• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.75-82
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• 2024

In this study, design parameter exploration based on finite element analysis was performed to find the optimal shape of bellows, the key component of compressor-embedded refueling tank for a newly developed hydrogen refueling station capable of high-pressure charging above 900 bar. In the design parametric study, the design variables took into account the bellows shapes such as contour radius and span spacing, and the response factors were set to the maximum stress and the gap in the contact direction. In the shape design of the compressor bellows for hydrogen refueling station considered in this study, it was found that adjusting the contour span is an appropriate design method to improve the compression performance and structural safety. From the selection of optimal design, the maximum stress was reduced to 49% compared to the initial design without exceeding the material yield stress.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.39-46
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• 2024

As the development of hydrogen vehicles has accelerated in recent years, it is necessary to develop a storage tank for hydrogen fueling stations capable of high-pressure charging, and for this purpose, a new system with a compressor-embedded refueling tank is required. In this study, the parametric study of shape design based on strength performance evaluation was carried out to find the optimal shape design of bellows, the core component of compressor-embedded refueling tank for a newly developed hydrogen refueling station capable of high-pressure charging above 1,000 bar. The design factors for parametric study were contour shape and radius of bellows, and the performance factors were the maximum stress and the gap distance in the contact direction. In the shape design of the compressor bellows for hydrogen refueling station considered in this study, it was found that adjusting the contour radius is an appropriate design method to improve the compression performance and structural safety.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.246-255
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• 2023

Due to lack of hydrogen charging stations and hydrogen supply compared to the supply of hydrogen vehicles, social phenomena such as 2-hour queues and restrictions on charging capacity are occurring, which negatively affects the spread of hydrogen vehicles. In order to resolve these problems, it is essential to have a strategic operation of the hydrogen charging stations. To establish operational strategies, it is necessary to derive customer demand patterns and characteristics through the analysis of sales data. This study derived the demand patterns and characteristics of customers visiting hydrogen charging stations through data analysis from various perspectives, such as charging volume, charging speed, number of visits, and correlation with external factors, based on the hydrogen sales data of off-site hydrogen charging stations located in domestic residential areas.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.70-76
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• 2020

본 논문에서는 충주시 설치 예정인 수소충전소를 대상으로 하여 공정별 위험요소를 분석하여 위험도를 낮출 수 있는 방향을 제시하였다. 위험요소를 분석하기 위해 수소 가스의 정량적 위험성 평가 도구 중 하나인 HyRAM을 이용하였다. 공정별로 사고 빈도와 사고 영향을 평가하여 가장 위험한 공정과 사고 요소를 제시하였으며, 이를 종합한 위험 감쇄 요인을 도출하였다. 수소충전소는 현재 세계적으로 인프라 확충 시기이기 때문에 사고 데이터가 부족해 이러한 위험성 평가가 대안이 될 수 있으며 향후 늘어나게 될 수소충전소 건립에 참고자료로 쓰일 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.795-802
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• 2022

Korea is showing its appearance as a leading country in the hydrogen economy by establishing policies for revitalizing the hydrogen economy and enacting the 「Hydrogen Economy Promotion and Hydrogen Safety Management Act」 for the first time in the world. In addition, domestic hydrogen facilities are using hydrogen energy safely through world-class safety management compared to overseas advanced countries. However, in order to enhance the safety of the rapidly diversifying hydrogen industry and rapid technology development, such as the introduction of liquefied hydrogen, some institutional improvements are needed. In this regard, this paper intends to analyze the results of safety inspections on 13 representative facilities and prepare safety improvement plans to establish preemptive safety measures.

• 한국가스학회지
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• 제16권1호
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• pp.15-21
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• 2012

수소가스의 제트 누출에 의한 확산, 화재, 그리고 폭발에 의한 위험 범위를 분석하고, 안전거리 기준을 설정하기 위한 위험거리를 확산, 화재, 그리고 폭발에 대한 단순한 예측 식들을 제시하였다. 핀홀에 의한 누출과 같은 소량 수소가스 누출속도에 있어서 피해거리는 제트누출 확산에 의한 피해거리가 제트화재에 의한 피해거리보다 크며, 압력의 제곱근에 그리고 누출 홀의 직경에 비례하고 이는 수 십 미터에 이른다. 배관의 완전 파손 또는 저장 탱크의 큰 홀 발생과 같은 대량의 수소가스 누출속도에서는 제트화재의 피해거리가 개방공간의 가스운 폭발에 의한 피해거리보다 크며, 수 백 미터에 이른다. 수소충전소와 건물과의 최소이격거리 즉 안전거리 설정 기준을 대량 수소가스누출 사고시나리오를 기반으로 한다면, 도심지에 수소충전소는 안전거리 기준을 만족시키기 어려울 것이다. 따라서 대량의 수소가스 누출사고를 안전장치들을 통하여 예방하고, 안전거리 기준을 소량의 수소가스누출사고 기준으로 설정 할 수 있다. 그러나 대량누출 가능성이 있는 경우 학교와 병원 등 인구밀집 건물은 수 백 미터의 안전거리를 유지하여야 한다.

• 에너지공학
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• 제28권4호
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• pp.1-7
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• 2019

최근 수소충전소 수요 증가에 따라, 산업통상자원부는 LPG, CNG, 주유소 등 기존의 자동차용 연료공급시설 내에 융합, 복합의 형태로 수소충전소 설치가 가능하도록 특례고시를 제정·공포하였다. 수소 융복합충전소는 특례기준 제정 이전까지 국내에서 운영된 사례가 없어, 4계절, 일교차와 같은 환경특성을 감안한 실증이 필요하다. 본 연구에서는, 국내 최초로 실증을 위해 설치된 울산 LPG-수소복합충전소의 충전데이터를 수집하여 분석하였다. 충전데이터는 압축기, 저장용기, 디스펜서에서 발생한 시간별 온도, 압력 데이터이며, 계절별 특성을 비교하기 위해 2018년 7월 중 울산 지역의 최고기온 일과 2018년 1월 중 최저기온 일을 포함하여 4계절 충전데이터를 수집하여 비교하였다. 비교결과, 외기온도의 변화가 수소차 차량용기의 초기온도에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이는 최종적으로 차량의 충전시간과 충전속도에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 국내 수소충전소 기준(KGS FP217)과 미국의 충전프로토콜(SAE J2601)에서 제시한 한계온도를 초과한 경우는 없어 차량용기에 대한 영향은 없는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제23권6호
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• pp.33-38
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• 2019

제조식 수소충전소에서 생산되는 수소가스는 일반적으로 석탄연료의 개질 및 부생가스 등을 활용하지만 순수물을 활용한 수전해 기술의 경우 청정한 기술로 각광 받고 있다. 전기에너지를 이용하여 순수한 물로부터 수소를 생산하는 기술 중에는 향후 가격 및 성능 경쟁에서 우수한 PEM(Polymer Electrolyte Membrane electrolysis)을 이용한 개발이 주로 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 수소충전소 중 개발단계에 있는 PEM 수전해 수소충전소에 대해 잠재된 유해위험요소를 확인하여 안전한 수소생산 및 수소충전소의 활성화를 도모하고자 한다. 유해위험요소를 도출하기 위해서는 수전해 수소충전소의 설비 및 장치의 안전성이 우선 확보되어야하기에 FMEA(Failure Mode & Effect Analysis)를 수행함으로써 수전해 및 수소충전소의 설비에서의 유해위험요인을 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권4호
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• pp.92-101
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• 2023

기후변화 문제를 해결하기 위해 탄소중립은 이제 선택이 아닌 필수가 되었다. 수소는 재생에너지의 간헐적 생산을 보완할 수 있는 저장 매체일 뿐만 아니라 반응 후 이산화탄소 배출이 없어 활용 분야에서도 좋은 대안으로 여겨지고 있다. 수소 활용 분야 중 하나인 수소자동차의 활성화를 위해서는 수소충전소 인프라 구축이 선행되어야 한다. 수소충전소의 효율적인 운영과 위험성평가를 위해서는 위험요인에 대한 우선순위 선정이 필요하지만, 국내 수소충전소 운영 기간이 짧아 사고에 따른 빈도 데이터가 부족하고 그 신뢰도가 낮다. 본 연구에서는 HAZOP을 통하여 수소충전소에서 발생 가능한 이탈의 원인과 결과를 도출하고 Fuzzy-AHP를 활용하여 분석하려고 한다. 이를 통하여 수소충전소에서 발생 가능한 이탈 원인의 의사결정값을 도출하고 수소 사고사례와 위험성평가에 적용하여 데이터의 신뢰성과 효용성을 확인하고자 한다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.62-67
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• 2022

Liquid hydrogen (LH₂) has a higher density than gaseous hydrogen, so it has high transport efficiency and can be stored at relatively low pressure. In order to use efficient bulk hydrogen in the industry, research for the LH₂ supply system is needed. In the high-pressure hydrogen station based on LH₂ currently being developed in Korea, a heat exchanger is used to heat up supercritical hydrogen at 700 bar and 60 K, which is pressurized by a cryogenic high-pressure pump, to gas hydrogen at 700 bar and 300 K. Accordingly, the heat exchanger used in the hydrogen station should consider the design of high-pressure tubes, miniaturization, and freezing prevention. A helical heat exchanger generates secondary flow due to the curvature characteristics of a curved tube and can be miniaturized compared to a straight one on the same heat transfer length. This paper evaluates the heat transfer performance through parametric study on the distance between coils, guide effect, and anti-icing design of helical heat exchanger. The helical heat exchanger has better heat transfer performance than the straight tube exchanger due to the influence of the secondary flow. When the distance between the coils is uniform, the heat transfer is enhanced. The guide between coils increases the heat transfer performance by increasing the heat transfer length of the shell side fluid. The freezing is observed around the inlet of distribution tube wall, and to solve this problem, an anti-icing structure and a modified operating condition are suggested.