For the hydrogen economy system being tried starting with the 21st century, the fields that was not dealt with so far, such as the safety measure for large leakage accidents, the safety problem at infrastructures like a hydrogen station, the safety problem in terms of automobiles depending on introd...
For the hydrogen economy system being tried starting with the 21st century, the fields that was not dealt with so far, such as the safety measure for large leakage accidents, the safety problem at infrastructures like a hydrogen station, the safety problem in terms of automobiles depending on introduction of hydrogen cars, the safety problem in a supply for homes like fuel cells, etc., are being deeply reviewed. In order to establish a safety control system, an essential prerequisite in using and commercializing hydrogen gas as an efficient energy source, it is necessary to conduct an analysis, such as analysis of hydrogen accident examples, clarification of physical mechanisms, qualitative and quantitative evaluation of safety, development of accident interception technologies, etc. This study prepared scenarios of hydrogen gas leakage that can happen at hydrogen stations, and predicted damage when hydrogen leaks by using PHAST for this.
For the hydrogen economy system being tried starting with the 21st century, the fields that was not dealt with so far, such as the safety measure for large leakage accidents, the safety problem at infrastructures like a hydrogen station, the safety problem in terms of automobiles depending on introduction of hydrogen cars, the safety problem in a supply for homes like fuel cells, etc., are being deeply reviewed. In order to establish a safety control system, an essential prerequisite in using and commercializing hydrogen gas as an efficient energy source, it is necessary to conduct an analysis, such as analysis of hydrogen accident examples, clarification of physical mechanisms, qualitative and quantitative evaluation of safety, development of accident interception technologies, etc. This study prepared scenarios of hydrogen gas leakage that can happen at hydrogen stations, and predicted damage when hydrogen leaks by using PHAST for this.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
수소 충전소는 크게 수소 제조를 포함하는 on-site와 포함하지 않는 off-site 방식으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 국내 수소 충전소 중 on-site 방식으로 운영되고 있는 곳을 대상으로 사고피해예측을 수행하고자 한다. 평가는 충전소의 배관 및 계기도면(P&ID : Piping and Instrumentation Diagram)을 바탕으로 위험요소 및 특성을 파악하며 수소 충전소를 방문하여 지형 및 변수에 대하여 체계적인 검토를 수행한다.
본 연구에서는 수소 충전소 설치 지역의 날씨 정보 및 설치된 수소 스테이션의 위치, 운전조건, 규모 등을 고려하고 수소 충전소를 수소 생산 설비와 차량 충전부로 나누어 수소가스가 누출 되었을 때 예상되는 피해를 분석해 보고자 한다.
수소 충전소에서 수소가 누출시 위험성을 검토해보기 위해 최악의 누출시나리오에 대하여 작성하여 보았다. 선행연구[15]에서 실시한 정성적 위험성 평가의 결과에서 도출된 누출위험점과 위험요소를 기반으로 시나리오를 다음과 같이 결정하였다.
가설 설정
2) ZnO 베드 : 이 단계에서 H2S가 제거된다.
수소 충전소에서 발생할 수 있는 가스 사고에 대하여 설비 손상의 크기에 따른 사고영향평가를 수행하기 위하여 가스 사고 시나리오를 설정하였다. 최악의 시나리오와 발생 가능한 시나리오를 가정하였으며 두 경우 모두 Purple Book[2]을 참조하였다.
제안 방법
수소 충전소에서 발생할 수 있는 가스 사고에 대하여 설비 손상의 크기에 따른 사고영향평가를 수행하기 위하여 가스 사고 시나리오를 설정하였다. 최악의 시나리오와 발생 가능한 시나리오를 가정하였으며 두 경우 모두 Purple Book[2]을 참조하였다.
수소 충전소에서 수소가스가 누출했을 때의 피해를 예측하기 위해 수소설비에 대한 자료 수집과 피해를 예측하기 위해 수소가스 누출에 대한 시나리오를 작성해 보았으며, 피해의 정도를 분석하기 위해 PHAST를 이용하였다.
평가는 충전소의 배관 및 계기도면(P&ID : Piping and Instrumentation Diagram)을 바탕으로 위험요소 및 특성을 파악하며 수소 충전소를 방문하여 지형 및 변수에 대하여 체계적인 검토를 수행한다.
폭발압력의 경우 즉시폭발을 기준으로 하였으며, 복사열의 경우 파열은 화구를, 누출은 제트 파이어를 기준으로 하였다.
대상 데이터
EN 13645[4]에서는 기온 15℃, 습도 70%, 대기안정도 C, 풍속 5m/s를 사용하도록 권고하고 있다. 그러므로 본 연구에서는 EN 1473과 EN 13645의 기상 조건으로 분석하였다.
데이터처리
사고피해예측 프로그램은 PHAST 6.53을 이용하여 사고시나리오에 따라 사고발생시의 피해를 분석하여 보았다.
성능/효과
5) 압력변동흡착기 : 92%의 수소가스는 이곳에서 99.999%의 고순도의 수소가스로 정제된다. 압력변동흡착기에서 발생된 오프가스(off-gas)는 개질기로 회수되어 다시 반응에 이용된다.
분석 결과 스팀 리포머에서는 약 7.56 m, 수소압축기에서는 약 94.92 m, PSA에서는 약 8.84 m, 수소저장탱크에서는 약 94.92 m의 위험거리가 나타났다. 이는 각 설비의 위험거리 산정에 필요한 자료로 수소설비 건설시 위험반경을 제시할 수 있는 기본 자료로 사용될 것이다.
후속연구
이는 각 설비의 위험거리 산정에 필요한 자료로 수소설비 건설시 위험반경을 제시할 수 있는 기본 자료로 사용될 것이다. 또한, 위험지역 설정 및 방폭설비의 선정에도 활용될 것으로 사료된다. 다만, 수소압축기와 수소저장탱크에서 특히 먼 거리의 위험거리가 도출 된 것은 수소를 고압으로 다루기 때문인 것으로 사료된다.
92 m의 위험거리가 나타났다. 이는 각 설비의 위험거리 산정에 필요한 자료로 수소설비 건설시 위험반경을 제시할 수 있는 기본 자료로 사용될 것이다. 또한, 위험지역 설정 및 방폭설비의 선정에도 활용될 것으로 사료된다.
다만, 수소압축기와 수소저장탱크에서 특히 먼 거리의 위험거리가 도출 된 것은 수소를 고압으로 다루기 때문인 것으로 사료된다. 이에 추후 수소 충전소를 설치할 경우 수소압축기와 수소저장탱크 사이에 방호벽을 설치하였을 경우 감소되는 효과에 대하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
수소의 에너지로써 장점은 무엇인가?
수소는 고갈되지 않으며 깨끗하다는(inexhaustible and clean) 장점 때문에 에너지정책입안자, 환경기구 및 산업 부문에서의 에너지전문가들은 이를 미래의 연료로 인식하고 개발 및 보급에 지대한 관심을 가지고 노력하고 있다[1]. 21세기 들어 시도되고 있는 수소경제 체제는 그동안 다루지 않았던 분야 즉, 대량 누출 사고에 대한 안전대책, 수소 충전소 등 인프라에서의 안전문제, 수소 자동차 도입에 따른 자동차 측면에서의 안전문제, 연료전지 등 가정용 보급 시 안전문제 등이 심도 있게 검토 되고 있는 상황이다.
수소자동차 및 연료전지에 수소를 충전하는 장치는 무엇으로 구성되어 있는가?
수소를 연료로 사용하는 수소자동차 및 연료전지에 수소를 충전하는 장치이다. 차량에 충전되어지는 수소의 양을 측정하는 질량 유량계 및 안전밸브, 고압 충전시 압력 조절 및 제어를 하는 제어부, 누출사고 및 차량 급발진에 대비한 비상정지부와 박리기, 충전 후 호스에 잔존하는 수소를 제거하여 저장 탱크로 이송하는 우회부, 사용자의 가시적인 확인, 충전압력 및 충전량을 제어하는 제어부와 연동하도록 하는 데이터 디스플레이부로 구성되어 있다. 다음의 [Figure 3]은 디스펜서의 사진을 나타내고 있다.
수소 충전소는 어떻게 나눌 수 있는가?
수소 충전소는 크게 수소 제조를 포함하는 on-site와 포함하지 않는 off-site 방식으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 국내 수소 충전소 중 on-site 방식으로 운영되고 있는 곳을 대상으로 사고피해예측을 수행하고자 한다.
참고문헌 (15)
Boo, K.J.(2006), "A National Vision of the Hydrogen Economy and Action Plan". The Korea Socity for Energy Engineering 15(2):83-95.
CPR 18E(2005), "Guideline for Quantitative Risk Assessment." TNO.
EN 1473(2007), "Installation and equipment for liquefied natural gas. Design of onshore installations." BS.
EN 13654(2002), "Installations and equipment for liquefied natural gas. Design of onshore installations with a storage capacity between 5 t and 200 t." BS.
NREL/TP-570-27079(1999), "Survey of the Economics of Hydrogen Technologies."
Yoon, W.R. and SEO, D.J.(2004), "Developmental Status and prospect of hydrogen reforming infrastructure." SAREK.
A. Szyszka(1998), "Int.J.Hydrogen Energy." 23(3) 849.860
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.