초록 ▼

1. 연구결과
○ Pilot급 및 데모급 수소액화시스템 사이클 설계
○ 열교환기, 콜드박스, 극저온 2차 냉각시스템 설계, 제작 및 성능시험
○ 터보 팽창기 상세 설계 (1단 팽창비 2, 2단 팽창비 2.5) 및 성능해석
○ 다단 터보 팽창기 임펠러 제작 및 성능시험 절차수립
○ 수소 액화 플랜트 공정 위험도 평가기술 개발
○ 수소 액화 플랜트 안전/신뢰성 핵심 기술 개발
○ 중소형(300Nm3/h)급 수소 액화시스템 안전기술 개발
2. 연구결과 활용계획
○ 수소 액화플랜트 상용화를

1. 연구결과
○ Pilot급 및 데모급 수소액화시스템 사이클 설계
○ 열교환기, 콜드박스, 극저온 2차 냉각시스템 설계, 제작 및 성능시험
○ 터보 팽창기 상세 설계 (1단 팽창비 2, 2단 팽창비 2.5) 및 성능해석
○ 다단 터보 팽창기 임펠러 제작 및 성능시험 절차수립
○ 수소 액화 플랜트 공정 위험도 평가기술 개발
○ 수소 액화 플랜트 안전/신뢰성 핵심 기술 개발
○ 중소형(300Nm3/h)급 수소 액화시스템 안전기술 개발
2. 연구결과 활용계획
○ 수소 액화플랜트 상용화를 위한 기반 기술로 활용
○ 수소 액화 사이클 해석 및 핵심기기 설계기술은 에너지플랜트 기자재 설계기술의 공통 핵심기반기술로 활용
○ 수소 액화플랜트 안전/신뢰성 핵심기술 개발을 통해 안전성 평가 기준을 확립하여 수소 생산, 수송, 저장 등 수소 관련 인프라 설비에서의 안전성 평가에 활용
○ 플랜트의 공정, 기기배치, 운영 중의 발생 가능한 모든 위험성(Hazards)을 평가, 정량화하여 설계의 적합성을 분석하는 위험도(Risk) 기반 설계 기술 개발 관련 중·대형 과제 기획에 활용

Abstract ▼

A small-scale hydrogen liquefaction cycle is designed on the basis of Linde-Hampson liquefaction cycle. Hydrogen is precooled by liquid nitrogen and refrigerated afterwards in a secondary refrigeration with neon. Low pressure neon refrigeration system and cryogenic heat exchanger is developed and te

A small-scale hydrogen liquefaction cycle is designed on the basis of Linde-Hampson liquefaction cycle. Hydrogen is precooled by liquid nitrogen and refrigerated afterwards in a secondary refrigeration with neon. Low pressure neon refrigeration system and cryogenic heat exchanger is developed and tested. For the turboexpander, a two-stage radial type is selected, and then designed in detail. One-dimensional meridional analysis indicates the expander produce 7 kW with 87% efficiency. The results are provided also for the three-dimensional CFD analysis, rotor dynamics analysis, as well as the test equipment layout of the turboexpander.
The origins and mechanism of hydrogen release are analyzed. Then, the consequence analysis due to radiation incident flux is performed in the case of the pool fire and jet fire. In order to analyze liquid spreading with vaporization, a semi-analytical solution for both instantaneous and continuous release is presented on the basis of the perturbation method.
Design for hydrogen liquefaction cycle and its core components shares basic core technology with other energy plants. Therefore, this project will contribute to reinforcing the competence of domestic companies in the global market. The results may be utilized for developing large-scale liquefaction plants for hydrogen, helium, or nitrogen, as well as designing cryogenic components in other plants. Moreover, the risk based design after examining every possible hazards that may arise during the operation is also applicable to the safety diagnosis and safety design of other plant design and operations.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목 차 ... 7
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 8
• 제 2 절 연구개발의 목표 및 내용 ... 9
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 제 1 절 국내외 기술 동향 ... 10
• 제 2 절 현기술 상태의 취약성 ... 12
• 제 3 절 앞으로의 전망 ... 12
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 13
• 제 1 절 수소/이산화탄소 액화시스템 설계기술 개발 ... 13
• 제 2 절 수소액화시스템용 핵심기기 설계기술 개발 ... 28
• 제 3 절 수소 액화 플랜트 안전/신뢰성 기술 개발 ... 58
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 79
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 80
• 제 6 장 참고문헌 ... 81