• 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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.254-254
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• 2009

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.65-72
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• 2020

In this study, the purpose is to identify the risks of the facilities of packaged hydrogen stations. As a risk identification method, failure mode & effect analysis (FMEA), a qualitative risk assessment, was used to analyze failure mode and effects of component of each facility. The analysis criteria were used to derive the risk priority number (RPN) using the 5-point method according to severity, incidence, and detectability. The study analyzed a total of 141 components of 23 types that can be identified on the design of the packaged hydrogen filling station. As a result, 683 types of failures and their causes and effects were identified. and the RPN was number of a total of 1,485. Of these, 10 failure types with a RPN value of 40 or more were deemed necessary. In addition, a list of failure types with a severity score of 5 was identified and analyzed.

• 한국생산제조학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-6
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• 2012

This paper presents a stress safety of a composite pressure cylinder for a hydrogen gas vehicle. The composite pressure cylinder in which is composed of an aluminum liner and carbon fiber wound layers contains 104 liter hydrogen gas, and is compressed by a filling pressure of 70 MPa. The FEM computed results are analyzed based on the US DOT-CFFC basic requirement for a hydrogen gas cylinder and KS B ISO specification. The FEM results indicate that the stress, 255.2 MPa of an aluminum liner is sufficiently low compared with that of 272 MPa, which is 95% level of a yield stress for aluminum. Also, the composite layers in which are wound on the surface of an aluminum cylinder are safe because the stress ratios from 3.46 to 3.57 in hoop and helical directions are above 2.4 for a minimum safety level. The proposed composite pressure cylinder wound by carbon fibers is useful for 70 MPa hydrogen gas vehicles.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.280-289
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• 2024

In this study, a cryogenic vessel was constructed to maintain and control the safe pressure of liquid hydrogen boil-off gas (BOG), and the numerical analysis was conducted on the development of computational fluid dynamics model inside the high-pressure vessel. An evaluation system was constructed using cryogenic inner and outer containers, pre-cooler, upper flange, and internal high-pressure container. We attempted to analyze the performance of the safety valve by injecting relatively high temperature hydrogen gas to generate BOG gas and quickly control the pressure of the high-pressure vessel up to 10 bar. As a results, the liquid volume fraction decreased with a rapid evaporation, and the pressure distribution increased monotonically inside a high pressure vessel. Additionally, it was found that the time to reach 10 bar was greatly affected by the filling rate of liquid hydrogen.

• 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.

• Journal of Korean Vacuum Science & Technology
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• 제3권2호
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• pp.139-144
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• 1999

Hydrogen concentration depth profiles in homoepitaxial Si(001) films grown from hyper-thermal Si beams generated by ultrahigh vacuum (UHV) ion-beam sputtering have been measured by nuclear reaction analyses as a function of film growth temperature and deposition rate. Bulk H concentrations CH in the crystalline Si layers were found tio be below detection limits, 1${\times}$1019cm-3, with no indication of significant H surface segregation at the crystalline/amorphous interface region. This is quite different than the case for growth by molecular-beam epitaxy (MBE) where strong surface segregation was observed for similar deposition conditions with average CH values of 1${\times}$1020cm-3 in the amorphous overlayer. The markedly decreased H concentrations in the present experiments are due primarily to hydrogen desorption by incident hyperthermal Si atoms. Reduced H surface coverages during growth combined with collisionally-induced filling of interisland trenches and enhanced interlayer mass transport provide an increase in critical epitaxial thicknesses by up to an order of magnitude over previous MBE results.

• 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.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.113-117
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• 2017

본 연구에서는 섬유활성탄에 탄산나트륨을 첨착제로 이용하여 탄산나트륨 첨착섬유활성탄을 제조하고 동일조건에서 제조한 탄산나트륨 첨착입상활성탄과 황화수소 제거 성능을 비교한 후 그 활용가능성을 검토하고자 하였다. 첨착용액의 농도와 첨착시간을 변수로 하여 탄산나트륨 첨착섬유활성탄과 탄산나트륨 첨착입상활성탄의 흡착능을 구하였는데 먼저 두 경우 모두 첨착용액의 농도에 비례하여 탄산나트륨의 첨착되는 양도 증가하나 3 wt%이상에서는 기공충전(pore filling) 현상으로 첨착양에 변화가 없었다. 따라서 황화수소 제거를 위한 탄산나트륨 첨착섬유활성탄과 탄산나트륨 첨착입상활성탄의 제조시 최적의 탄산나트륨 용액 농도는 3 wt%인 것으로 판단되었다. 또한 탄산나트륨 첨착섬유활성탄의 경우 탄산나트륨 첨착을 위한 담지시간이 탄산나트륨 첨착입상활성탄에 비하여 2배 가까이 빠른 것으로 나타났다. 황화수소 제거효율은 탄산나트륨 첨착섬유활성탄이 탄산나트륨 첨착입상활성탄에 비하여 30% 이상 증가하였고 이는 비표면적의 측정결과로 설명되었다. 결과적으로 향상된 비표면적을 가진 섬유활성탄에 황화수소와 화학적으로 반응하는 탄산나트륨을 첨착하여 제조상 시간적 이점과 향상된 황화수소 흡착능을 확인할 수 있었다.