[논문]수소연료전지선박의 탱크 내 누출시나리오에 따른 영향분석

임상진; 이윤호

doi:10.7842/kigas.2023.27.1.13

수소연료전지선박의 탱크 내 누출시나리오에 따른 영향분석
The Impact Analysis of the Leakage Scenario in the Tank of Hydrogen Fuel Cell Vessel 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.27 no.1, 2023년, pp.13 - 22

임상진 (목포해양대학교 대학원 기관시스템공학과) , 이윤호 (목포해양대학교 해양경찰학부)

초록
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현재 통용되고 있는 화석연료로부터 발생되는 환경오염에 대한 대안으로써 대기오염이 발생하지 않는 수소를 사용하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 최근까지도 수소 누출에 의한 화재 및 폭발사고가 발생함에 따라 특수한 환경인 선박에서 수소를 상용화하기 위해 안전에 관한 연구가 더욱 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수소저장탱크가 설비된 수소연료전지 추진선박이 울산 장생포항을 운항하던 중 누출사고가 발생할 경우의 계절별 대안 시나리오와 최악의 시나리오를 가정하였다. 또한, 환경변수를 고려하기 위하여 기상청 2021년도 연평균 기상자료와 통계청 지리정보 자료를 토대로 ALOHA와 프로빗 분석을 통해 피해 영향 범위를 도출하였다. 복사열이 대안 시나리오와 최악의 시나리오 모두에서 과압과 화염의 피해 영향범위 보다 넓은 피해범위가 나타났고 프로빗 분석 결과 가정한 모든 구역에서 99%의 사망률을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

As an alternative to environmental pollution generated from fossil fuels currently in use, research is being actively conducted to use hydrogen that does not cause air pollution. As fire and explosion accidents caused by hydrogen leakage have occurred until recently, research on safety is needed to commercialize hydrogen on ships, which are special environments. In this study, a seasonal alternative scenario for each season and the worst scenario were assumed in the event of a leakage accident while a hydrogen fuel cell propulsion ship equipped with a hydrogen storage tank was navigating at JangSaengPo port in Ulsan. In order to consider environmental variables, the damage impact range was derived through ALOHA and probit analysis based on the annual average weather data for 2021 by the Korea Meteorological Administration and on geographic information data from the National Statistical Office. Radiation showed a wider damage range than that of Overpressure and Flame in both the alternative and worst-case scenarios, and as a result of probit analysis, a fatality rate of 99% was confirmed in all areas.

주제어

표/그림 (21)

그림 Fig. 1. Methodology.
그림 Fig. 2. Average wind rose in Ulsan(2011~2020).
그림 Fig. 3. Average wind rose in Ulsan(Spring, 2021).
표 Table 1. Seasonal average data in Ulsan(2021)
표 Table 2. Frequency ratio of wind direction and wind velocity in Ulsan(2021)
표 Table 3. Detailed hole size standard
표 Table 4. Key hazardous levels of ammonia lea-kage
그림 Fig. 4. Hydrogen fuel cell ship(SF-BREEZE).
그림 Fig. 5. Hydrogen Storage Tank.
그림 Fig. 6. Population density In Ulsan(2019).
표 Table 5. Pressure according to distance
그림 Fig. 7. ALOHA overpressure threat zone result Earth(winter scenario).
그림 Fig. 8. Range of flame impact(alternative scenario).
그림 Fig. 9. Radiation change with time at 232m(win-ter scenario).
표 Table 6. Radiation according to distance
그림 Fig. 10. ALOHA Radiation threat zone result (win-ter scenario).
그림 Fig. 11. Range of flame impact(worst scenario).
그림 Fig. 12. Concentration change with time at each point; (a) 20m, (b) 100m, (c) 300m.
그림 Fig. 13. ALOHA Radiation threat zone result(worst scenario).
표 Table 7. Result of probit analysis according to radiation impact
표 Table 8. Threat zone of ALOHA

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