• Journal of the Korean Society of Safety
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• v.37 no.6
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• pp.158-165
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• 2022

Eco-friendly policies proposed by the government of The Republic of Korea have encouraged the use of eco-friendly vehicles. Hydrogen vehicles have exhibited the highest growth rate, although the current number of registered vehicles is low. In hydrogen vehicles, a thermally activated pressure relief device (TPRD) is installed to prevent explosions in the hydrogen gas cylinder. When discharged due to low ignition energy, hydrogen gas readily forms a jet flame. The risks induced by such jet flames were analyzed through a numerical analysis. Jet flames can activate TPRDs installed in nearby hydrogen gas cylinders. As a result, high-voltage cables exposed in the lower area of a vehicle can ignite within seconds. There was a 9.5-kW/m2 area around the vehicle (which can result in casualties) at a distance of ~5 m from the hydrogen gas cylinder, and a 37.5-kW/m2 area (which can cause significant damage) in the form of an inverted triangle toward the lower section of the vehicle. We believe that the risk factors analyzed herein should be considered for addressing accidents in hydrogen vehicles.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.17 no.6
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• pp.46-51
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• 2013

Composite cylinder is used by hydrogen fuel cell vehicles and natural gas vehicles because of high specific modulus, specific strength and fatigue resistance. composite cylinder has a seamless integrated liner and it is fully overwrapped with structural fibers of high strength carbon fibers in an epoxy matrix. In this study, filament winding pattern and autofrettage pressure design technique are presented considering structural weakness of knuckle and compressive residual stress. Presented methodology is verified by pressure cycling test of composite cylinders.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.22 no.1
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• pp.1-8
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• 2018

FCV is installed with a automatic valve attached in an high pressure cylinder to control the hydrogen flow. The supply of hydrogen from the cylinder into the fuel cell stack is controlled via the on/off operation of a solenoid attached to the automatic valve. The solenoid needs to provide the necessary attraction force even at any saturation temperature caused by drive of the vehicle. In this study, the simplified prediction equations for the saturation temperature are suggested. The finite element analysis was performed by steady state technique, according to the boundary condition in order to predict the saturation temperature and attraction force. Finally, the saturation temperature was validated through comparison between the analysis results and measurement results. From the results, the measured saturation temperature $5.9^{\circ}C$ lower with respect to the analysis results. And the error of attraction force ranged from 1.0 to 2.1 N at testing conditions.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.225.2-225.2
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• 2010

전 세계는 온실 가스의 방출을 줄이기 위하여 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 에너지를 찾기 위해 연구개발에 박차를 가하고 있다. 이러한 계속적인 연구에서, 전 세계의 국가들은 태양열, 풍력, 지열 및 수소에너지와 같이 화석연료를 대체할 다양한 가스를 조사해왔다. 대체에너지 중 수소 연료는 실제로 배출가스가 없기 때문에 가장 유망한 대안이라고 할 수 있다. 연료전지자동차용 연료로 수소를 사용하기 위해서는 저장합금, 액체 및 압축 상태로 저장할 수 있다. 이 중 세계 대부분의 자동차 메이커 들은 수소를 압축하는 방식을 채택하고 있으며, 주행거리를 확보하기 위하여 고압상태로 수소가스를 저장하는 방식을 사용한다. 수소연료전지 자동차용으로 고압의 수소를 저장할 수 있고, 자동차에 탑재할 수 있도록 가벼운 용기의 개발이 진행되고 있다. 이 중 Type3와 Type4 형태의 용기가 시범적으로 적용되고 있으며, 이러한 용기의 안전성을 확보하기 위한 기준들이 국 내외에서 개발되고 있다. 현재 국제기준 중 UN ECE의 WG.29에서 선진국들을 중심으로 수소연료전지 자동차용 용기의 안전성 평가를 위한 기준을 개발하고 있다. 본 연구에서는 ISO. 15869의 기술기준에 대한 안전성 분석과 미국의 SAE J2579의 기술 보고서에서 제시한 새로운 개념의 안전성 평가 기법을 기준으로 제정되고 있는 UN ECE WG.29의 draft초안을 비교하고, 향후 수소연료전지 자동차용 용기를 위한 국내기준의 방향을 제시하고자 한다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.17 no.2
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• pp.227-233
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• 2006

A free-piston hydrogen fueled engine is considered as one of the next power systems which is able to obtain high efficiency and low emission, simultaneously. In this study, in order to ensure the possibility as the next generation power system, the combustion characteristics and the performance of the free-piston hydrogen fueled engine are analyzed by using the linear RICEM for the change of injection pressure and equivalence ratio. As the results, in-cylinder maximum pressure is shown at injection pressure $P_{inj}$=6bar. Backfire phenomenon is not observed under experimental condition and knock occurs over ${\Phi}=0.8$. The thermal efficiency is the highest at injection pressure, $P_{inj}$=6bar and equivalence ratio, ${\Phi}=0.7$, respectively.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.21 no.4
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• pp.321-327
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• 2010

Current rechargeable battery cannot provide high energy density and the operational durations required. But linear engine/generators provide high energy density for portable power applications because fuel is more high density. In this paper, we suggest that basic design of powerpack using linear engine for assisting power output. Efficiency is relatively high because linear engine don't have crank mechanism compared with rotary engine. We made prototype engine and had experiments to know moving characteristic about the Linear Engine. It was possible to operate velocity at 50 Hz at the firing and pressure in cylinder was 16bar.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.112.2-112.2
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• 2010

지구의 온난화로 인한 기상변화 등이 계속적으로 발생하는 가운데 전 세계는 지구 온난화의 가장 근본적인 원인인 이산화탄소의 방출을 줄이기 위한 방안을 찾기 위해 많은 노력을 하고 있다. 이에 대해 전 세계적으로 각종의 기후협약 체결, 리우선언, 도쿄의정서 등을 통해 온실가스 배출원인인 석유 등 화석에너지 배출을 억제하기 위한 활동이 행해지고 있으며, 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 새로운 에너지를 발견하기 위한 연구개발에도 박차를 가하고 있다. 이러한 계속적인 연구개발에서, 세계의 국가들은 친환경 에너지인 태양열, 풍력, 지열 및 수소에너지와 같이 화석연료를 대체할 수 있는 다양한 에너지를 조사하고 개발해왔고 현재도 가장 적합한 에너지 자원을 찾기 위하여 노력 중에 있다. 최근에, 수많은 대체에너지 중 수소 에너지는 유해배출가스가 없기 때문에 가장 유망한 대안이라고 판단되어 전 세계가 수소에너지 연구개발에 주목하고 있다. 이러한 수소에너지를 교통수단에 적용하기 위하여 전 세계적으로 안전성 및 기술 확보를 위한 기술개발과 안전기준의 확립하기 위해 노력하고 있다. 현재 기술적으로 수소를 자동차용 연료로 사용하기 위해서는 수소를 액체 상태 및 압축 상태로 저장하는 것이다. 두 가지 저장방법 중 세계 대부분의 자동차 메이커들은 수소를 압축하는 방식을 채택하고 있으며, 자동차의 주행거리를 최대한 확보하기 위하여 수소가스를 고압으로 압축한 상태로 저장하는 방식을 사용하고 있다. 이에 따라 고압의 수소를 안전하게 저장할 수 있는 고압수소용기의 개발이 필요하다. 수소연료전지 자동차에 장착이 가능한 고압으로 압축된 수소를 저장할 수 있고, 자동차에 탑재할 수 있도록 적합한 크기의 가벼운 용기의 개발이 진행되어지고 있다. 자동차용 용기는 크게 4가지 타입으로 구분지어 진다. 현재는 4가지 타입의 압축용기 중 안전성과 중량을 만족시키기 위해 Type3와 Type4 형태의 용기가 수소자동차에 시범적으로 적용되어 운용되고 있다. 또한 고압수소용기의 신뢰성과 안전성을 확보하기 위한 기준 및 코드가 국 내외에서 연구 개발되고 있다. 본 연구에서는 수소연료전지자동차에 장착되는 고압수소용기의 국제기준 동향에 따른 국내의 차량용 고압수소용기를 위한 KGS 안전기준의 개발현황과 개발방향을 제시하고자 한다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.26 no.1
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• pp.28-34
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• 2015

HCCI (Homogeneous Charged Compression Ignition) hydrogen engine has relatively narrower operation range caused by backfire occurrence due to the rapid pressure rising by using higher compression ratio and significant reaction velocity. In this study, to grasp of backfire process and characteristic in the HCCI research hydrogen engine, in-cylinder pressure, intake pressure and backfire limit range are analyzed with compression ratio and intake valve open timing, experimentally. As the result, it is observed that knock is occurred just before backfire occurrence in HCCI hydrogen engine but not spark igntion type, this phenomenon is always the same for the above variables. Also backfire limit range are expanded up to 50% for the more retarding intake valve open timing in this operating conditions.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.22 no.4
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• pp.512-519
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• 2011

Current rechargeable battery cannot provide high energy density and the operational durations required. But linear engine/generators provide high energy density for portable power applications because fuel is more high density. In this paper, we suggest that basic design of powerpack using linear engine for assisting power output. Efficiency is relatively high because linear engine don't have crank mechanism compared with rotary engine. We made prototype engine and had experiments to know moving characteristic about the Linear Engine. It was possible to operate velocity at 50 Hz at the firing and pressure in cylinder was 16bar.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.17 no.3
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• pp.255-262
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• 2006

To develop a hydrogen fueled engine with external mixture which uses in high reliability, low cost and low pressure, the single cylinder research engine with MCVVT(Mechanical Continuous Variable Valve Timing) system is developed and its basic characteristics analyzed. The MCVVT developed has high reliability and the valve timing change is possible in wide range continuously. Though the mechanical loss due to MCVVT system is increased a little, back-fire suppression research for valve overlap period is no difficulty. It's also confirmed that the hydrogen-fueled engine has lower torque and is possible high lean burn. As fuel-air equivalence ratio is high, as thermal efficiency is remarkable increasing.