• Journal of Platform Technology
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• 제10권4호
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• pp.3-10
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• 2022

본 연구에서는 수소차에 사용되는 수소압력용기 비파괴 안전성 평가 플랫폼 개발을 위해 유한요소해석을 사용하여 안전성 평가 기준 개발에 대한 연구를 수행하였다. Type 4 수소 압력 용기의 안전성을 평가하기 위해 복합 재료의 특성에 따른 매개변수를 바탕으로 재료의 물성을 유한요소 해석을 통해 도출하였다. 이를 통해 수소압력용기에 사용되는 CFRP 복합소재의 기계적 특성을 바탕으로, 내부 결함을 모델링하고 수소압력용기에 대한 평가기준을 사용하여 내부결함에 대한 파손가능성 여부를 도출하는 프로세스를 연구하였다. 결함은 박리, 이물질, 표면 수직균열을 모델링하고 파손 기준에 따른 손상을 분석하여 비파괴검사를 통해 검출된 결함의 안전성 여부를 판단할 수 있는 방법을 연구하였다. 연구 결과 박리 결함은 수소 압력용기의 내부에 근접할수록 파손가능성이 높아졌으며, 수직 균열을 경우 균열의 깊이가 깊어질수록 손상가능성이 높게 나타났다. 또한, 이물질 결함의 경우 압력용기의 외부 방향에 비해 내부 방향에 위치한 경우 손상가능성이 높게 나타났다. 본 연구를 통해 결함의 종류, 형상 및 크기에 따른 수소압력용기의 안전성을 평가할 수 있는 방법을 제시하였으며, 향후 본 연구결과를 바탕으로 수소차량 압력용기의 비파괴시험 안전검사 플랫폼 개발 연구를 수행하고자 한다.

• 신재생에너지
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• 제3권2호
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• pp.60-67
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• 2007

This paper describes the design and integration of the wind-fuel cell hybrid system. The hybrid system components included a wind turbine, an electrolyzer (for generation of H2), a PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell), hydrogen storage tank and BOP (Balance of Plant) system. The energy input is entirely provided by a wind turbine. A DC-DC converter controls the power input to the electrolyzer, which produces hydrogen and oxygen form water. The hydrogen used the fuel for the PEMFC. Hydrogen may be produced and stored in high pressure tank by hydrogen gas booster system. Wind conditions are changing with time of day, season and year. So, wind power is a variable energy source. The main purpose with these WT-FC hybrid system is to store hydrogen by electrolysis of water when wind conditions are good and release the stored hydrog en to supply the fuelcell when wind is low.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.43-46
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• 2007

To find out the optimum design of hydrogen storage and supply tank using Metal Hydride (briefly MH) and to make clear the performance characteristics under various conditions are our research purpose. In order to use the low-temperature exhaust heat, $LaNi_{4.7}Al_{0.3}$ which operates under the low pressure of 1MPa is chosen, and we measure the basic properties, namely density, specific heat, PCT(Pressure-Concentration-Temperature) characteristic, and effective thermal conductivity. Then, a numerical calculation model of hydrogen storage using MH alloy is suggested and this thermal diffusion equation of model is solved by the backward difference method. This calculation results rate compared with the experimental results of the systems which installed 1kg MH alloy and, it is found out that our calculation model can well predict the experimental results. By the experimental using MH alloy, it is recognized that the hydrogen flow rate can control by the step adjustment of brine temperature.

• 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.

• 한국가스학회지
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• 제15권6호
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• pp.57-62
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• 2011

본 연구에서는 70MPa의 충전압력을 갖는 130L 수소연료 저장탱크에 대한 최적설계를 유한요소법과 다구찌 설계법으로 고찰하였다. 6061-T6의 알루미늄 라이너의 외벽면에 T800-24K의 탄소섬유로 감아서 제조한 복합소재 연료탱크의 강도안전성을 미국 DOT-CFFC와 KS의 설계안전 규격을 기준으로 해석하였다. 70MPa용 수소가스탱크의 응력강도에 대한 FEM 해석결과에 의하면, US DOT-CFFC와 KS 규격에서 제시한 응력비 2.4의 기준값과 비교할 때 안전한 것으로 나타났다. 따라서, 다구찌 설계법에 기반한 최적설계 데이터는 설계모델 5번으로 선정할 수 있고, 여기서 제시할 수 있는 알루미늄 라이너의 두께는 6.4mm, 탄소섬유 적층에서 후프방향의 두께는 31mm, 헤리컬방향의 두께는 10.2mm이다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제17권3호
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• pp.75-86
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• 2012

We developed a preliminary CFD analysis methodology to predict a pressure build up due to hydrogen flame acceleration in the APR1400 IRWST on the basis of CFD analysis results for test data of hydrogen flame acceleration in a scaled-down test facility performed by Korea Atomic Energy Research Institute. We found out that ANSYS CFX-13 with a combustion model of the so-called turbulent flame closure and a model constant of A = 5.0, a grid model with a hexahedral cell length of 5.0 mm, and a time step size of $1.0{\times}10^{-5}$ s can be a useful tool to predict the pressure build up due to the hydrogen flame acceleration in the test results. Through the comparison of the simulated results with the test results, we found out that the proposed CFD analysis methodology enables us to predict the peak pressure within an error range of about ${\pm}29%$ for the hydrogen concentration of 19.5%. However, the error ranges of the peak pressure for the hydrogen concentration of 15.4% and 18.6% were about 66% and 51%, respectively. To reduce the error ranges in case of the hydrogen concentration of 15.4% and 18.6%, some uncertainties of the test conditions should be clarified. In addition, an investigation for a possibility of flame extinction in the test results should be performed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.152-155
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• 2007

Fuel cell electric vehicles (FCEVs) using hydrogen gas are zero emission vehicles, thus emission measurement for combustion vehicles is not applicable. The hydrogen gas consumption for fuel economy will be measured by the stabilized pressure/temperature method, mass flow method and electrical current method, etc. In this research, weight method with a newly manufactured test equipment is applied to measure the hydrogen consumption because above 3-methods have a deviation. The hydrogen consumption is directly calculated by the weight differences of the external hydrogen tank before and after the chassis dynamometer test. Ultimately the fuel economy for FCEVs is obtained with a deviation less than 1% in all chassis dynamometer tests.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.170-179
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• 2017

본 논문은 소듐냉각고속로 원형로 소듐-물 반응 압력완화계통의 급수배출부와 수소방출부의 설계요건 도출을 목적으로 한다. 증기발생기 전열관 누설에 의한 소듐-물 반응 발생 시, 증기발생기 내의 급수 증기를 신속하게 배출하는 조건을 도출하기 위해 급수덤프탱크 가스방출배관의 단면적과 증기발생기 급수배출배관의 수직길이를 변화시켜 연구를 수행하였다. 정상운전과 재장전운전에 대해 각각 계산을 수행하여 급수덤프탱크 가스방출배관의 단면적과 증기발생기 급수배출배관의 수직길이를 결정하였다. 정상운전 조건에서 소듐-물 반응 발생 시, 생성물인 수소에 의해 형성되는 과압이 소듐덤프탱크의 설계압력을 만족시킬 수 있도록 하는 가스방출배관의 직경을 도출하였고, 이 때 대기로 방출되는 수소의 유량과 농도를 계산하였다. 본 논문의 계산결과는 향후 소듐냉각고속로 원형로의 소듐-물 반응 압력완화계통의 설계요건으로 활용될 예정이다.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권4호
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• pp.283-290
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• 2020

액화 수소 운반선에서 증발가스의 발생은 불가피하며, 화물탱크 내부의 압력 문제를 피하기 위해 적절한 조치가 필요하다. 이 증발 가스는 선박의 추진연료로 사용 될 수 있으며, 추진에 사용되고 남은 나머지 부분은 재액화 또는 연소시키는 등 효과적으로 관리해야 한다. 본 연구에서는 수소 추진 시스템을 갖춘 160,000㎥ 액화 수소 운반선에 최적화된 증발 가스 재액화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 수소 압축 및 헬륨 냉매 섹션으로 구성되고, 화물탱크로부터 배출되는 증발가스의 냉열을 효과적으로 활용하여 효율을 증가시켰다. 본 연구에서는 공급 온도 -220℃인 수소 증발가스가 재액화 시스템에 들어가는 상태에서 증발가스의 재액화 비율에 따른 엑서지 효율 및 에너지 소모율 (SEC, Specific Energy Consumption) 분석을 통해 시스템을 평가하였다. 그 결과 재액화 비율 20%에서 4.11kWh/kgLH₂의 SEC와 60.1%의 엑서지 효율을 보여 주었다. 아울러, 수소 압축압력, 수소 팽창기의 입구온도, 공급 증발가스 온도변화에 따른 영향을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.110-118
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• 2002

The hydrogen storage vessel having a good heat conductivity along with a simple structure and a low cost for these alloys was designed and manufactured, and then its characteristic properties were studied in this study. The various parts in hydrogen storage vessel consisted of copper pipes and stainless steel of 250 mesh reached the setting temperature after 4~5 minutes, which indicated that storage vessel had a good heat conductivity that was required in application. And also the storage vessel had a good property of hydrogen transport considering that the reaction time between hydrogen and rare-earth metal alloys in storage vessel was found to be within 10 min at $18^{\circ}C$ under 10 atmospheric pressure. It showed that the average capacity of discharged hydrogen volume was found to be $120{\ell}$ for $MmNi_{4.5}Mn_{0.5}$ under discharging conditions of $40^{\circ}C{\sim}80^{\circ}C$ at a constant flow rate of $5{\ell}$/min. It was found that the optimum discharging temperature for obtaining an appropriate pressure of 3atm was determined to be $60^{\circ}C$ for $MmNi_{4.5}Mn_{0.5}$ hydrogen storage alloy.