• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2002년도 추계학술발표회요약집
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• pp.110-110
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• 2002

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.689-697
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• 2023

The high-pressure hydrogen valve is intended to supply hydrogen charged at high pressure in the hydrogen tank to the fuel cell stack, which decompresses high-pressure hydrogen gas to low pressure and primarily limits the excessive flow. It consists of a pilot valve, a main valve, and a excessive flow valve to operate in a wide pressure range from 2 to 70 MPa of charging pressure. The opening characteristics of the valve were confirmed by computation fluid dynamics applying the moving grid technique. The behavior of the valve was predicted by predicting the force acting on the valve over time. In addition, the difference in behavior according to supply pressure was compared.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.155-161
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• 2023

Recently, a study on alternative and renewable energy is being conducted due to energy depletion and environmental problems. In particular, a hydrogen has the advantage of converting and storing the remaining energy into water-electrolyzed hydrogen through renewable energy generation. In general, due to reasons such as insulation problems, a study on high-pressure hydrogen storage tanks and related parts has recently been conducted. However, in the case of liquid hydrogen, the volume can be reduced by about 800 times or more compared to high-pressure hydrogen gas, so the study on this is needed as a technology that can increase energy density. In this study, the evaporation characteristics were analyzed under fixed heat flux conditions for liquid hydrogen storage tanks and the change in thermal stratification according to sloshing was analyzed. The heat flux condition was fixed at 250 W/m² and the horizontal resonance frequency of the primary mode was applied to the storage tank. As a result, it was confirmed that the thermal stratification phenomenon decreased compared to the case where the slashing was not present due to forced convection when the slashing was present.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.81-90
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• 1994

The hydrogen fuel tanks having hydrogen storing capacity of about 300g and 1200g are manufactured using $MmNi_{4.7}Al_{0.25}V_{0.05}Fe_{0.001}$ alloy. They are composed of several unit reactor made of Cu-tube(outer diameter = 50.1mm, thickness = 2mm). In order to increase the heat and mass transfer property of the hydride bed, Al-plates are inserted perpendicular to axial direction at intervals of 5mm and three arteries of diameter 8mm are installed symmetrically in each unit reactor. Hydrogen absorption is proceeded about 80% within 30 minute and is completed within 60 minute at the conditions of charging hydrogen pressure of 25atm and temperature of $22^{\circ}C$. On desorbing hydrogen at a constant rate of 30 slm at $20^{\circ}C$, discharging hydrogen pressure is sustained at 3~5atm for 120 minutes. The discharging pressure is increased upto 5~8atm as the increase of the reactor temperature to $30^{\circ}C$. From the experimental results and the brief discussions about the hydrogen absorption and disorption behaviors of the hydrogen storage tank, it is suggested that the behaviors of hydrogen charging and discharging could be controlled by adjusting the operating parameters and the reactor design parameters.

• 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.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.123-133
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• 2023

상용 수소연료전지 차량은 기체 수소를 고압으로 압축하여 차량 내 저장 탱크로 저장하는 방식으로 충전이 진행된다. 이러한 압축 과정은 기체의 온도 상승을 유발하며, 저장 탱크의 안전성을 확보하기 위해 온도는 제한된다. 따라서 이러한 온도 상승을 설명하기 위한 열전달 모델이 필요하다. 열전달 모델은 대류 열전달 현상을 포함하며 정확한 대류 열전달 계수 추산이 요구된다. 본 연구에서는 수소 충전 과정에서의 대류 열전달 계수를 물리적 현상을 고려한 다양한 상관관계식을 이용하여 계산하고 비교 분석하였다. 수소 충전 과정은 디스펜서로부터 탱크 입구까지의 충전라인과 차량 내 저장 탱크로 분류하였고, 각각의 내부 및 외부에서의 대류 열전달 계수를 질량 유량, 직경, 온도와 압력 등 공정 변수에 따라 추산하였다. 그 결과, 충전라인 내부의 경우 저장 탱크 내부에서보다 대류 열전달 계수가 약 1000배 크게 나타났고, 충전라인 외부의 경우 저장 탱크 외부에서보다 대류 열전달 계수가 약 3배 크게 나타났다. 마지막으로 각 과정에서의 대류 열전달 계수를 종합 분석한 결과 전체 수소 충전 과정에서 저장 탱크 외부에서의 열전달 계수가 가장 낮아 열전달 현상을 지배하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.299-308
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• 2022

본 논문은 슬로싱 상태에 놓인 포화 상태 액체수소탱크에서 열 유속 및 BOG(Boil-off gas)의 경향을 다루고 있다. 특히, 액체-기체간의 침투 및 혼합에 의한 열 교환에 관심을 두었다. 먼저, VOF(Volume of fluid)와 Eulerian 기반의 다상 유동모델로 모형 슬로싱 실험을 모사하여 압력을 예측하고 계측된 값과 비교하였다. 자유 수면 및 충격 압력 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 유체의 속도 예측에서 정확할 수 있음을 간접적으로 증명하였다. 그리고 2차원의 Type-C 원통형 수소탱크를 대상으로 다상열유동해석을 수행하였다. 이때 포화상태에 놓인 액체 및 기체수소를 가정하고, 해석을 통해 각 상간의 혼합에 의한 열 교환의 수준을 확인하고자 하였다. 단, 상간의 열 교환만을 관심으로 두고 있었으므로 질량전달 및 기화모델은 해석에서 제외하였다. 최종적으로 상의 혼합으로 인해 액체수소로 유입되는 열 유속의 기여도에 대하여 정리하였다. 또한 액체수소로 유입되는 열 유속과 집중 질량 기반의 간이식을 통해 BOG 발생량 및 경향을 예측하고 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권1호
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• pp.38-47
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• 2023

수소연료전지 차량 충전 과정에서, 충전소에서의 공급압력과 차량 내 저장 탱크의 압력 차이에 의해 수소가 흐르게 되고 유량은 압력 차에 의존한다. 따라서 충전 과정에서 발생하는 수소의 압력강하에 대한 고려는 필수적이며 이의 분석을 통해 수소 충전 과정의 효율성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 충전라인 중 호스, 노즐/리셉터클, 파이프, 밸브에 대하여 압력강하를 분석하였다. 호스와 파이프는 도관에서의 압력강하로, 노즐/리셉터클은 흐름 노즐 식으로, 밸브는 기체 유량 식으로 계산하였다. 또한 각 구성요소에서 발생하는 압력강하 효과를 종합 분석한 결과 전체 충전라인에서 압력강하에 가장 큰 영향을 주는 요소는 밸브에서의 압력강하임이 밝혀졌다. 이번 연구는 추후 수소 충전을 포함한 수소 유동 해석으로 수소 충전 과정의 모델 개발에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.300-309
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• 2024

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.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.21-27
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• 2022

최근 탄소중립을 위하여 친환경 에너지원인 수소 에너지에 대한 연구 개발 및 인프라 구축에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히, 도심지에 설치되는 수소충전소의 경우에는 수소저장탱크 폭발에 따른 인접 구조물의 안정성을 확보하기 위하여 폭발 위험이 있는 수소저장탱크를 지하(지중)에 배치하여 충분한 안전거리를 확보하는 방안이 고려되고 있다. 적절한 지하 수소인프라의 위치 및 심도를 선정하기 위하여 지하 수소인프라 폭발에 따른 인접 구조물의 영향 평가가 필요하다. 본 논문에서는 지하 수소인프라 폭발에 따른 인접 구조물의 영향을 분석하기 위한 수치모델을 구축하였으며, 등가 TNT (Trinitrotoluene) 모델을 활용하여 수소저장탱크의 폭발압을 산정하였다. 또한, 매개변수해석을 수행하여 지하 수소인프라의 시공조건에 따른 인접 구조물의 안정성을 평가하였다.