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수전해 수소충전소 부품별 유해위험요인 분석
A Study on the Analysis of Hazardous Risk Factors for Component in Hydrogen Station with Water Electrolysis Device 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.23 no.6, 2019년, pp.33 - 38  

서두현 (피에스피) ,  이광원 (호서대학교 안전소방학부) ,  김태훈 (호서대학교 수소에너지안전기술공학과)

초록
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제조식 수소충전소에서 생산되는 수소가스는 일반적으로 석탄연료의 개질 및 부생가스 등을 활용하지만 순수물을 활용한 수전해 기술의 경우 청정한 기술로 각광 받고 있다. 전기에너지를 이용하여 순수한 물로부터 수소를 생산하는 기술 중에는 향후 가격 및 성능 경쟁에서 우수한 PEM(Polymer Electrolyte Membrane electrolysis)을 이용한 개발이 주로 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 수소충전소 중 개발단계에 있는 PEM 수전해 수소충전소에 대해 잠재된 유해위험요소를 확인하여 안전한 수소생산 및 수소충전소의 활성화를 도모하고자 한다. 유해위험요소를 도출하기 위해서는 수전해 수소충전소의 설비 및 장치의 안전성이 우선 확보되어야하기에 FMEA(Failure Mode & Effect Analysis)를 수행함으로써 수전해 및 수소충전소의 설비에서의 유해위험요인을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to invigoration the hydrogen economy, production of hydrogen needed for hydrogen charging stations and hydrogen fuel cells is needed. Generally, it is reforming used to coal fuel or natural gas. Other technologies include water electrolysis using pure water. Among these water electrolysis t...

주제어

#hydrogen station   #risk assessment   #fmea   #pem   #electrolysis   #hazardous risk factor  

표/그림 (6)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 PEM 수전해 제조식 수소충전소의 고장 및 위험요소를 파악하고자 FMEA를 활용하여 고장 및 위험 시나리오를 도출하였다.
  • 이에 본 연구에서는 국내 수소충전소 중 개발단계에 있는 PEM 수전해 수소충전소에 대해 잠재된 유해위험요소를 확인하여 안전한 수소생산 및 수소충전소의 활성화를 도모하고자 한다. 유해위험요소를 도출하기 위해서는 수전해 수소충전소의 설비 및 장치의 안전성이 우선 확보되어야하기에 FMEA(Failure Mode & Effect Analysis)를 수행함으로써 수전해 및 수소충전소의 설비에서의 유해위험요인을 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전기에너지를 이용하여 순수한 물로부터 수소를 생산하는 기술은 무엇으로 구분되는가? 전기에너지를 이용하여 순수한 물로부터 수소를 생산하는 기술로 크게 알칼라인 수전해, 고체고분 자전해질(PEM: Polymer Electrolyte Membrane) 수전해, 그리고 고체산화물을 이용한 고온수증기 전해기술로 구분된다.
알칼라인 수전해 기술이란 무엇이며, 이 기술의 특징은 무엇인가? 알칼라인 수전해 기술은 전해질로써 알칼리 수용액(KOH 등)을 이용하는 방법으로 수소와 산소를 분리하기 위하여 별도의 분리막을 사용하며100℃ 이하의 운전조건을 갖는 것이 특징이다.
RPN이 40 이상으로 도출된 주된 고장형태 및 사고시나리오는 무엇이 있는가? 1) 주공급 라인의 Check Valve(CV04, CV05, CV06, CV07) - 체크밸브의 손상 및 수리 및 교체 후 역방향 설치시 수소가 원활히 공급되지 않고 배관 막힘 현상을 야기시켜 수소의 누출 및 폭발의 가능성이 보임(공정의 흐름 파악 및 체크밸브 설치시 주의) 2) 수소공급 라인의 ball valve(BV06, BV07, BV08, BV09, BV10) - 볼 밸브의 특성상 수소가스가 밸브내부에 체류하거나 밸브 금속 접촉부가 이격되어 수소 누출 가능성이 있으며, 특히 불량품 및 미규격품을 사용할 경우 수소의 외부누출 가능성이 높음 (규격품 사용 및 지속적인 외부누출 감시 필요) 3) 수소 고압저장탱크(580bar, 990bar) - 탱크의 허용응력 설계 미흡 및 노후화로 인해 탱크가 고압을 견디지 못하고 파손되어 수소가 대량으로 누출될 경우 증기운 폭발을 일으킬 가능성이 있음(지속적인 안전점검 및 강도 확인 필요)
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참고문헌 (11)

  1. Future Strategy Team, Proposals and Trends of Hydrogen Fuel Cell Vehicle (FCEV), Korea petroleum Association, (2018) 

  2. Ministry of Environment, Subsidy guidelines for the supply of hydrogen fuel cell vehicles and charging station installation business, Ministry of Environment, (2017) 

  3. Ministry of Trade, Industry and Energy, Exceptional standards on the standards for the fuel, mixed and packed automobile charging stations, Ministry of Trade, Industry and Energy, (2016) 

  4. HyPPO, A California Road Map, CaFCP, p.3-4, (2014) 

  5. Hata Yoichilo, Tatami station that produces hydrogen from water, Smart Japan, (2014) 

  6. Korea Gas Safety Corporation, 2016 Gas Accident Yearbook, (2016) 

  7. Lee, S. H. and Yun, K. B., A consideration of Hydrogen Station Safety Issues, The Korean Society Of Automotive Engineers, (2007) 

  8. Lee, T. H., "Technical overview and outlook of water electrolysis device", Journal of Electrical World Monthly Magazine, 14-15, (2015) 

  9. Oh, D. S., A Study of the Status and Safety Assessment of Domestic and Foreign Hydrogen Station, Hoseo University, (2008) 

  10. Kim, T. H., Failure Mod And Effect Analysis, Hoseo university, (2009) 

  11. Kang, B. W. and Kim, T. Y., Lee, T. H., "Analysis of Costs for a Hydrogen Refueling Station in Korea", Korean Hydrogen and New Energy Society, 27(3) 256-263, (2016) 

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