• 대한조선학회논문집
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• 제60권6호
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• pp.433-440
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• 2023

This study aims to establish safety zones for bunkering operations of hydrogen propulsion ships in coastal areas through risk assessment and evaluate their validity. Using a 350 kW-class ferry operating in Busan Port as the subject of analysis, with quantitative risk assessment based on accident consequence and frequency analysis, along with a social risk assessment considering population density. The results of the risk assessment indicate that all scenarios were within acceptable risk criteria and ALARP region. The most critical accident scenarios involve complete hose rupture during bunkering, resulting in jet flames (Frequency: 2.76E-06, Fatalities: 9.81) and vapor cloud explosions (Frequency: 1.33E-08, Fatalities: 14.24). For the recommended safety zone criteria in the 6% hose cross-sectional area leakage scenario, It could be appropriate criteria considering overall risk level and safety zones criteria for hydrogen vehicle refueling stations. This research contributes to establishing safety zone for bunkering operations of hydrogen propulsion ships through risk assessment and provides valuable technical guidelines.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.162-168
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• 2023

The fast refueling process of compressed hydrogen has an important impact on the filling efficiency and safety. With the development and use of hydrogen energy, the demand for precision measurement of filling hydrogen thermodynamic parameters is also increasing. In this paper, the compressibility factor calculation model of high-pressure hydrogen gas was studied, and the basic equation of state and thermo-physical parameters were calculated. The hydrogen density data provided by the National Institute of Standards and Technology was compared with the calculation results of each model. Results show that at a pressure of 0.1-100 MPa and a temperature of 233-363 K, the calculation accuracy of the Zheng-Li equation of state was less than 0.5%. In the range of 0.1-70 MPa, the accuracy of Redich-Kwong equation is less than 3%. The hydrogen pressure more influences on the compressibility factor than the hydrogen temperature does. Using the Zheng-Li equation of state to calculate the compressibility factor of on-board high pressure hydrogen can obtain high accuracy.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.152-161
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• 2024

In this study, a fuel cell system for future defense unmanned vehicles was designed and validated. A Co/Al₂O₃-Ni foam catalyst for NaBH₄ hydrolysis was characterized using several analytical methods. A NaBH₄ hydrogen generation system with the Co/Al₂O₃-Ni foam catalyst continuously generated hydrogen at elevated reaction temperatures. The fuel cell system with the NaBH₄ hydrogen generation system was designed and tested. The performance of the fuel cell system was comparable to that of the fuel cell system using pure hydrogen. Therefore, the fuel cell system with the NaBH₄ hydrogen generation system is a suitable power source for future defense unmanned vehicles owing to its easy refueling and simple system.

• 한국가스학회지
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• 제25권5호
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• pp.19-29
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• 2021

기후변화에 대응하기 위해 세계적으로 이산화탄소 및 대기오염 물질 배출 규제가 점차 강화됨에 따라 내연 기관 자동차를 친환경 자동차로 전환하려는 추세이다. 이는 정부의 수소 에너지 활성화 정책에 따른 충전 인프라 구축, 충전 설비 핵심 부품의 국산화 지원으로 가속화되고 있다. 본 연구에서는 유한 요소 해석을 통해 수소 연료 전지 자동차 용기 밸브의 과류 방지 장치를 설계하고, 시험을 통해 성능을 평가하였다. 주요 시험 항목인 정수압, 연속 작동, 압력 임펄스, 누설, 작동 시험을 ISO 12619-2, ISO 12619-11의 시험 방법에 따라 수행한 결과 요구 조건을 만족함을 확인하였다.

• 공업화학전망
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• 제24권4호
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• pp.36-51
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• 2021

오늘날 수소는 화석연료와 다르게 친환경 측면, 신사업 창출 및 국내 에너지 안보 확대 측면에서 미래에너지원으로 각광받고 있다. 이에 따라 세계 유수의 자동차 기업들이 궁극의 차량이라는 수소전기차 기술 개발 및 상용화에 주력하고 있으며 각국은 자국의 수소인프라의 핵심인 수소충전소 구축 전략을 강화하고 있다. 또한 수소전기차 초기 보급을 활성화하기 위해 국가 지원하에 수소충전소 공급을 적극 추진하고 있다. 전 세계적으로 500개 이상의 수소충전소가 건설, 운영 및 계획되고 있다. 국내에서도 수소전기차, 수소버스 및 수소트럭 등 보급 계획과 더불어 이에 필요한 수소충전소 공급 로드맵을 연도별로 발표하는 등 수송분야에 수소 에너지 도입이 강력하게 진행되고 있다. 그러나 우리나라 수소충전소 구축에 필요한 설비 등은 아직 자체 조달이 거의 이루어지지 않아 많은 설비 및 부품들이 국외 도입에 따른 여러 문제점들로 인해 어렵게 구축된 많은 수소충전소 운영이 원활하지 않은 상황이다. 따라서 국내외 수소충전소 구축 현황 및 계획에 대해 정리 및 분석하여 국내의 수소충전소 구축 및 운영에 대한 이슈들을 알아보고 해결해야 할 과제는 어떤 것이 있는지 알아보고자 한다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제10권3호
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• pp.9-18
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• 2005

During a hypothetical severe accident in a nuclear power plant (NPP), hydrogen is generated by the active reaction of fuel-cladding and steam in the reactor pressure vessel and released with steam into the containment. In order to mitigate hydrogen hazards possibly occurred in the NPP containment, hydrogen mitigation system (HMS) is usually adopted. The design of the next generation NPP (APR1400) designed in Korea specifies 26 passive autocatalytic recombiners and 10 igniters installed in the containment for the hydrogen mitigation. in this study, the analysis of the hydrogen and steam behavior during a total lose of feed water (TLOFW) accident in the APR1400 containment has been conducted by using the CFD code GASFLOW. During the accident, a huge amount of hot water, steam, and hydrogen is released in the in-containment refueling water storage tank (IRWST). The current design of the APR1400 includes flap-type dampers at the IRWST vents which are operated depending on the pressure difference between inside and outside of the IRWST. it was found that the flaps strongly affects the flow structure of the steam and hydrogen in the containment. The possibilities of a flame acceleration and transition from deflagration to detonation (DDT) were evaluated by using Sigma-Lambda criteria. Numerical results indicate the DDT possibility could be heavily reduced in the IRWST compartment when the flaps are installed.

• 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.

• 에너지공학
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• 제28권4호
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• pp.29-34
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• 2019

본 연구에서는 수소 복합충전소에 대하여 정량적 위험성 평가를 실시하였다. 평가대상의 복합충전소는 수소-LPG이며 각 충전소의 설비 구성을 분석하고 위험도를 평가하였다. 최종 위험도는 피해영향과 사고빈도를 고려한 개인적 위험성과 사회적 위험성으로 평가한다. 본 연구의 대상이 된 수소-LPG 충전소에 대한 개인적 위험도 산출 결과, 수소-LPG 형태의 복합충전소는 HSE에서 제안하고 있는 허용 불가수준의 위험지역(> 1×10E-3)은 나타나고 있지 않으며, 작업자와 일반인에 대한 개인적 위험수준이 모두 허용범위 내에 분포하고 있다. 그리고 사회적 위험도 평가에서는 해석대상 모델이 허용 가능한 범위(ALARP, As Low As Reasonably Practicable)의 위험도 분포를 보이고 있다. 보다 향상된 안전성 확보를 위해 위험도 순위화 결과에서 높은 위험도를 보이고 있는 수소 저장용기, 디스펜서, 튜브트레일러 누출 및 LPG의 Vapour 회수 라인 등에 대한 정기적인 점검 및 확인을 권장한다.

• 한국가스학회지
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• 제26권6호
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• pp.30-36
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• 2022

수소 충전소를 이용한 에너지원의 상거래에 있어 부정확한 계량에 의한 과 충전 등의 사고 예방과 정확한 계량을 통한 수소 상거래의 투명성 확보를 위해서는 높은 정확도의 유량계가 필요하다. 본 연구에서는 코리올리 방식 유량계 시작품을 개발하였으며, 계량 성능 검증을 위하여 기존에 운영 중인 충전소를 대상으로 공정변경을 통한 계량 성능 비교 실험 중 발생할 수 있는 사고의 예방을 위하여 위험성 평가를 수행하였다. 실증실험용 계량설비 설치를 위한 공정 변경 구간을 정의하고 HAZOP을 실시하였다. 또한 실증 실험 중 밸브오 개방 예방 등 실험자 안전성 확보를 위한 JSA도 병행하였다. HAZOP을 통하여 도출된 위험 요소를 개선하기 위한 방안을 수립하였으며 JSA를 통해 인적오류를 최소화하고 작업자의 안전성 확보할 수 있는 작업 절차를 수립하였다. 이와 같은 위험성 평가 결과를 반영하여 계량시스템 설치를 위한 설계 변경 및 시스템 제작을 완료하였으며 개발된 계량기 시작품의 성능비교 실험을 통해 안전성을 확인할 수 있었다. 개발된 시작품 유량계는 70MPa의 운전 조건에서 총 30회 유량 측정 실험 결과 평균 오차는 -1.58% ~ 3.96%로 나타났다. 이와 같은 계량오차는 상업용으로 설치 운영 중인 유량계와 동등 수준의 성능을 가진 것으로 분석되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.25-28
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• 2006

수소는 청정에너지로서 미래에너지의 대안으로 여겨지고 있기 때문에 수소에너지 관련 기술은 미래 국가 경쟁력을 좌우할 것으로 예상되며 이러한 수소에너지의 핵심인 수소스테이션 관련 기술은 국가연료전지 시장을 비롯한 수소자동차 사업 전반에 커다란 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다. 이에 따라 전 세계적으로 수소에너지를 차세대 에너지원으로 개발하기 위하여 전력을 다하고 있으며, 수소연료전지자동차 개발과 아울러 수소스테이션 개발에 대한 인프라 구축 및 실증연구가 본격적으로 이루어지고 있다. 국내에서도 가스공사를 비롯한 에너지 관련 기업에서 수소스테이션 건설이 추진되고 있으며, 본 연구에서도 수소인프라 구축의 일환으로 추진되고 있는 수소스테이션 개발 현황에 대하여 논의하고자 한다.