Journal of the Korean Institute of Gas (한국가스학회지)

The Korean Institute of GAS (한국가스학회)
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A Study on the Strength Safety of an Aluminium Liner for a Hydrogen Fuel Storage Tank

수소연료 저장탱크용 알루미늄 라이너의 강도안전성에 관한 연구

  • Kim, Chung-Kyun (Research Center for Tribology, Mechatronics and Energy Technology Hongik University) ;
  • Kim, Do-Hyun (Research Center for Tribology, Mechatronics and Energy Technology Hongik University)
  • 김청균 (홍익대학교 트리보.메카.에너지기술 연구센터) ;
  • 김도현 (홍익대학교 트리보.메카.에너지기술 연구센터)
  • Received : 2012.04.15
  • Accepted : 2012.06.19
  • Published : 2012.06.30
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Abstract

In this study, the strength safety for 110 liter hydrogen fuel storage tank with 70MPa filling pressure has been analyzed using a FEM technique. The strength safety of a composite fuel tank in which is fabricated by an aluminum liner of 6061-T6 and carbon fiber wound composite layers of T800-24K and T700-12K of Toray, and MR60H-24P of Mitsubishi Ray has been investigated based on the criterion of a strength safety of US DOT-CFFC and Korean Standard. The FEM computed results on the strength safety of 70MPa hydrogen gas tank showed that the hydrogen fuel storage tank in which is fabricated by T800-24K and T700-12K of Toray, and MR60H-24P of Mitsubishi Ray is safe because those two carbon fibers have very similar material properties. But, the composite storage tank with a filling pressure of 70MPa in which is fabricated by T700-12K of Toray may not guaranty the strength safety, and thus this study recommends a composite hydrogen fuel tank under 60MPa.

본 연구에서는 70MPa의 충전압력을 갖는 110L 수소연료 저장탱크에 대한 강도안전성을 FEM으로 해석하였다. 6061-T6 알루미늄 라이너의 외벽면에는 Toray의 T800-24K와 T700-12K, 그리고 Mitsubishi Ray의 MR60H-24P 탄소섬유를 사용하여 와인딩한 복합소재 연료탱크의 강도안전성을 미국의 DOT-CFFC와 KS의 안전규격으로 고찰하였다. 70MPa용 수소가스탱크의 응력강도에 대한 FEM 해석결과에 의하면, 거의 유사한 소재특성을 갖는 Toray의 T800-24K와 Mitsubishi Ray의 MR60H-24P는 70MPa의 수소연료 저장탱크를 제조하는데 사용해도 안전한 것으로 나타났다. 반면에, Toray의 T700-12K는 70MPa의 충전압력을 갖는 복합소재 저장탱크를 제조하기에는 강도안전성을 보장할 수 없으므로 60MPa 이하의 수소연료 복합소재탱크 제조를 권장한다.

Keywords

References

  1. 김청균, "자동차엔진공학", 복두출판사, pp.118 (2004)
  2. Fukunaga, H., and Chou, T. W., "Simplified Design Techniques for Laminated Cylindrical Pressure Vessels under Stiffness and Strength Constraints," J. of Composite Materials, Vol. 22, pp.1156-1169 (1998)
  3. 황태경, 박재범 외 2인, "필라멘트 와인딩 복합재 압력용기의 구조 수명 평가", 한국복합재료학회지, Vol. 21, No. 6, pp.23-30 (2008)
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