• 한국안전학회지
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• 제37권6호
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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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.499-504
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• 2019

Due to the rapid spread and low minimum ignition energy of hydrogen, rupture is highly likely to cause fire, explosion and major accidents. The self-ignition of high-pressure hydrogen is highly likely to ignite immediately when it leaks from an open space, resulting in jet fire. Results of the diffusion and leakage simulation show that jet effect occurs from the leakage source to a certain distance. And at the end of location, the vapor cloud explosion can be occurred due to the formation of hydrogen vapor clouds by built-up. In the result, it is important that depending on the time of ignition, a jet fire or a vapor cloud explosion may occur. Therefore, it is necessary to take into account jet effect by location of leakage source and establish a damage minimizing plan for the possible jet fire or vapor cloud explosion. And it is required to any kind of measurements such as an interlock system to prevent hydrogen leakage or minimize the amount of leakage when detecting leakage of gas.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.166-173
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• 2017

For commercialization of hydrogen refuelling station (HRS), we need to reduce the clearance distance for jet fire in the real entities in the HRS. Thus, we revisited the current regulations of clearance distance for jet fire in the law. The law in korea has been set up by replica of japan, not by our own scientific basis. Recently, sandia lab developed Hydrogen Risk Assessment Model (HyRAM) tools and we simulated a series of circumstances such as 10 to 850 bar with several leak hole sizes. In 850 bar with 10 mm diameter hole leak cases, it shows $4,981kW/m^2$ at 12 m separation from leak source and $1,774kW/m^2$ at 17 m separation from leak source. In 850 bar with 1 mm diameter leak hole, it shows $0.102kW/m^2$ at 12 m separation and $0.044kW/m^2$ at 17 m separation. Current law may be acceptable with 1 mm hole size with 850 bar.

• 한국가스학회지
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• 제16권1호
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• pp.15-21
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• 2012

수소가스의 제트 누출에 의한 확산, 화재, 그리고 폭발에 의한 위험 범위를 분석하고, 안전거리 기준을 설정하기 위한 위험거리를 확산, 화재, 그리고 폭발에 대한 단순한 예측 식들을 제시하였다. 핀홀에 의한 누출과 같은 소량 수소가스 누출속도에 있어서 피해거리는 제트누출 확산에 의한 피해거리가 제트화재에 의한 피해거리보다 크며, 압력의 제곱근에 그리고 누출 홀의 직경에 비례하고 이는 수 십 미터에 이른다. 배관의 완전 파손 또는 저장 탱크의 큰 홀 발생과 같은 대량의 수소가스 누출속도에서는 제트화재의 피해거리가 개방공간의 가스운 폭발에 의한 피해거리보다 크며, 수 백 미터에 이른다. 수소충전소와 건물과의 최소이격거리 즉 안전거리 설정 기준을 대량 수소가스누출 사고시나리오를 기반으로 한다면, 도심지에 수소충전소는 안전거리 기준을 만족시키기 어려울 것이다. 따라서 대량의 수소가스 누출사고를 안전장치들을 통하여 예방하고, 안전거리 기준을 소량의 수소가스누출사고 기준으로 설정 할 수 있다. 그러나 대량누출 가능성이 있는 경우 학교와 병원 등 인구밀집 건물은 수 백 미터의 안전거리를 유지하여야 한다.

• 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.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.629-636
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• 2022

국내의 친환경차는 현재 국내 총 등록차량 중 5.8% 비중을 차지하고 있으며, 대표적 친환경 차량 중 하나인 수소차는 정부의 수소 산업 부양 정책을 근간으로 시장에 보급 확대되어 현재 26,719대의 보급량을 기록하며 초년 대비 300배로 성장했다. 따라서, 보급 증가에 따른 수소차에 대한 안전성 검토 및 확보가 다방면에서 확대되어야 하는 시점이다. 본 연구에서는 수소차가 통행하는 반밀폐 공간 중 하나인 도로터널에서 수소차에 의한 제트화염 발생시 내부의 열 피해 영향에 대해 분석하였다. 상용코드인 Fluent를 사용하여 시뮬레이션하였으며, 마제형 터널을 대상으로 상용 수소차의 수소탱크 용량을 고려하여 제트 화염 분사량을 선정하였다. 또한, 제트화염의 방향 및 터널 벽면과의 거리 등을 변수로 하여 연구를 수행하였다. 그 결과로부터 도로 터널 내 제트화염 분출시 방향에 따라 일부 차이가 있으나 차량(분사 노즐) 기준 종방향으로 ±5 m, 인접한 터널 벽면 기준 횡방향 5~7 m 이내에서는 대부분의 구역에서 20 kW/m² 이상의 높은 복사열 방사가 발생되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.535-547
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• 2021

국내에서는 수소경제 활성화 정책을 수립하고 수소사회 실현을 위해 수소 인프라 및 수소차 보급 확대를 계획 하고 있다. 이에 따라 수소차의 보급이 급속도로 이루어질 것으로 예상되며, 동시에 수소차의 사고에 대응하기 위한 대책의 확립이 요구되고 있다. 본 연구에서는 수소차에 의해서 발생되는 수소 제트화염이 터널 내부 벽체에 미치는 영향과 내부 복사열 특성 분석을 위해 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 수소차에서 발생되는 조건과 동일하게 하기 위해 분사압력을 700 bar로 설정하고, 분사노즐 직경은 1.8 mm로 설정하였다. 또한, 일반 터널에 적용되고 있는 콘크리트 압축강도 40 MPa의 터널 내화 시험체를 제작하고 제트화염 분사노즐과 시험체간의 이격거리에 따른 영향을 검토하였다. 분사노즐과 터널 내화시험체의 이격거리를 변수로 하여 2 m와 4 m에 대해 결과를 분석하였다. 그 결과로부터 시험체 내부 최대 온도는 1,349.9℃ (이격거리 2 m)가 측정되었고, 제트화염 주위 복사열은 최대 39.16 kW/m²까지 나타났다.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.243-250
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• 2019

In this study, to ensure the safety of the packaged hydrogen refueling system, the improvement plan was derived by using 3-dimensional CFD program (FLACS). We also confirmed the effectiveness of risk reduction and the suitability of safety standard. By ventilation performance evaluation according to the position of the vent, it demonstrated that the vent should be installed at the ceiling to safely ventilate without stagnation of the leaked gas. In case of ventilation system according to KGS standard, risk situation could be resolved after about 5 minutes in the worst leaked condition. The result showed that jet fire and explosion inside the packaged system could affect the surrounding facilities. This proves that the standard for installing flame detectors, emergency shut down system and protection wall is appropriate.