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연료전지자동차의 고압수소저장시스템 신뢰성 평가
The Evaluation of Reliability for the High Pressure Hydrogen Storage System of Fuel Cell Vehicle 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.19 no.4, 2008년, pp.266 - 275  

장규진 (현대기아자동차 연구개발본부) ,  최영민 (현대기아자동차 연구개발본부) ,  안병기 (현대기아자동차 연구개발본부) ,  임태원 (현대기아자동차 연구개발본부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The performance improvement of each part for durability, safety and cost of high pressure storage system for fuel cell vehicle has been focused so far. However, for the mass production of fuel cell vehicle, it is necessary to evaluate durability and safety in system module and vehicle level. The tes...

주제어

#수소저장시스템   #진동내구시험   #대차충격시험   #실차후방충돌시험   #실차측면충돌시험  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 기존 LPG나 CNG 차량의 진동내구 시험기준인 “Test procedure for fuel gas container(TRIAS 7-1996)" 을 적용하여 고압수소저장시스템을 평가함으로써 시스템의 내구성 및 신뢰성을 검증하였다.
  • 연료전지자동차용 고압수소저장시스템에 대하여 차량의 운행 및 전후측면 충돌시에 수소 누출 및 파손 없이 제 성능을 만족해야 함을 검증하기 위해 본 진동 및 충돌시험 평가를 수행하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 이와 같은 상황을 바탕으로, 연료전지자동차용 고압수소저장시스템에 대하여 차량의 운행 기간 동안에 수소 누출 및 파손 없이 제 성능을 만족해야 함을 검증하기 위해 본 연구에서는 연료전지차량의 고압수소저장시스템 모듈에 대한 진동 및 충돌 안전성에 대한 평가 방안을 도출하고, 현재 현대/기아자동차가 개발하여 운행중인 연료전지차량의 고압수소저장시스템을 평가함으로써 이 시스템에 대한 안전성과 신뢰성을 검증하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
연료전지 자동차의 한계는 무엇인가? 하지만, 연료전지 자동차는 차량이나 부품의 시험 방법에 통일된 기준/표준/시험법이 아직 완전 하게 정비되어 있지 않고, 시장에서의 도입 제도, 기준 등이 정비되어 있지 않다. 특히, 궁극적으로 청정 연료로 인식되는 수소를 사용하는 연료전지 자동차에 관해서는, 지금까지 자동차 관련 분야에서 연료로 수소를 사용한 경험이 많지 않기 때문에, 실용상의 안전성에 관한 문제점이 불분명한 점도 적지 않다.
진동에 의해 큰 영향을 받는 경우란 어떠한 상황인가? 진동에 의해 대상 부품이 큰 영향을 받는 경우 진동 내구시험을 통해 신뢰성을 확보하게 된다.1) 진동에 의해 큰 영향을 받는 경우란, 힘에 의해 응력이나 모멘트가 걸리는 경우, 열에 의한 변형 보다는 진동에 의해 파손 혹은 피로 손상도가 발생 하여 작동에 이상이 생기는 확률이 현저하게 높은 경우를 뜻한다. 특히나 35MPa의 고압 배관으로 연결된 고압수소저장시스템은 이러한 진동 내구에 의해 연결부의 볼트나 피팅 등의 풀림으로 인한 체결력 저하로 성능저하가 생기거나, 진동에 의하여 관성력이 발생하여 응력의 형태로 대상 부품에 지속적인 영향을 주어 결국 피로 파괴를 일으키는 경우가 예상된다.
연료전지자동차용 고압수소저장시스템에 대해 진동 및 충돌시험 평가를 수행한 결과는 어떠한가? 1) "Test procedure for fuel gas container(TRIAS 7-1996)"에 준하여 고압수소저장시스템에 대한 진동시험을 한 결과, 풀림이나 손상 및 수소 가스 누출이 없었음을 확인할 수 있었으며, 공진 주파수는 상하 30.4Hz, 좌우 20Hz, 전후 21.6Hz 로 40Hz 미만의 영역 대에서 형성되었다. 2) 현대기아자동차 사내 규격에 의거 고압수소저장시스템의 전방 충돌을 모사한 sled impact test결과, 부품의 이탈이나 파손이 없었으며 시험 전후의 압력 변화량이 없어 수소 가스 누출이 없음을 확인할 수 있었다. 3) FMVSS 301 및 305 규정에 의거 고압수소저장 시스템에 대한 실차 후방 및 측면 충돌을 수행한 결과, 시험 전후의 압력 변화량이 없어 수소 가스 누출에 대한 안전성을 검증 할 수 있었고, 시험 후에도 모든 부품이 정상 작동함을 확인할 수 있었다. 본 연구 내용은 지식경제부 신재생에너지개발 사업 의 프로젝트개발사업중, “연료전지차량용 고압수소저장시스템 개발 및 실증”과제의 일환으로 수행한 결과로서, 이 같은 성과를 낼 수 있도록 지원을 하여주신 지식경제부, 에너지관리공단 그리고 수소연료전지사업단 관계자분들에게 깊이 감사드립니다.
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참고문헌 (4)

  1. Deming Wang, Hanjun Kim, "Evaluation of MAST Transfer Function in the Vehicle Exhaust System Full System Durability Test",SAE 2002 

  2. Myung-jun Song, Jinkyoo Kim, Myung-jin Choi, "The study of the principal functions of the driver's seat for the safety of passenger in Rear Sled Impact", KSAE05-F0250, 2005 

  3. FMVSS 301 Fuel System Integrity, 1998 

  4. FMVSS 305 Electric Powered Vehicles:Electrolyte Spillage And Electrical Shock Protection, 2005 

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