• 지적과 국토정보
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• 제51권2호
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• pp.83-106
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• 2021

대기오염, 지구온난화 문제 등 환경 문제의 심각성이 대두되면서 청정 연료의 관심이 커지고 있다. 그 중 수소는 기존 화석연료와는 달리 연소 시 부산물로 수분만이 발생하는 대표적인 친환경 에너지원으로 현재 다양한 분야에서 주목을 받고 있다. 물류 분야에서도 수소를 활용한 물류 네트워크를 구축하기 위해 다양한 정책적 노력이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 수소 물류 네트워크의 구축에 있어 수소충전소의 입지 결정은 매우 중요한 문제이다. 최근 개발된 수소추진(수소연료전지) 화물차에 수소를 공급하는 충전소는 수소 기반 물류체계가 본격적으로 자리 잡는 데 있어 필수 불가결한 요소이다. 이러한 수소충전소의 최적 입지를 결정하는 선행연구는 대부분 수리적 모형에 기반한 최적화 기법만을 사용하여 수소충전소의 최적 입지를 결정하고자 하였다. 본 연구에서는 기존 연구의 동향과는 차별화하여 최적화 기법의 중요한 투입 변수 중 하나인 충전소 후보지에 대한 공간적 특성을 검토하는 방법으로 머신러닝 모형들을 활용하고 그 적용가능성을 확인하였다. 머신러닝은 다양한 분야에서 우수한 성과를 증명한 기법이지만 수소충전소의 최적 입지를 결정하는 연구 분야에서는 아직 적용된 바가 없다. 이를 위해 본 연구에서는 개별공시지가, 수소공급지와의 거리 등 전국 고속도로 휴게소와 고속도로의 무작위 지점들의 위치와 관련된 변수들을 독립변수로 선정하여 단일 머신러닝 모형과 앙상블 모형을 적용하고 그 성과를 비교하였다. 분석 결과, 랜덤포레스트(Random Forest) 모형이 가장 우수한 성과를 보였으며, 다른 모형들 또한 우수한 분류 성능을 보여 최적 입지 문제에 대해 공간적 특성을 예비적으로 검토하는 방법론으로써 머신러닝의 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 따라서 머신러닝 모형은 수소충전소의 최적 입지 결정 분야에서 향후 최적화 기법을 적용한 연구의 예비적 검토 방법론으로 널리 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.515-524
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• 2022

In this study, the on-site hydrogen production process for refueling stations that were not energy-optimized was improved through exergy analysis and heat exchange network synthesis. Furthermore, the process was scaled up from 30 Nm3/h to 150 Nm3/h to improve hydrogen production capacity. Exergy analysis results show that exergy destruction in the SMR reactor and the heat exchanger accounts for 58.1 and 19.8%, respectively. Thus, the process is improved by modifying the heat exchange network to reduce the exergy loss in these units. As a result of the process simulation analysis, thermal and exergy efficiency is improved from 75.7 to 78.6% and 68.1 to 70.4%, respectively. In conclusion, it is expected to improve the process efficiency when installing on-site hydrogen refueling stations.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.642-648
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• 2017

The use of fossil is causing enviromental all over the world. So hydrogen energy is attracting attention as one of the alternative. The government announced that 30% of the air pollution is because of the Internal Combustion Engine Vehicle. In addition, they plans to reduce Internal Combustion Engine Vehicles by 2030 and increase (electric vehicles, EV) or (fuel cell vehicle, FCV). The FCV is evaluated as a next-generation green car because it has a long driving distance and short charging time. However, the hydrogen industry is not able to expand due to the lack of refueling infrastrucutre. This paper predicts the site of hydrogen refueling stations for the expansion of the hydrogen industry and proposes a method to supply hydrogen multi energy filling stations.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.292-296
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• 2023

Until recently, ships, automobiles, and drones using hydrogen energy are being actively researched. In addition, stations and facilities for hydrogen supply are being developed widely. Among them, a hydrogen pump is necessary for compressing it and transfer to other stations. The liquid hydrogen pump is operated at very high pressure up to 90 MPa. In our research, a reciprocating plunger pump is studied. Especially, a leakage in a liquid hydrogen pump is predicted using a finite element method. As a result, it was found that leak mass flow rates changed from 0.09 to 2.20 kg/h, when the gaps were given from 2 to 6 ㎛. Thus pump efficiencies were calculated from 99.9 to 97.9%, when the gaps changed from 2 to 6 ㎛. These results are useful for the design of the liquid hydrogen pump.

• 한국가스학회지
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• 제23권6호
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• pp.74-80
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• 2019

수소를 고압으로 압축하여 사용하는 수소충전소는 안전 확보를 위해 설비간의 안전거리를 규정하고 있다. 수소 충전소에서 발생하는 사고 중 대부분의 사고는 누출사고이며, 누출 시 점화로 인해 제트화염이 생성된다. 고압의 수소 누출로 인한 가스 확산 및 제트화염의 해석은 안전거리 설정에 가장 중요한 요소이다. 본 연구에서는 고압의 환경에서 운용되는 수소충전소에서 발생할 수 있는 누출사고를 대비한 안전관리 규정 도출을 위하여 누출원 크기별 누출조건을 모사하고 위험거리 등을 파악하여 향후 안전기준 제정 시 참고자료로 활용하고자 한다.

• 한국안전학회지
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• 제35권6호
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• pp.1-8
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• 2020

In recent years, hydrogen has received much attention as an alternative energy source to fossil fuels. In order to ensure safety from the increasing number of hydrogen refueling stations, prevention methods have been required. In this regard, this study suggested an approach to reduce the risk of hydrogen refueling station by increasing Safety Integrity Level (SIL) for a Steam Methane Reformer (SMR) in On-Site Hydrogen Refueling Station. The worst scenario in the SMR was selected by HAZOP and the required SIL for the worst scenario was identified by LOPA. To verify the required SIL, the PFDavg.(1/RRF) of Safety Instrumented System (SIS) in SMR was calculated by using realistic failure rate data of SIS. Next, several conditions were tested by varying the sensor redundancy and proof test interval reduction and their effects on risk reduction factor were investigated. Consequently, an improved condition, which were the redundancy of two-out-of-three and the proof test interval of twelve months, achieved the tolerable risk resulting in the magnitude of risk reduction factor ten times greater than that of the baseline condition.

• 한국가스학회지
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• 제27권4호
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• pp.70-77
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• 2023

기후변화에 대한 대응으로 각국에서는 에너지수급계획에서 온실가스를 줄이는 목표를 제시하고 있으며, 그 이행을 위한 에너지 자원의 우선순위에서 늘 빠지지 않은 화두가 수소가스 이용이다. 이 수소가스를 이용하기 위한 대중적인 방법으로 수소연료전지 자동차의 이용을 꼽을 수 있으며, 이 수소연료전지 자동차를 이용하는데 필수적인 것이 수소충전소의 확충이다. 하지만 수소충전소의 확충을 위해서 여러 제약사항이 발생하고 있으며 그 중 가장 대표적인 것이 주민 수용성이다. 현재 국내 건립된 수소충전소 중 대부분은 인구밀도가 떨어진 외곽에 위치하고 있으며, 때문에 수소연료전지 자동차 이용자들의 불편은 해소되지 않고 있고 그에 따라 수소연료전지 자동차의 보급도 진전이 없다. 본 논문에서는 시민들이 많이 이용하는 철도부지에 수소충전소를 건설하였을 때의 위험성을 알아보기 위해 사고 피해 영향을 분석하였다. 대상 수소충전소 부지는 부산의 한 철도기지창을 대상으로 하였으며, 이 부지 주위에는 철도차량, 국도 및 상업시설이 존재한다. 최악의 시나리오를 가정했을 때 사로고 인해 영향을 받은 지역과 그 영향을 분석하여 수소충전소 부지의 안전에 대한 고찰을 하고자 한다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.411-420
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• 2023

연구목적: 수소충전소의 위험성 평가의 한계를 보완하고자 운영중 발생 가능한 사고에 대한 안전성 및 사업연속성을 강화하기 위한 방안으로 기업재해경감활동을 적용을 제안한다. 연구방법: 수소충전소 설치 및 운영의 시간 흐름에 따라 위험을 구분하고, 핵심업무를 식별, 위험시나리오를 도출하여 이를 분석, 평가, 처리하는 과정을 통해 위험을 경감, 제거,전가, 수용할 수 있는 기업재해경감활동의 일부적용을 탐구해 보았다. 연구결과:수소충전소 설치전 단계에 시행하고 있는 위험평가는 기존의 연구 결과가 적절히 적용되고 있다. 그러나 운영단계에서 발생 가능한 위험에 대해서는 한계가 있어 몇 가지 예시 시나리오를 가지고 기업재해경감활동을 적용해 보니 안전성과 사업연속성 강화 방안으로 적용이 가능하다는 결과를 도출하였다. 결론:현재 시행중인 수소충전소 위험성평가는 모두 적절하게 활용되고 있다. 그러나 운영단계에서 발생 가능한 위험에 대한 평가와 대응방안으로 다양한 위험시나리오를 적용하는 기업재해 경감활동을 제안한다.

• 에너지공학
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• 제28권4호
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• pp.1-7
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• 2019

최근 수소충전소 수요 증가에 따라, 산업통상자원부는 LPG, CNG, 주유소 등 기존의 자동차용 연료공급시설 내에 융합, 복합의 형태로 수소충전소 설치가 가능하도록 특례고시를 제정·공포하였다. 수소 융복합충전소는 특례기준 제정 이전까지 국내에서 운영된 사례가 없어, 4계절, 일교차와 같은 환경특성을 감안한 실증이 필요하다. 본 연구에서는, 국내 최초로 실증을 위해 설치된 울산 LPG-수소복합충전소의 충전데이터를 수집하여 분석하였다. 충전데이터는 압축기, 저장용기, 디스펜서에서 발생한 시간별 온도, 압력 데이터이며, 계절별 특성을 비교하기 위해 2018년 7월 중 울산 지역의 최고기온 일과 2018년 1월 중 최저기온 일을 포함하여 4계절 충전데이터를 수집하여 비교하였다. 비교결과, 외기온도의 변화가 수소차 차량용기의 초기온도에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이는 최종적으로 차량의 충전시간과 충전속도에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 국내 수소충전소 기준(KGS FP217)과 미국의 충전프로토콜(SAE J2601)에서 제시한 한계온도를 초과한 경우는 없어 차량용기에 대한 영향은 없는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제25권4호
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• pp.57-62
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• 2021

본 연구는 국제공동 연구로 개발 된 HyKoRAM 프로그램을 이용하여 저장설비(튜브트레일러)의 누출 시 위험성평가를 진행하였다. 수소충전소 내의 고압가스설비는 크게 4가지로 저장설비(튜브트레일러), 처리설비(압축기), 압축가스설비, 충전설비(디스펜서)로 분류된다. 그 중 저장설비인 튜브트레일러의 설계 사양, 주변 환경 조건 등을 반영하여 기존에 발생된 사고 및 잠재적 사고 위험 사고 시나리오를 구성하였다. 이를 통해, 수소충전소 저장 설비의 위험을 확인하고 수소충전소 안전성 향상을 위한 대책을 제안한다.