소규모 200m, 중규모 300m 및 대규모 500m이다. 벤트스택의 최적높이는 소규모 4.7m, 중규모 8.8m 및 대규모 16.9m이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제30권6호
• /
• pp.490-498
• /
• 2019

The intermittent electric power supply of renewable energy can have extremely negative effect on power grid, so long-term and large-scale storage for energy released from renewable energy source is required for ensuring a stable supply of electric power. Power to gas which can convert and store the surplus electric power as hydrogen through water electrolysis is being actively studied in response to increasing supply of renewable energy. In this paper, we proposed the novel concept of hydrogen liquefaction process combined with pre-cooling process using the liquid air. It is that hydrogen converted from surplus electric power of renewable energy was liquefied through the hydrogen liquefaction process and vaporization heat of liquid hydrogen was conversely recovered to liquid air from ambient air. Moreover, Comparisons of specific energy consumption (kWh/kg) saved for using the liquid air pre-cooling was quantitatively conducted through the performance analysis. Consequently, about 12% of specific energy consumption of hydrogen liquefaction process was reduced with introducing liquid air for pre-cooling and optimal design point of helium Brayton cycle was identified by sensitivity analysis on change of compression/expansion ratio.