환경문제가 생존문제로까지 부각되면서 대기환경 개선을 위해 친환경에너지에 대한 관심이 높아져 그에 따른 환경 친화적 연료인 수소, LPG, CNG에 대한 수요가 점차 증가하고 있는 추세이다. 특히, 대부분의 연료를 수입에 의존하고 있는 우리나라의 경우 높은 생산량과 에너지 자립적 측면에서 유리한 위치에 있는 수소 에너지의 개발에 투자를 아끼지 않고 있는 상황이다. 하지만 매년 증가하고 있는 수요만큼 작은 누출사고부터 대형 화재 폭발사고까지 충전소사고 또한 다양하게 발생하고 있기 때문에 그에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내 외 충전소에서 발생하는 수소, LPG, CNG의 사고 사례들을 비교 분석하였고 위험성평가를 위한 다양한 프로그램을 사용해 가스누출에 의한 피해거리를 예측하고 위험거리를 평가하였다.
환경문제가 생존문제로까지 부각되면서 대기환경 개선을 위해 친환경에너지에 대한 관심이 높아져 그에 따른 환경 친화적 연료인 수소, LPG, CNG에 대한 수요가 점차 증가하고 있는 추세이다. 특히, 대부분의 연료를 수입에 의존하고 있는 우리나라의 경우 높은 생산량과 에너지 자립적 측면에서 유리한 위치에 있는 수소 에너지의 개발에 투자를 아끼지 않고 있는 상황이다. 하지만 매년 증가하고 있는 수요만큼 작은 누출사고부터 대형 화재 폭발사고까지 충전소사고 또한 다양하게 발생하고 있기 때문에 그에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내 외 충전소에서 발생하는 수소, LPG, CNG의 사고 사례들을 비교 분석하였고 위험성평가를 위한 다양한 프로그램을 사용해 가스누출에 의한 피해거리를 예측하고 위험거리를 평가하였다.
As environmental problems become a problem of survival, interest in eco-friendly energy is increasing to improve the environment. So, demand for eco-friendly fuels such as hydrogen, LPG and CNG is increasing. In particular, Korea, which relies on imports of most fuels, is investing in the developmen...
As environmental problems become a problem of survival, interest in eco-friendly energy is increasing to improve the environment. So, demand for eco-friendly fuels such as hydrogen, LPG and CNG is increasing. In particular, Korea, which relies on imports of most fuels, is investing in the development of hydrogen energy, which is favorable in terms of high production volume and energy independence. However, As demand grows every year, a variety of accidents occur in various ways, ranging from small leak incidents to massive fires and explosion, thus research needs to be done. So, in this study, compared and analyzed cases of hydrogen, LPG, CNG accidents occurring at domestic and overseas refueling stations. and various programs were used for assessing risk, estimated the flame length due to gas leakage and evaluated the dangerous distance.
As environmental problems become a problem of survival, interest in eco-friendly energy is increasing to improve the environment. So, demand for eco-friendly fuels such as hydrogen, LPG and CNG is increasing. In particular, Korea, which relies on imports of most fuels, is investing in the development of hydrogen energy, which is favorable in terms of high production volume and energy independence. However, As demand grows every year, a variety of accidents occur in various ways, ranging from small leak incidents to massive fires and explosion, thus research needs to be done. So, in this study, compared and analyzed cases of hydrogen, LPG, CNG accidents occurring at domestic and overseas refueling stations. and various programs were used for assessing risk, estimated the flame length due to gas leakage and evaluated the dangerous distance.
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문제 정의
본 연구에서는 이를 위해 국내·외에서 발생한 가스 사고 가운데 충전소에서 일어난 사고 사례 통계들을 제시하고 분석하여 향후 발생할 수 있는 충전소 사고에 대한 지표자료로 활용 할 수 있도록 하며, 사고예방 및 피해완화를 위한 안전관리 방안의 기초자료로 제공하고자 한다. 또한 사고 자료에 기반을 둔 누출조건에 따라 피해범위를 예측하고 안전거리를 평가하고자 하였다.
본 연구에서는 국내 및 일본의 수소·LPG·CNG 충전소에서 발생하는 사고 사례들을 분석하고 누출된 가스에 대한 위험성 평가를 실시하였다.
본 연구에서는 이를 위해 국내·외에서 발생한 가스 사고 가운데 충전소에서 일어난 사고 사례 통계들을 제시하고 분석하여 향후 발생할 수 있는 충전소 사고에 대한 지표자료로 활용 할 수 있도록 하며, 사고예방 및 피해완화를 위한 안전관리 방안의 기초자료로 제공하고자 한다.
제안 방법
0mm로 제안하고 있다.(5) 본 연구에서는 일본의 사례를 참조하여 1.0mm 누출공(100%관통 원형홀)으로부터 수소 및 LPG, CNG 제트의 특성을 분석하였으며, 수소의 경우 87MPa, CNG 24.82MPa, LPG 1.77MPa의 사용압력을 적용하여 피해거리를 예측하였다. 누출원은 지상으로부터 1m 지점에 위치하도록 하고 즉시 점화가 일어난다는 조건으로 해석을 수행하였다.
사용압력이 높은 연료일수록 사고비율이 높게 나타나고 있어, 고압의 가스를 사용할수록 더욱 심도 있는 안전관리가 필요하다. 기술이 발전하면서 안전관리 방법 및 기준도 발전하고 있어, 2016년 현재 가장 최근의 사고현황을 분석하여 보았다. Table 5는 2016년 운영 중인 충전소 대비 발생한 가스 사고 비율을 나타내었다.
77MPa의 사용압력을 적용하여 피해거리를 예측하였다. 누출원은 지상으로부터 1m 지점에 위치하도록 하고 즉시 점화가 일어난다는 조건으로 해석을 수행하였다. 제트누출에 따른 가스연료별 제트 화염 도달거리 분석 결과 수소가 가장 길게 나타났고 뒤이어 CNG, LPG 순서로 나타났다.
성능/효과
(2) 수소 3건, LPG 28건, CNG 7건의 사고가 조사 되었으며, 충전소 사고는 꾸준히 발생하고 있다. 특히 수소의 경우에는 충전소가 널리 보급되어 있지 않기 때문에 사고 건수가 비교적 적게 나타나 있다.
사고발생 원인으로는 배관, 밸브, 충전호스, 인적오류, 저장탱크/용기, 차량추돌, 원인미상 등이 있으며 인적오류 및 저장탱크/용기 취급시의 부주의에서 오는 사고가 매우 높은 비중을 차지하고 있다.(3) 비교적 높은 사고발생률을 보이고 있는 저장탱크/용기 사고의 경우 취급상의 부주의, 용기 결함, 과압 충전으로 인한 폭발 등 다양한 원인에 의해 사고가 발생하고 있다. 수소는 타 연료에 비해 폭발성이 높고 0.
(4) 수소충전소는 2002년 오사카에서 처음 설치되어 2016년까지 79기가 보급되어 있는 상태이며 총 62건의 사고가 발생하였다. 일본 고압가스 보안협회의 사고통계 자료에 의하면 LPG의 경우 2016년까지 101건, CNG의 경우 141건의 사고가 발생되었으며, 수소충전소는 상용 충전소의 보급이 본격화 된 2015년 이후 사고가 증가하는 추세이다.
수소충전소에 서 발생한 사고를 원인·형태별로 분석하였으며 사고 형태로는 누출사고가 많았고 인적오류에 의한 사고가 중요한 부분을 차지하고 있는 것으로 나타났다. 수소 충전소의 위험성을 평가하기 위해 HyRAM, Phast, EFFECTS 프로그램을 사용하였으며 제트누출에 따른 제트 화염 도달거리 분석결과 수소가 가장 길게 나타났다. LPG, CNG와 대비해 수소의 압력이 높기 때문에 나타난 현상으로 사료되며 가장 높은 압력을 사용하는 만큼 수소 설비에 의한 누출 거리와 화염 도달거리가 안전거리 설정 시 주요 검토 대상임을 확인 할 수 있다.
수소충전소에 서 발생한 사고를 원인·형태별로 분석하였으며 사고 형태로는 누출사고가 많았고 인적오류에 의한 사고가 중요한 부분을 차지하고 있는 것으로 나타났다.
누출원은 지상으로부터 1m 지점에 위치하도록 하고 즉시 점화가 일어난다는 조건으로 해석을 수행하였다. 제트누출에 따른 가스연료별 제트 화염 도달거리 분석 결과 수소가 가장 길게 나타났고 뒤이어 CNG, LPG 순서로 나타났다.(Table 7) 상대적으로 수소의 압력이 높기 때문에 나타난 현상으로 사료 되며 이는 수소 설비에 의한 누출거리와 화염도달거리가 안전거리 설정에 주요 검토대상임을 확인 할 수 있다.
후속연구
4%의 비율을 보인다. 수소의 경우 충전소 보급이 미미하여 현재로서는 통계 수치로서의 의미를 찾기 힘들며 향후 주의 깊게 관찰할 필요가 있다. Table 3과 Fig.
9에서는 수소에 대한 위험거리를 다양한 해석 프로그램(HyRAM, Phast, EFFECTS)을 통해 예측하였다. 프로그램에 따라 편차를 보이고 있어 향후 안전거리 설정 시 실증실험을 통한 검증이 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
에너지원인 수소의 장점은?
급속한 경제성장으로 인해 산업이 발달하면서 환경오염이 극대화되어 인류의 생존기반까지 위협하는 상황에 이르자 환경개선을 위해 친환경 에너지가 각광받고 있는 추세이다. 그중에서도 자원적으로 제약을 받지 않는 에너지원인 수소와 친환경적이면서 저렴한 연료비를 장점으로 갖는 LPG, CNG를 활용한 충전소의 개발과 보급이 활성화 되고 있다. 하지만 늘어나고 있는 수요만큼 작은 누출사고부터 대형 화재․폭발 사고까지 충전소 사고는 다양하게 발생하고 있다.
우리나라의 LPG, CNG 차량과 충전소의 현황은?
LPG 자동차의 경우 1980년대 택시용으로 LPG자동차가 사용된 이래 점진적으로 사용량이 확대되었고, 1990년대 후반에 LPG 충전소가 전국에 500개 이상 보급 되면서 차량 보급이 급격히 이루어지게 되었다. 2016년 현재 전국에 LPG 충전소는 약 2,000개소이고, 차량은 약 220만대가 운행 중이다. CNG의 경우 1988는 서울올림픽을 계기로 대도시의 시내버스를 중심으로 보급이 이루어지기 시작했다. 정부의 적극적인 보급정책에 힘입어 2000년대에 들어서면서 충전소 및 차량의 보급이 지속적으로 증가하여 2016년 현재 CNG 충전소는 전국에 208개소, CNG 차량은 약 4만대가 운행 중이다.
LPG, CNG의 장점은?
급속한 경제성장으로 인해 산업이 발달하면서 환경오염이 극대화되어 인류의 생존기반까지 위협하는 상황에 이르자 환경개선을 위해 친환경 에너지가 각광받고 있는 추세이다. 그중에서도 자원적으로 제약을 받지 않는 에너지원인 수소와 친환경적이면서 저렴한 연료비를 장점으로 갖는 LPG, CNG를 활용한 충전소의 개발과 보급이 활성화 되고 있다. 하지만 늘어나고 있는 수요만큼 작은 누출사고부터 대형 화재․폭발 사고까지 충전소 사고는 다양하게 발생하고 있다.
참고문헌 (8)
Kwon, H. J., Park, C. O., Park, C. I., Yeo, C. H., Lee, J. W., Hong, J. R., 2008, A Gas Accident Statistics and Analysis, J. of Korean Institute of Fire Investigation, 11(1), 59-60.
2015 Gas accident yearbook, Korea Gas Safety Corporation, 2016.
Jo, Y. D., Tak, S. S., Choi, K. S., Lee, J. R., Park, K. S., 2004, Analysis of Hydrogen Accident in Korea, Trans. of the Korean Hydrogen and New Energy Society, 15(1), 83-84.
Compressed Hydrogen station Technical standards explanation, The High Pressure Gas Safety Institute of Japan, 2016.
70MPa Hydrogen Station Technical Standards Review Report, The High Pressure Gas Safety Institute of Japan., 2012.
HyRAM v1.0 User Guide, Sandia National Laboratories, 2016.
Introduction to PHAST, DNV-GL, 2016.
EFFECTS V.10 User and Reference Manual, TNO, 2015.
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