• 한국가스학회지
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• 제27권1호
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• pp.13-22
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• 2023

현재 통용되고 있는 화석연료로부터 발생되는 환경오염에 대한 대안으로써 대기오염이 발생하지 않는 수소를 사용하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 최근까지도 수소 누출에 의한 화재 및 폭발사고가 발생함에 따라 특수한 환경인 선박에서 수소를 상용화하기 위해 안전에 관한 연구가 더욱 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수소저장탱크가 설비된 수소연료전지 추진선박이 울산 장생포항을 운항하던 중 누출사고가 발생할 경우의 계절별 대안 시나리오와 최악의 시나리오를 가정하였다. 또한, 환경변수를 고려하기 위하여 기상청 2021년도 연평균 기상자료와 통계청 지리정보 자료를 토대로 ALOHA와 프로빗 분석을 통해 피해 영향 범위를 도출하였다. 복사열이 대안 시나리오와 최악의 시나리오 모두에서 과압과 화염의 피해 영향범위 보다 넓은 피해범위가 나타났고 프로빗 분석 결과 가정한 모든 구역에서 99%의 사망률을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.1-8
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• 2005

Transition of momentum-controlling hydrogen jet to buoyant jet is experimentally investigated in order to develop a prediction model for the moving trajectory of hydrogen leaked from hydrogen devices. In the experiments, room-temperature helium, that has a similar density to the hydrogen leaked from high pressure tank, is horizontally injected through a 4mm tube and its moving trajectory is visualized by the shadowgraph method. The moving trajectories are found to be parabolic, thereby exhibiting increasing influence of the buoyancy. In analyzing the experimental results, the vertical movement is assumed to be controlled by the buoyancy while the horizontal movement is controlled by the air entrainment caused by the initial momentum. The resealing based on this assumption yields a single curve fitting to the all experimental results.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.391-399
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• 2022

Hydrogen is one of the energy carriers and has high energy efficiency relative to mass. It is an eco-friendly fuel that makes only water (H₂O) as a by-product after use. In order to use hydrogen conveniently and safely, development of production, storage and transfer technologies is required and attempts are being made to apply hydrogen as an energy source in various fields through the development of the technology. For transporting and storing hydrogen include high-pressure hydrogen gas storage, a type of storage technologies consist of cryogenic hydrogen liquid storage, hydrogen storage alloy, chemical storage by adsorbents and high-pressure hydrogen storage containers have been developed in a total of four stages. The biggest issue in charging high-pressure hydrogen gas which is a combustible gas is safety and the backfire prevention device is that prevents external flames from entering the tank and prevents explosion and is essential to use hydrogen safely. This study conducted a numerical analysis to analyze the performance of suppressing flame propagation of 2, 3 inch flame arrestor. As a result, it is determined that, where the flame arrestor is attached, the temperature would be lowered below the temperature of spontaneous combustion of hydrogen to suppress flame propagation.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.659-677
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• 2022

수소는 차세대 에너지원으로 부각되고 있으며, 수소차(FCEV)개발 및 보급이 급속도로 이루어질 것으로 예상된다. 이에 수소차 사고에 대응하기 위한 대책이 요구되고 있으며, 수소차의 안전성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 실험 및 연구자료에 대한 분석을 통해 도로터널에서 수소차 안전성 평가를 위하여 국내 실정에 맞는 수소차 사고시나리오를 개발하였으며, 수소차 사고시나리오의 사고결과에 대한 위험거리를 분석·제시하였다. 수소차 사고시나리오에 따른 사고결과는 경미한 사고, 일반화재, 제트화염, 폭발로 구분되며, 각각의 발생확률을 93.06%, 1.83%, 2.25%, 2.31%로 예측된다. 표준단면(72 m²)의 도로터널에서 국내에서 시판되는 수소차량의 수소탱크제원을 적용하는 경우, 사고결과에 따른 위험 거리는 폭발의 경우 약 17.6 m (폭발압력 16.5 kPa기준), 제트화염은 약 6 m, 파이어볼 형성에 따른 위험거리는 최대 35 m로 분석되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.610-619
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• 2022

수소는 산소와 반응하여 전기에너지를 만들고 부산물로 물을 생성하므로 친환경 선박의 대체 연료로 대두되고 있다. 그러나 수소는 일반 화석연료와는 달리 낮은 점화 에너지와 높은 가연성 범위로 인하여 폭발의 위험성이 높은 물질이다. 그래서 선박에서 사용되는 수소의 안전성을 확보하기 위해서 수소의 누출·확산에 관한 유동 특성을 연구하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 선박 내부와 같은 밀폐공간에서 수소가 누출되었을 때 누출량, 통풍량, 환기 방식 등이 환기 성능에 어떤 영향을 미치는지에 대하여 수치적 해석을 수행하였다. 수치해석에는 CFD 상용 소프트웨어인 ANSYS CFX ver 18.1을 이용하였다. 누출량은 1 q = 1 g/s로 하여 1 q, 2 q, 3 q로 변경하였고, 통풍량은 1 Q = 0.91 m/s로 하여 1 Q, 2 Q, 3 Q로 변경하였으며 환기 방식은 typeI, typeII, typeIII로 변경하면서 환기 성능을 분석하였다. 누출량이 1 q에서 3 q로 증가할수록 저장실 내의 수소 몰분율(HMF)는 약 2.4 ~ 3.0배 높게 나타났으며 통풍량 증가는 누출량에 대비하여 약 62.0 ~ 64.8 % 정도 환기 성능이 개선에 효과가 있었다. 그리고 폭발의 위험성을 낮추기 위한 통풍량은 최소 2 Q 이상 되어야 하며, 수소탱크 저장실 내부의 부압 형성을 위해서는 type III가 가장 적합한 방식이라고 판단하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.305-316
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• 2022

화석연료의 고갈과 환경문제의 대안으로 수소에너지가 부각되고 있으며, 자동차 산업에서도 수소차의 보급이 증가하고 있다. 그러나 수소는 가연농도 범위가 4~75%로 넓은 가연영역을 가지고 있어 수소차 사고 시 안전에 대한 우려가 높은 실정이다. 특히, 터널이나 지하주차장과 같은 반밀폐 공간에서는 수소누출에 따른 화재나 폭발이 대형사고를 유발할 가능성이 높기 때문에 수소누출에 따른 가연영역 분석을 통해 수소 안전성에 대한 검토가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 표준단면의 도로터널에서 수소차량의 수소 누출조건과 터널 내 풍속에 따른 수소농도 해석을 수행하여 터널 내 풍속이 가연영역에 미치는 영향을 검토하였다. 수소의 누출조건은 1개의 탱크와 3개의 탱크가 통시에 TPRD를 통해 누출되는 조건과 대형크랙이 발생하여 누출하는 조건으로 하였으며, 터널 내 풍속은 0, 1, 2.5, 4.0 m/s를 고려하였다. 가연영역에 대한 검토결과, 1 m/s 이상의 풍속이 존재하는 경우에는 풍속이 없는 경우와 비교하여 최대 25%수준까지 감소하는 것으로 나타나고 있으며, 풍속증가에 따른 가연영역의 감소효과는 거의 없는 것으로 나타나고 있다. 특히 대형크랙이 발생하여 약 2.5초 만에 완전히 누출되는 경우에는 풍속이 증가하면 가연영역이 약간 증가하는 것으로 나타나고 있다. 또한 하향 분출되는 경우에 풍속이 작은 차량하부 영역에 수소가스가 상당히 긴 시간동안 잔류하는 것으로 분석되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.385-393
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• 2022

수소는 지구 온난화의 주범인 온실가스(GHG) 배출을 감소시키고 선박용 친환경 연료로서 대두되고 있다. 수소는 가연 하한계(Lower Flammability Limit, LFL)가 4 ~ 75 %이고 폭발 위험성이 큰 물질이다. 그래서 선박용으로 사용되려면 누출에 대비한 안전성이 충분히 확보되어야 한다. 본 연구에서는 수소탱크 저장실에서 수소 누출이 발생한 경우, 급·배기구의 면적 변화가 환기 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 급·배기구의 면적은 1A = 740 mm × 740 mm이며 저장실 표면에 크기 및 위치 변경이 쉽도록 설정하였다. CFD 상용 소프트웨어인 ANSYS CFX ver 18.1을 이용하여 급·배기구의 면적을 1A, 2A, 3A, 5A로 변경하였고, 면적 변화에 따른 저장실 내의 수소 몰분율을 분석하였다. 그 결과 급기구 면적이 배기구 면적 증가에 비해 누출 수소의 농도를 더 감소시켰으며 단일 급기구보다 최소 2A 이상에서 환기 성능이 향상되었다. 급기구의 면적이 증가할수록 수소 층화가 저장실 상부부터 균일하게 형성되었지만 LFL 범위는 벗어나 있었다. 그러나 배기구는 면적을 단순히 증가하는 것만으로는 환기 성능에 미치는 영향은 미비하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권4호
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• pp.686-692
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• 2013

Today, environmental issues have become a matter of worldwide concern. In particular, automobile industries engage in considerable research and investment to develop high-efficiency and ecofriendly cars. Most ecofriendly cars use natural gas or hydrogen gas instead of fossil fuels. In this regard, low-weight and high-pressure vessels have gradually been developed to increase the driving distance of a car. However, most pressure vessels installed in cars develop many defects over time owing to shocks sustained when the car is being driven. Such defects can cause the explosion of the pressure vessel. Therefore it is important to prevent such explosions due to internal defects. The use of shearography for measuring the internal defects of objects afford many advantages. It is a non-contact and non-destructive method, and it is not limited by the object shape. In this study, the internal defect deformation and strain of an aluminum liner that is used in a CNG bus for the fuel storage tank is measured using shearography. It is important to measure the strain and deformation in order to detect defects and repair the pressure vessel. To verify the accuracy of the shearography measurement method, the measurement results of shearography, out-of-plane ESPI, and FEM are compared quantitatively.

• 한국산업보건학회지
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• 제19권4호
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• pp.381-389
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• 2009

Confined spaces are inherently dangerous workplace and many fatal and nonfatal accidents have been reported. Even though these accidents occur in various kinds of confined spaces, there has rarely been reported on the health hazard agent, i.e., the types of gases and their concentration ranges. Therefore in this study, we evaluated several toxic and asphyxiating gas concentrations in various confined spaces. We surveyed 57 manholes, 3 sewage treatment plants, 2 yellow radish manufacturing companies and 7 barges to measure the concentrations of oxygen($O_2$), hydrogen sulfide($H_2S$), carbon monoxide(CO), ammonia($NH_3$). Lower Explosion Limits(LEL) and Volatile Organic Compounds (VOCs). Those four types of confined spaces occupies 56% of accidents during last 9 years in Korea. In 57 manholes, the concentration varied according to the types of manholes; rainfall and sewage, and by location; residential and industrial areas. Sewage manhole in industrial area was evaluated as the most hazardous than other types of manhole like rainfall manholes, residential sewage manholes. The highest $H_2S$ concentration and the lowest $O_2$ concentration at sewage manhole in industrial area were 300 ppm, 8.7% respectively. In 3 sewage treatment plants, $H_2S$ and $NH_3$ concentrations were reached up to the 500 ppm and 200 ppm respectively. Two yellow radish manufacturing companies showed the concentrations of 316 ppm, 505.2 ppm, 90 ppm and 15.7% for $H_2S$, CO, VOCs and $O_2$, respectively. Seven barges showed 15.9%~20.9% oxygen concentration. Gas species and concentration ranges varied by the types and location of confined spaces; CO, $H_2S$, $O_2$ could be hazardous in manhole, especially manhole connected to sewage plants. CO, $H_2S$, LEL, $O_2$, $NH_3$ should be controlled in sludge silo and sluge pumping confined spaces in sewage treatment plant. The activity of lifting out radish from the storage tank was evaluated more hazardous rather than the other activities in yellow radish manufacturing industry. The employers must conduct the survey to identify all possible confined spaces in their local workplace prior to performing the tasks. At the national level to reduce the accidents in the confined spaces, we suggest that systemic approach and active education program including possible hazards, standard operation procedures, ventilation plan, and personal protective equipment in confined spaces should be implemented.