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LPG 충전장치의 강도안전성에 관한 연구
A Study on the Strength Safety of LPG Fuelling Nozzle 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.22 no.2, 2018년, pp.72 - 77  

김청균 (홍익대학교 트리보.메카.에너지기술 연구센터)

초록
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본 연구에서는 볼밸브와 긴 실린더 튜브로 구성된 LPG 충전장치의 강도안전성에 대한 FEM 해석결과를 제시하고 있다. LPG 충전장치의 강도안전성 해석을 위해 1.7~3.5mm의 벽면 두께를 갖는 볼밸브와 긴 실린더 튜브에 0.5~3.5MPa의 가스압력을 공급하였다. 1.7mm 벽면 두께를 갖는 볼밸브에 3.5MPa의 가스압력을 공급하였을 때 발생한 von Mises 최대응력은 25.4MPa이고, 이 값은 황동소재 항복강도의 25.9%에 해당한다. 그리고 1.7mm 벽면 두께를 갖는 긴 실린더 튜브에 3.5MPa의 가스압력을 공급하였을 때 발생한 von Mises 최대응력은 23.7MPa이고, 이 값은 동일한 조건으로 해석한 볼밸브에 비해 6.7%나 더 안전한 것으로 나타났다. 긴 실린더 튜브의 벽면 두께를 2.0mm로 증가시켰을 경우 발생한 von Mises 최대응력 20.2MPa은 1.7mm의 벽면 두께를 갖는 같은 실린더 튜브에 비해 14.8%나 더 안전하였다. 따라서 본 연구에서는 볼밸브와 실린더 튜브의 강도안전성을 확보하기 위해서는 벽면의 두께를 1.7~2.0mm 정도로 최적화된 LPG 충전장치가 바람직하다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the FEM analysis results on the strength safety of LPG fuelling nozzle, which is composed of ball valve and long cylinder tube. For the strength safety analysis of LPG fuelling Nozzle, the gas pressure of 0.5~3.5MPa has been supplied to the ball valve and long cylinder tube bodie...

주제어

#LPG Fuelling Nozzle   #ball valve   #cylinder tube   #strength safety   #FEM  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 기존의 퀵 커플러 타입의 짧은 실린더 튜브 대신에 길게 설계한 실린더 튜브와 볼밸브 구조물에 대한 강도안전성을 유한요소법으로 해석하고자 한다.
  • 본 연구에서는 볼밸브와 실린더 튜브로 구성된 LPG 충전장치 구조물에 대한 강도안전성을 FEM으로 해석하였다.

가설 설정

  • (b)의 가다란 실린더 튜브 몸체는 모두 디스펜서로부터 공급되는 고압의 가스압력을 충분히 견딜 수 있도록 강도안전성을 확보해야 충전을 보장할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
LPG 충전장치의 구조적 특징은 무엇인가? 액화석유가스(LPG) 자동차에 가스연료를 공급하기 위해서는 디스펜서(dispenser)에 연결한 퀵 커플러 타입의 LPG 충전장치가 필요하다. LPG 충전장치는 0.7~0.8MPa의 압력으로 공급된 가스연료를 차단하고 있다가 LPG 자동차의 연료탱크에 부착된 충전니플에 체결되는 순간 자동으로 유출하는 구조이다. 
LPG 충전장치의 강도가 중요한 이유는 무엇인가? LP가스 연료를 자동차에 0.7~0.8MPa의 압력으로 공급하기 위해서는 LPG 충전장치 구조물의 강도를 충분히 확보하고 있어야 충전에 따른 안전을 담보할 수 있다. 따라서 LPG 충전장치의 강도는 KGS AA212 안전기준[2]에 의거 내압검사 기준인 2.
2013년 기준 국내 질소산화물 배출량의 원인 별 비율은 어떻게 되는가? 최근 급격하게 증가한 미세먼지와 질소산화물이 일상생활에 큰 영향을 미치면서 청전연료에 대한 관심이 높아졌다. 2013년에 세계보건기구가 1급 발암물질로 지정한 질소산화물 배출량(1013년도 환경부 통계자료)을 보면[1], 경유차는 26%, 중장비와 농기계, 선박 등에 사용되는 디젤엔진은 23%, 공장은 16%, 석탄발전소 등에서는 16%, 기타 자동차에서는 5% 정도 방출하는 것으로 나타났다. 그중에서 청정연료를 사용하는 LPG 자동차와 CNG 차량은 가장 낮은 오염물질을 방출하는 것으로 알려져 가스차량에 대한 관심은 높으나 보급률은 대단히 낮다.
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참고문헌 (5)

  1. Koohee Jung, "87.8 million cars. Why did we choose the diesel car?", SBS News, (May 13, 2016) 

  2. KGS AA212 Code, KGS, (2017) 

  3. D.H. Kim and C.K. Kim, "A Study on the Optimized Design of O-rings for LPG Filling Unit", J. of the KIGAS, 10(3), 34-40, (2006) 

  4. J.W Yoo and CK. kim, "A Study of O-ring Behaviour for CNG Fuelling Nozzle", Proceedings of the 2012 KIGAS Fall Conference, pp.140-143, (Nov. 2, 2012) 

  5. KS D 5101, (2015) 

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