• 한국주조공학회지
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• 제23권5호
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• pp.268-275
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• 2003

The mechanism of the hydrogen gas pore formation was investigated in Lost Foam Casting of Al-alloy by reduced pressure test and real casting. The hydrogen gas pick-up was affected by the formed gas during the decomposition of polystyrene in addition to the liquid product. It depended on pouring temperature and a proper temperature of metal front gave the minimum hydrogen pick-up. At a low pouring temperature, the hydrogen went into the melt mainly from entrapped liquid product of polystyrene but pores were formed from the gas as well as the liquid product at a high pouring temperature. The mold flask evacuation down to 710torr decreased the gas porosity down by around 0.4% vol%. The entrapped decomposition product of polystyrene in the melt was observed through the visualization of filling behavior of Al alloy-melt with the high speed camera.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.15-21
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• 2013

본 연구는 3차원 위험성평가 시뮬레이션 툴(FLACS)을 활용하여 연료의 종류에 따른 위험성을 비교 평가하였다. 일반적인 고압가스 충전소 레이아웃을 활용하여 연료를 CNG, 수소, 30%HCNG로 하였을 경우 충전소에서 가스누출에 의한 화재 폭발 상황을 모사하여 피해영향을 비교 분석하였다. 그리고 가스별 누출제트에 의한 피해영향을 평가하였다. 동일한 조건에서 수소, CNG, HCNG가 누출되어 화재폭발이 발생할 경우 수소는 최대과압이 30kPa, HCNG는 3.5kPa 그리고 CNG는 0.4kPa의 과압이 측정되었다. HCNG의 과압이 CNG에 비해 7.75배 높게 측정되었으나, 수소에 비해서는 11.7%에 불과했다. 화염 전파에 있어서 수소는 매우 빠른 화염전파 특성을 가지는 반면 HCNG와 CNG는 수소에 비해 전파속도 및 전파거리에서 비교적 안전한 경향을 보였다. 제트화염에 의한 화염경계거리는 수소가 5.5m, CNG가 3.4m이고 HCNG는 CNG보다 약간 확장된 3.9m로 예측되었다.

• 한국가스학회지
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• 제16권6호
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• pp.87-101
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• 2012

가스 산업은 고도화와 복잡성으로 인하여 잠재적인 대형사고의 발생위험이 날로 높아가고 있으며, 특히 가연성, 인화성, 폭발성 및 독성물질 등을 대량으로 취급 및 제조함으로써, 사고발생 가능성은 낮지만 일단 사고가 발생하게 되면 사업장 내부의 근로자뿐만 아니라 인근 주민과 환경에 까지 영향을 미치며, 가스제조 시설의 특성상 산업계에 끼치는 파급효과도 매우 크다. 수소가스는 화학 산업 및 산업계 전반에 걸쳐 중요하게 사용되는 기초 원료이며, 특히 2000년 이후 지구온난화가 대두됨에 따라 지구온난화를 방지할 수 있는 대체에너지로 각광 받고 있으나, 분자량이 낮아 다른 가스에 비하여 고압(150 bar.g 이상)으로 실린더 등의 저장용기에 충전하여 사용해야 한다. 수소는 가연성, 폭발성 물질로써 누출(Leakage)로 인하여 화재나 폭발로 이어지는 사고가 많이 발생하고 있다. 이러한 재해를 줄이기 위해서는 단순한 안전관리에서 벗어나 생산 공정중의 잠재위험(Hazard)을 확인하여 기술적으로 평가한 후, 이 결과를 반영하는 체계적인 안전관리 시스템이 필요하다. 본 연구는 산업계 전반에서 사용되고 있는 기초 원료인 가연성, 폭발성의 수소가스 충전시설에 대한 정량적 위험성평가를 실시하였으며, 평가 결과 수소 충전시설에 대한 중요안전요소(EIS, Elements Important for Safety)의 도출 및 이의 효과적 관리방안을 제안하였으며, 사고사례를 통하여 위험성평가 모델의 신뢰성을 검증하였다.

• 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.

• 한국표면공학회지
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• 제49권3호
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• pp.286-300
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• 2016

Pd-Ag alloy membranes have attracted a great deal of attention for their use in hydrogen purification and separation due to their high theoretical permeability, infinite selectivity and chemical compatibility with hydro-carbon containing gas streams. For commercial application, Pd-based membranes for hydrogen purification and separation need not only a high perm-selectivity but also a stable long-term durability. However, it has been difficult to fabricate thin, dense Pd-Ag alloy membranes on a porous stainless steel metal support with surface pores free and a stable diffusion barrier for preventing metallic diffusion from the porous stainless steel support. In this study, thin Pd-Ag alloy membranes were prepared by advanced Pd/Ag/Pd/Ag/Pd multi-layer sputter deposition on the modified porous stainless steel support using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling and micro-polishing surface treatment, and following Ag up-filling heat treatment. Because the modified Pd-Ag alloy membranes using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling method demonstrate high hydrogen permeability as well as diffusion barrier efficiency, it leads to the performance improvement in hydrogen perm-selectivity. Our membranes, therefore, are expected to be applicable to industrial fields for hydrogen purification and separation owing to enhanced functionality, durability and metal support/Pd alloy film integration.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.116-122
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• 2023

저탄소 친환경에너지 정책이 진행으로 인해 수소 공급을 위한 수소충전소의 증가됨에 따라 사고발생 위험도 커지고 있다. 실제 압력용기는 제조과정에서 발생할 수 있는 노치와 기공, 개재물 등의 결함이 존재할 수 있다. 따라서 내압이 작용하고 있는 압력용기에 균열이 존재할 경우에 대한 압력용기의 건전성을 평가하는 것은 필요하다. 본 연구에서는 표면균열이 있는 수소충전용 압력용기의 구조안전성을 평가하기 위해 3차원 유한요소해석을 이용하였으며, 표면균열의 형상은 일반적으로 많이 사용되는 반타원 형상을 적용하여 균열의 형상 및 응력비에 대한 균열진전 특성을 비교하였다. 향후, 이러한 결과를 이용하여 파괴역학을 고려한 압력용기의 잔존수명 예측에 활용할 예정이다.

• 공업화학
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• 제34권3호
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• pp.307-312
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• 2023

본 연구는 수소 경제 사회의 안전 확보를 위해 수소 연료전지 후단 배출된 미반응 수소를 안정적으로 산화하는 방안에 대해 논의하였다. 안전 시스템은 미반응 수소를 에너지원 없이 제거할 수 있는 상온 산화촉매를 충진하였으며, 이때 반응으로 배출되는 산화열은 안정적으로 회수할 수 있는 열 회수 장치를 연계하고자 하였다. 그 결과, 수소 산화 시스템의 충진 조건에 따라 시스템 내 압력 및 유체 흐름이 변화함을 CFD 분석을 통해 확인하였다. 또한 배가스 온도, 열 회수기 내 유량 및 압력조건을 최적화하여 300 ℃ 이상의 배가스 산화 열원을 40 ℃ 이상의 온수를 확보하는 방식으로 폐열을 회수할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 수소 연료전지와 같은 중·소규모 사업장에 적용된 수소 활용 공정을 실증 규모로 평가하여 안전 시스템으로의 가능성을 확인하였다. 추후 실증화 연구를 통해 예측하지 못한 수소 안전사고에 대해 대응할 수 있는 안전 가이드로 활용될 수 있다고 판단된다.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.161-172
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• 2014

Hydrogen, which can be produced from abundant and widely distributed renewable energy resources, seems to be a promising candidate for solving the concerns for improving energy security, urban air pollution, and reducing greenhouse gas emissions. The two primary motivating factors for hydrogen economy are fossil fuel supply limitations and concerns about global warming. But the safety issues associated with hydrogen economy need to be investigated and fully understood before being considered as a future energy source. Limited operating experience with hydrogen energy systems in consumer environments is recognised as a significant barrier to the implementation of hydrogen economy. To prevent unnecessary restrictions on emerging codes, standards and local regulations, safety policies based on real hazards should be developed. This article studies briefly the direct impact-distances from hazard events such as hydrogen release and jet fire, and damage levels from hydrogen gas explosion in a confined space. Based on the direct impact-distances indicated in the accident scenarios and consumer environments in Korea, the safety policies, which are related to hydrogen filling station, hydrogen fuel cell car, portable fuel cell, domestic fuel cells, and hydrogen town, are suggested to implement hydrogen economy. To apply the safety policies and overcome the disadvantages of prescriptive risk management, which is setting guidance in great detail to management well known risk but is not covering unidentified risk, hybrid risk management model is also proposed.

• 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.