지난 30년 동안 발생한 천연가스자동차 사고사례를 수집하고 사고원인을 용기의 형태별로 분석하였다. 먼저 국내에서는 지금까지 6건의 사고가 발생하였는데 사고원인으로는 열처리 불량으로 인한 용기파열사고가 3건이고 복합재료의 손상에 의한 용기파열과 천연가스자동차 화재로 인한 용기파열, 그리고 정비불량으로 인한 연료배관 가스누출사고가 각각 1건씩을 기록하고 있다. 국외에서 발생한 사고를 용기 형태별로 살펴보면, 전체 사고용기의 약 29%가 Type I 용기에서 발생하였고, Type IV가 약 24%, Type II가 16%, 그리고 Type III가 14%를 차지하고 있다. 사고원인에 있어서는 원재료 및 제조과정의 오류에 의한 용기파열이 37%로 가장 높았고 용기의 반복사용으로 인한 응력부식균열이 16%로 위 두 가지 사고원인이 전체 사고용기의 절반을 차지하였다. 다음은 PRD의 결함과 과충전으로 인한 용기파열사고가 15%이고 그 밖에 화재 및 원인불명 등이 나머지를 차지하고 있음을 알 수 있다. 이상에서 용기제조자는 용기형태에 관계없이 원재료 및 용기제조공정의 품질관리와 라이너의 부식을 방지하는 도장을 강화해야 하고, 운송사업자는 연료장치의 일상점검을 통해 천연가스자동차의 시설을 항상 안전한 상태로 유지 관리하는 노력이 필요하다고 요약할 수 있다.
지난 30년 동안 발생한 천연가스자동차 사고사례를 수집하고 사고원인을 용기의 형태별로 분석하였다. 먼저 국내에서는 지금까지 6건의 사고가 발생하였는데 사고원인으로는 열처리 불량으로 인한 용기파열사고가 3건이고 복합재료의 손상에 의한 용기파열과 천연가스자동차 화재로 인한 용기파열, 그리고 정비불량으로 인한 연료배관 가스누출사고가 각각 1건씩을 기록하고 있다. 국외에서 발생한 사고를 용기 형태별로 살펴보면, 전체 사고용기의 약 29%가 Type I 용기에서 발생하였고, Type IV가 약 24%, Type II가 16%, 그리고 Type III가 14%를 차지하고 있다. 사고원인에 있어서는 원재료 및 제조과정의 오류에 의한 용기파열이 37%로 가장 높았고 용기의 반복사용으로 인한 응력부식균열이 16%로 위 두 가지 사고원인이 전체 사고용기의 절반을 차지하였다. 다음은 PRD의 결함과 과충전으로 인한 용기파열사고가 15%이고 그 밖에 화재 및 원인불명 등이 나머지를 차지하고 있음을 알 수 있다. 이상에서 용기제조자는 용기형태에 관계없이 원재료 및 용기제조공정의 품질관리와 라이너의 부식을 방지하는 도장을 강화해야 하고, 운송사업자는 연료장치의 일상점검을 통해 천연가스자동차의 시설을 항상 안전한 상태로 유지 관리하는 노력이 필요하다고 요약할 수 있다.
I collected the cases of CNG vehicle accidents which had happened for 30 years and analyzed the causes of the accidents according to each type of cylinders. There are about six accidents including three cylinder explosion accidents due to bad heat treatment, one composite damage, one CNG vehicle fir...
I collected the cases of CNG vehicle accidents which had happened for 30 years and analyzed the causes of the accidents according to each type of cylinders. There are about six accidents including three cylinder explosion accidents due to bad heat treatment, one composite damage, one CNG vehicle fire, and one fuel piping accident owing to the poor maintenance. When looking into the cylinder types involved in the accidents and the causes, 29% of the cylinder accidents are Type I and 24% Type IV, 16% Type II, and 14% Type III. 37% of the accidents are caused by the defects of the raw materials and the errors of a manufacturing process, 16% by the stress corrosion cracking as a result of the repetitive use, 15% by the cylinder's explosion on account of the malfunction of PRD(Pressure Relief Device) and the overpressure. The remainders of the causes are fire and unknown causes. Therefore, cylinder manufacturers have to strengthen quality management of raw materials and manufacturing process and painting regardless of each type of cylinder. Also bus operators need to make an effort to keep safety condition through every day check.
I collected the cases of CNG vehicle accidents which had happened for 30 years and analyzed the causes of the accidents according to each type of cylinders. There are about six accidents including three cylinder explosion accidents due to bad heat treatment, one composite damage, one CNG vehicle fire, and one fuel piping accident owing to the poor maintenance. When looking into the cylinder types involved in the accidents and the causes, 29% of the cylinder accidents are Type I and 24% Type IV, 16% Type II, and 14% Type III. 37% of the accidents are caused by the defects of the raw materials and the errors of a manufacturing process, 16% by the stress corrosion cracking as a result of the repetitive use, 15% by the cylinder's explosion on account of the malfunction of PRD(Pressure Relief Device) and the overpressure. The remainders of the causes are fire and unknown causes. Therefore, cylinder manufacturers have to strengthen quality management of raw materials and manufacturing process and painting regardless of each type of cylinder. Also bus operators need to make an effort to keep safety condition through every day check.
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문제 정의
그러나 이런 양적인 팽창에도 불구하고 보급당시 예상하지 못했던 가스안전 상의 여러 가지 문제점이 수년이 경과한 지금에서야 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 지금까지 발생한 천연가스자동차 사고사례를 토대로 사고원인을 분석하고 천연가스자동차의 사고를 근본적으로 예방하기 위한 방안은 무엇인지 고찰하고자 한다.
지금까지 천연가스자동차의 사고원인과 사고를 저감할 수 있는 방안에 대하여 고찰하였다. 국내 및 국외 천연가스자동차 사고사례 및 원인분석을 통해서 다음과 같은 몇 가지 결론에 이를 수 있다.
성능/효과
둘째, 국내외에서 발생한 천연가스자동차 사고원인은 원재료 및 제조과정의 오류가 Type Ⅰ, Ⅱ, Ⅳ 용기에서 35%로 나타났고, Type Ⅲ에서는 용기 라이너의 부식이 원인이 되어 파열에 이르는 응력부식균열이 전체사고의 13%로 위 두 가지 원인이 전체 사고용기의 절반을 차지하고 있다. 또한 PRD의 결함과 과충전, 그리고 화재로 인한 용기파열사고가 거의 사고원인의 나머지 절반을 차지하고 있음도 확인하였다.
둘째, 국내외에서 발생한 천연가스자동차 사고원인은 원재료 및 제조과정의 오류가 Type Ⅰ, Ⅱ, Ⅳ 용기에서 35%로 나타났고, Type Ⅲ에서는 용기 라이너의 부식이 원인이 되어 파열에 이르는 응력부식균열이 전체사고의 13%로 위 두 가지 원인이 전체 사고용기의 절반을 차지하고 있다. 또한 PRD의 결함과 과충전, 그리고 화재로 인한 용기파열사고가 거의 사고원인의 나머지 절반을 차지하고 있음도 확인하였다. 이로 보건대 용기의 제조와 제조된 용기의 유지관리가 안전관리의 핵심임을 알 수 있다.
Type Ⅰ 용기는 원재료 또는 제조과정에서 결함을 내재하고 있기 때문에 비파괴검사 및 품질관리를 통하여 불순물에 의한 초기손상 위험을 제거하여야 한다. 또한 금속으로 열전도도가 좋아서 화재에 노출되었을 때 열감응식 PRD를 작동시키기에 가장 적합하다. 이런 특성은 화재 시 용기의 안전성이 PRD의 성능에 달려있음을 시사해 준다.
2, 3 및 Table 6은 용기의 형태별, 사고원인별 점유율을 나타낸 것이다. 사고가 발생한 용기를 형태별로 살펴보면 전체 사고용기의 약 29%가 TypeⅠ 용기에서 발생하였고, Type Ⅳ가 24%, Type Ⅱ가 16%, 그리고 Type Ⅲ가 14%로 나타났다. 지금까지 시장에 보급된 용기수량을 감안할 때 Type Ⅳ 용기가 상대적으로 사고가 많았음을 알 수 있고 반면에 Type Ⅱ나 Ⅲ용기가 비교적 사고가 적었음을 확인할 수 있다.
사고원인별로 살펴보면 원재료 및 제조과정의 오류에 의한 용기파열이 37%로 가장 높았고 용기 표면의 부식이 원인이 되어 파열에 이르는 응력부식균열이 전체사고의 16%로 위 두 가지 원인이 전체 사고건수의 절반을 차지하고 있음을 알 수 있다. 또한 PRD의 결함 및 과충전으로 인한 용기파열사고가 각각 15%로 같은 비율의 사고원인을 나타내고 있고 그 밖에 화재 및 원인불명 등이 나머지를 차지하고 있다.
셋째, PRD 작동불량, 과충전 및 외부화재 등은 운행 중인 천연가스자동차의 사후관리와 밀접한 관련이 있다. 현행 여객자동차운수사업법에서는 운송사업자는 “정비가 불량한 사업용자동차를 운행하지 아니하도록 할 것”이라고 규정하고 있다[10].
20까지 한국가스안전공사에서 도심지를 운행하는 14,659대의 CNG버스를 대상으로 점검을 실시한 결과를 나타낸 것으로 전체 점검차량 중 약 3%의 차량에서 부적합 요인이 있는 것으로 나타났다[3]. 점검 결과에 따르면 가스충전구의 가스누출이 전체 부적합 463개소 중 283개소로 약 61%에 달하였고 차단밸브 및 배관연결부의 가스누출이 125개소로 27%에 해당되었으며 다음으로는 체크밸브 및 연결부의 가스누출이 24개소로 5%에 이르는 등 전체적으로 천연가스버스에 대한 정비와 보수가 시급함을 단적으로 보여주고 있다. 이와 같이 비단 용기결함이 아니더라도 연료장치의 노후나 손상 등이 원인이 되어 가스가 누출된다고 했을 때 가스필터 및 연결부 누출에 이은 화재와 용기파열과 같은 3차 사고는 앞으로도 언제든지 다시 일어날 가능성이 있다고 하겠다.
사고가 발생한 용기를 형태별로 살펴보면 전체 사고용기의 약 29%가 TypeⅠ 용기에서 발생하였고, Type Ⅳ가 24%, Type Ⅱ가 16%, 그리고 Type Ⅲ가 14%로 나타났다. 지금까지 시장에 보급된 용기수량을 감안할 때 Type Ⅳ 용기가 상대적으로 사고가 많았음을 알 수 있고 반면에 Type Ⅱ나 Ⅲ용기가 비교적 사고가 적었음을 확인할 수 있다.
첫째, 국내에서 발생한 천연가스자동차 사고의 절반 이상은 열처리 불량 등 품질관리 소홀에서 비롯된 사고이다. 이는 제조공정의 개선으로 상당 부분 해결할 수 있다고 본다.
후속연구
25mm 이하이거나 섬유의 끊어짐이나 파손이 없을 것”으로 제한하고 있다[8]. 이는 ASTM D 2344에 의한 복합재료 층간전단시험과 ASTM D 2343에 의한 복합재료인장강도 실험을 실시하고 용기에 인위적인 결함을 주어 용기의 파괴를 확인해야 한다. 또한 국부화염에 의한 용기파열은 KGS AC412에 의해 용기화염시험을 거쳐야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
천연가스자동차 기술을 선도하고 있는 대륙은 어디인가?
2%에 해당된다. 그리고 북미는 11만대로 약 1.3%에 불과 하지만 천연가스자동차 기술을 선도하고 있다.
천연가스자동차에 사용되는 용기는 어떻게 분류되는가?
천연가스자동차에 사용되는 용기는 크게 이음매 없는 용기와 복합용기로 분류한다. 이음매 없는 용기는 전체가 용접부 없는 금속으로 제작되며 복합용기는 가스의 기밀성능을 유지하는 라이너와 보강용 섬유강화 플라스틱으로 구성되어 있다.
이음매 없는 용기와 복합용기 각각의 특성은 무엇인가?
천연가스자동차에 사용되는 용기는 크게 이음매 없는 용기와 복합용기로 분류한다. 이음매 없는 용기는 전체가 용접부 없는 금속으로 제작되며 복합용기는 가스의 기밀성능을 유지하는 라이너와 보강용 섬유강화 플라스틱으로 구성되어 있다. 또한 복합용기는 라이너 재료에 따라 금속의 경우는 금속 라이너 복합용기, 플라스틱의 경우에는 플라스틱 라이너 복합용기로 나누어지고, 또한 금속 라이너 복합용기의 몸통 부분만을 강화섬유로 보강한 것을 후프랩(hoop wrap)용기라고 하며, 용기 전체를 강화섬유로 보강한 것을 풀랩(full wrap)용기라고 한다. 용기의 중량은 일반적으로 이음매 없는 용기가 가장 무겁고 그 다음은 금속 라이너 복합용기, 그리고 플라스틱 라이너 복합용기의 순으로 가볍다.
참고문헌 (10)
Worldwide NGV Statistics, Asian NGV Communications, (2008)
천연가스자동차 보급현황, 환경부, (2008.6.30)
CNG충전소 및 자동차 안전점검 결과보고, 한국가스안전공사, (2008)
Known In-Service Failures of NGV Cylinders (Since 1976), Powertech
Bernie James, Technology improvement through analysis of cylinder failures, IANGV, (2008.6.)
윤재건외 1명, CNG버스 사고원인 분석에 근거한 안전성향상 방안에 대한 연구, 한국가스학회지,12(2), P74, (2008)
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