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70 MPa용 Type 3 수소 복합용기의 상온수압반복 거동에 관한 연구
A Study on the Behavior of Ambient Hydraulic Cycling Test for 70 MPa Type3 Hydrogen Composite Cylinder 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.16 no.1, 2012년, pp.46 - 50  

조성민 (한국가스안전공사 가스안전연구원) ,  김창종 (한국가스안전공사 가스안전연구원) ,  김영규 (한국가스안전공사 가스안전연구원)

초록
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본 연구에서는 수압반복시험 장비를 이용하여 70 MPa용 Type 3의 수소복합용기에 대한 거동과 용기내부에 압력이 가해졌을 때 용기 거동을 유한요소법으로 해석하였다. 그 결과, 안전성과 경량성으로 주목받고 있는 Type3 수소용기는 실린더부에서 파열이 먼저 시작되었으며, 유한요소해석 결과에서도 동일한 양상을 확인하였다. 시험결과로 용기내부에 압력이 가해짐에 따라 실린더 몸통부가 부풀어 올라 돔너클과 실린더 몸통부가 가장 취약함을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The performance of the Type3 hydrogen composite cylinder whose pressure is 70 MPa using hydrostatic cycling test equipment was evaluted in this study. It also includes the finite element method analysis on the performance of the cylinder when the pressure is applied. As a result, cylinder body parts...

주제어

#Type 3 hydrogen composite cylinder   #hydraulic cycling test   #dome part   #knuckle part  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 특히 복합재 용기 분야에서 Type 3용기에 대한 높은 안전성과 내구성이 보고되고 있지만 실질적으로 얼마나 다른 용기에 비해 높은 성능을 가지고 있는지 국내에서는 검증되고 있지 않다. 따라서 구축된 수압반복 장비를 이용하여 Type 3 용기에 대한 수압반복시험을 실시하였으며, 이를 통하여 수소용기의 거동을 확인하고자 한다.
  • 실제 수소를 충전이나 방출하면 가스의 특성상 위험성과 제어의 어려움 및 누출되었을 때 정확한 위치파악의 어려움이 있다. 따라서 수압을 이용하여 용기의 피로가 누적되어 누출될 때까지를 확인하기 위한 시험이며, 또 한 규정에서 요구되는 내구성을 만족하는지 확인하 기위해 시험한다. 더불어 용기에 결함이 생겼을 때 시각 또는 영상으로 확인하기 위해 시험유체로 물을 사용한다.
  • 이를 통해 실제 구조해석을 통해서는 압력이 가해졌을 때 어느 부위가 주로 움직여서 라이너의 피로를 유도하는지 확인하고자 한다.
  • 한국가스안전공사에 구축한 장비는 이러한 수소연료전지자동차용으로 사용되는 고압용기의 수압반복 시험 및 밸브류로 구성된 고압수소저장시스템의 단품 및 시스템 평가를 통한 안전신뢰성 검증을 목적으로 하고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
실제 수소의 충전과 방출 시 정확한 위치파악의 어려움을 해결하기 위해 어떻게 시험하는가? 실제 수소를 충전이나 방출하면 가스의 특성상 위험성과 제어의 어려움 및 누출되었을 때 정확한 위치파악의 어려움이 있다. 따라서 수압을 이용하여 용기의 피로가 누적되어 누출될 때까지를 확인하기 위한 시험이며, 또 한 규정에서 요구되는 내구성을 만족하는지 확인하 기위해 시험한다. 더불어 용기에 결함이 생겼을 때 시각 또는 영상으로 확인하기 위해 시험유체로 물을 사용한다.
수소연료전지자동차의 현실은 어떠한가? 한국가스안전공사에 구축한 장비는 이러한 수소연료전지자동차용으로 사용되는 고압용기의 수압반복 시험 및 밸브류로 구성된 고압수소저장시스템의 단품 및 시스템 평가를 통한 안전신뢰성 검증을 목적으로 하고 있다. 수소연료전지자동차는 차량이나 부품의 시험방법에 대한 통일된 기준/표준/시험법이 아직 완전하게 정비되어 있지 않고, 시장에서의 도입 제도, 기준 등이 만들어지고 있는 현실이다. 또한 연료로 수소를 사용한 경험이 빈약하기 때문에, 용기가 어떠한 경향과 거동을 나타내는지에 대해 불분명한 점도 적지 않다.
지구 온난화, 대기 오염 등의 환경 문제로 어떤 자동차가 주목받고 있는가? 지구 온난화, 대기 오염 등의 환경 문제로의 관심이 높아짐에 따라, 온난화의 원인이 되는 이산화탄소를 배출하지 않으며, 유해한 배기가스를 배출하지 않는 수소연료전지자동차를 조기에 양산 개발하고자 노력하고 있다.
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참고문헌 (3)

  1. B.S. Kim et al, "Developing of Composite CNG pressure Vessels," ICCM-11, Int'l Conf. Composite Materials, Gold Coast, Australia, 14-18, pp. 401-418 (1997) 

  2. D. V. Rosata and C.S. Grove, "Filament Winding : Its Development, Manufacture, Application, and Design," INTERSCIENCE PUBLISHERS (1984) 

  3. 김영규, 김창종, 조성민, "고압용기 및 부품 종합시험 기반구축," 한국가스학회, 2011 한국가스학회 춘계학술대회 논문집, pp. 3-13 (2011) 

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