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위험성 평가를 통한 패키지형 수소충전소 안전성 향상에 관한 연구
A Study on Safety Improvement for Packaged Hydrogen Refueling Station by Risk Assessment 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.28 no.6, 2017년, pp.635 - 641  

강승규 (한국가스안전공사 가스안전연구원) ,  허윤실 (한국가스안전공사 가스안전연구원) ,  문종삼 (한국가스안전공사 가스안전연구원)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the components of packaged hydrogen filling station were analyzed and risk factors were examined. Risk scenarios were constructed and quantitative risk assessments were conducted through a general risk assessment program (phast/safeti 7.2). Through the risk assessment, the range of da...

주제어

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문제 정의

  • 부지 면적을 축소를 위해 시스템을 패키지화한 컴팩트한 충전시스템의 개발이 이루어지고 있다. 국내에서 개발 중인 패키지형 수소충전시스템은 압축, 저장, 제어반을 패키지에 모듈화하는 연구가 진행 중이며 본 과제는 이 시스템에 대한 위험성 평가를 통해 안전성을 확보하고 국내기준을 제정하는데 기초자료로 활용하고자 한다. 국내에서 개발 중인 패키지형 충전시스템의 상세구성요소는 Table 1과 같다.
  • 본 연구는 국내에 처음으로 도입될 예정인 패키지형 수소충전소에 대한 위험요소를 확인하고 위험성 평가를 통해 위험경감대책을 마련하고자 하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
  • 기상 및 인구 현황은 충전소 설치 지역에 따라 다른 분포를 보이게 된다. 본 연구에서는 가상의 사이트를 모델링하여 위험성 평가를 실시하였다.
  • 본 연구에서는 패키지형 수소충전소의 구성요소를 분석하고 이를 통해 위험요인을 고찰하였다. 위험요인에 대한 사고 시나리오를 구성하여 범용 위험성 평가 프로그램을 통해 정량적 위험성 평가를 진행하였다.
  • 위험요인에 대한 사고 시나리오를 구성하여 범용 위험성 평가 프로그램을 통해 정량적 위험성 평가를 진행하였다. 위험성 평가를 통해 사고 시나리오에 따른 피해범위 및 위험요소별 피해에 영향을 미치는 순위를 리스트화하여 피해범위 및 위험 경감 대책을 마련하고자 한다. 본 과제를 통한 패키지충전소 정량적 위험성 평가 결과는 패키지 충전시스템의 안전성 향상 및 안전기준 마련의 기초자료로 활용될 것이다.
  • 이 가운데 압축·저장·충전 설비를 패키지화하여 설치 공간을 최소화하고 충전소 설치비용을 감소시키는 효과를 얻을 수 있는 패키지형 수소충전소 모델을 국내에 도입하고자 연구개발이 추진되고 있다. 현재 「수소 융복합 및 패키지형 충전소 특례고시」에 따라 국내에서도 패키지형 충전소 설치가 가능한 상황이지만, 국내에 관련 기술개발이 초기 단계에 있고 안전성 평가를 통한 합리적인 상세기준이 마련되어 있지 않아 본 과제를 통해 기술을 개발하고 국내형 패키지 수소충전소에 대한 안전기준을 마련하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저장장치란? 압축장치는 다이아프램 혹은 부스터를 이용하여 저압의 가스를 고압으로 압축하는 장치로서 수소자동차의 경우 35 MPa 혹은 70 MPa의 충전압력을 필요로 한다. 저장장치는 압축된 수소를 대용량의 고압용기에 저장하는 시스템이며 운전장치는 각 장치를 연결하는 고압밸브, 배관, 센서 및 통합제어장치로 구성된다.
수소충전소의 구성은 어떻게 구분할 수 있는가? 일반적인 수소충전소의 구성은 수소공급장치, 압축장치, 저장장치, 충전장치, 운전장치로 구분할 수 있다(Fig. 1).
국내의 위험성 평가시 해외의 leak database를 활용하지만 수소충전소 해석에 사용하는데 한계가 있는 이유는? 현재 국내에서는 이러한 누출원에 대한 데이터베이스가 운영이 되고 있지 않아 위험성 평가시 해외의 leak database를 활용하는데, 영국 HSE에서 운영하는 Hydro Carbon Release Database(HCRD)1)와 미국의 Oil & Gas Producers (OGP)에서 운영하는 Process Release Frequencies Database2)가 대표적이다. 그러나 이러한 데이터베이스는 수소가스에 특화되어 있지 않고 천연가스 및 석유가스 분야에서 누적된 자료이기 때문에 수소충전소 해석에 사용하는 데 한계가 있다. 본 연구에서는 최근에 미국의 국립연구소인 Sandia National Laboratory(SNL)에서 수소충전소에 대한 위험성평가를 위해 작성한 사고 시나리오 데이터3)를 활용하였다.
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참고문헌 (6)

  1. F. Rate, "Failure Rate and Event Data for use within Risk Assessments", HSE, 2012. 

  2. International Association of Oil & Gas Producers, "OGP-Rsik Assessment Data Directory: Process release frequencies", Report No. 434-1, 2010. 

  3. J. LaChance, W. Houf, B. Middleton, and L. Fluer, "Analyses to Support Development of Risk-Informed Separation Distances for Hydrogen Codes and Standards", SANDIA REPORT, SAND2009-0874, 2009. 

  4. C. Nussey, "Failure frequencies for major failures of high pressure storage vessels at COMAH sites: A comparison of data used by HSE and the Netherlands", Clive Nussey, 2006. 

  5. A. V. Tchouvelev, D. R. Hay, and P. Benard, "Quantitative Risk Comparison of Hydrogen and CNG Refueling Options", ser. Presentation at IEA Task 19 Meeting, Canadian Hydrogen Safety Program, 2006. 

  6. K. M. Groth, J. L. LaChance, and A. P. Harris, "Early-Stage Quantitative Risk Assessment to Support Development of Codes and Standard Requirements for Indoor Fueling of Hydrogen Vehicles", SAND2012-10150, 2012. 

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