The frequency of fatal accidents that can occur at hydrogen refueling station was compared with the risk criterion for the general public suggested by the health and safety executive. If hydrogen refueling station meets the accident prevention facility standards presented in KGS Code FP216/217, it was confirmed that the risk of hydrogen refueling station was not at an unacceptable (intolerable) risk level. However, the risk of hydrogen refueling station due to small leak was analyzed as low as reasonably practicable. Therefore, methods for improving the safety instrumented function of hydrogen refueling station were reviewed. It was confirmed that the risk of hydrogen refueling station can be affected by the number of installed safety instrumentation system components, redundant architecture, mission time, proof test interval, etc. And methods for maintaining the risk of hydrogen refueling station at an acceptable risk level have been proposed.
수소충전소 장비 설치, 시운전과 고장 수리할 때 수소충전소 안전이 가장 취약하다. 이때 수소충전소의 디지털트윈을 개발하여 제공하면 장비 설치, 시운전과 고장 수리하는데 도움이 될 수 있다. 그리고 수소충전소 운영 중에, 이벤트 검출, 원인 분석과 예측을 위해서도 디지털트윈이 필요하다. 그러나 현재 수소충전소의 SCADA HMI는 2D로 구성되어 있으므로, 수소충전소에 대한 기본 지식과 구성 현황을 알지 못하는 사람들은 직관적으로 이해하기 어렵다. 본 논문에서는 수소충전소에 디지털트윈 기술을 도입하여 수소충전소 장비에서 측정된 값을 3D로 실시간으로 표시하여, 수소충전소의 이벤트 발생, 원인 분석과 예측을 직관적으로 하는데 도움을 주고자 한다. 이를 위해 SCADA HMI에서의 데이터를 추출하였고, 이 데이터를 디지털트윈에 전송하였으며, 디지털트윈에서 직관적이고 이해하기 쉬운 3D환경을 제공하여, 비전문가도 수소충전소의 운영 현황을 쉽게 파악할 수 있도록 구현하였다.
In order to expand the supply of hydrogen vehicles, the first thing to be done is to build an infrastructure to supply hydrogen. There are fixed and mobile types of hydrogen refueling stations that can supply hydrogen. Mobile hydrogen refueling stations have the advantage of supplying hydrogen to two or three areas, so the introduction of mobile hydrogen refueling stations is considered at the initial stage of hydrogen vehicle dissemination. However, mobile hydrogen refueling stations have greater risks than fixed hydrogen refueling stations due to the hazard associated with movement and intensive installation of facilities in vehicle, so stricter design standards to lower the risk must be applied. Therefore, in this study, basic data for establishing safety standards for mobile hydrogen refueling stations were proposed by suggesting improvements such as the location of emergency shutoff valves, the number of gas detectors etc., using HAZOP analysis.
As the hydrogen era comes near future, hydrogen fuel cell vehicles are core of hydrogen economy. Until now, Korea has 17 hydrogen refueling stations but 9 hydrogen refueling stations have been retired already and 8 hydrogen refueling stations are still running. With a limited number of hydrogen refueling stations, it is very difficult to get scientific data for the economy of hydrogen refueling stations in Korea. Thus, based on NREL(National Renewable Energy Laboratory) study, we analyzed most recent data for the construction of hydrogen refueling stations in one specific site in Korea. The cost comparison data between Korea and USA shows 14% difference, saying higher costs of Korea. Korea looks 5 years delay compared to USA. This data will be an important tool for the investment from every industrial parties.
In July and October of this year, the government announced the 'Green new deal plan within the Korean new deal policy' and 'Strategies for proliferation of future vehicles and market preoccupation'. And, in response to changes in the global climate agreement, it has decided to expand green mobility such as electric vehicles and hydrogen electric vehicles with the aim of a "net-zero" society. Accordingly, the goal is to build 310 hydrogen refueling stations along with the supply of 60,000 hydrogen vehicles in 2022, and the hydrogen infrastructure is being expanded. however, it is difficult to secure hydrogen infrastructure due to expensive construction costs and difficulty the selection of a site. In Korea, it is possible to build a mobile hydrogen station according to the safety standards covering special case of the Ministry of Industry. Since the mobile hydrogen station can be charged while moving between authorized place, it has the advantage of being able to meet a large number of demands with only one hydrogen refueling station, so it is proposed as a model suitable for the early market of hydrogen infrastructure. This study demonstrates the establishment of a hydrogen refueling station by deriving a virtual accident scenario for leakage and catastrupture for each facility for the risk factors in a mobile hydrogen station, and performing a quantitative risk assessment through the derived scenario. Through the virtual accident scenario, direction of demonstration and implications for the construction of a mobile hydrogen refueling station were derived.
Hydrogen utilization in the transportation sector, which relies on fossil fuels, can significantly reduce greenhouse gas by using to hydrogen fuel cell vehicles, and its adoption depends performance of hydrogen refueling station. The present study developed a model to simulate the back-to-back filling process of heavy duty hydrogen fuel cell vehicles at hydrogen refueling stations using a cascade method. And its quantitatively evaluated hydrogen refueling station performance by simulating various mass flow rates and storage tank capacity combinations, analyzing vehicle state of charge (SOC) of vehicles. In the cascade refueling system, the capacity of the high-pressure storage tank was found to have the greatest impact on the reduction of filling time and improvement of efficiency.
수소충전소와 수소전기차 간의 통신 프로토콜인 SAE J2601과 SAE J2799는 수소 충전에 관련된 내용만을 다루고 있다. 본 논문에서는 수소전기차의 수소검출, 전류, 전압을 측정하여, 수소충전소로 WiFi 프로토콜을 변화시켜 가면서 센서 데이터를 전송한다. 수소전기차의 센싱, 제어 및 센서 데이터 전송을 위해, 라즈베리파이를 이용하여 소규모 실험실 모델을 만들었다. 센서 데이터를 수소충전소의 데이터베이스에 저장하였고, 저장된 데이터 분석을 위해 그라파나를 이용하여 대쉬보드를 구성하였다. 수소가 검출되면 수소충전소의 디스펜서 밸브를 잠근다. 그리고 WiFi 프로토콜에 따른 평균 전송 지연을 측정하였다. 전송 지연 측정 결과, 수소충전소와 수소전기차간의 센서 데이터 전송을 위한 WiFi 프로토콜은 IEEE 802.11a가 가장 적합하였다.
The registration rate of eco-friendly vehicles, such as hydrogen vehicles, is increasing rapidly, however, few first responders have experienced related accidents. Accident scenarios at hydrogen refueling stations and hydrogen vehicles on a road were investigated, and the relative importance of each scenario was analyzed using AHP analysis. Leakage, jet flame, and explosion that occurred inside and outside the hydrogen refueling station were reviewed, and the hydrogen gas explosion in the compartment showed the highest importance value. In case of the hydrogen vehicle, traffic accident statistics and actual accidents were used. It was analyzed that the hydrogen vessel explosion on the road due to the failure of TPRD and the leakage in the underground parking area were difficult to respond. The developed accident scenarios are expected to be used for first responder training.
Hydrogen fuel cell electric vehicles are typically refueled at a wide range of temperatures (-40℃ to 85℃) in the hydrogen refueling station in accordance with the worldwide accepted standard. Currently, there is no traceable method by which to verify and calibrate the hydrogen flowmeters to be used at hydrogen refueling stations except for a water calibration process as a conventional method. KRISS hydrogen field test standard based on the gravimetric principle was developed to verify the measurement accuracy of the mass flowmeter to be used at hydrogen refueling stations for the first time in Korea.
According to the "hydrogen economy roadmap" announced recently by the government, fuel cell electric vehicle diffusion and hydrogen refueling station construction are actively being carried out to prepare for the hydrogen economy era. The station will be expanded by introducing various charging station models such as hydrogen complex charging station, package, and mobile. Accordingly, the study on the safety demonstration of the charging station and related regulations should be compromised. The purpose of this study is to collect monitoring data during charging according to the distinct four seasons in Korea, and to use it as safety demonstration data by analyzing the charging status, charging rate and charging time during charging.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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