안전이격거리 설정을 위한 저장식과 이동식 수소충전소 제트누출의 수치해석적 연구

A Numerical Study on Jet Release from Off-site and Mobile Hydrogen Refueling Station for Separation Distance

수소 고압 설비에서 제트누출(jet release)사고가 발생되어, 즉시 점화가 되면 제트화재(jet fire)가 발생하며, 지연점화가 이루어지면 폭발(explosion)사고로 이어질 수 있기 때문에 누출되지 않도록 관리하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 저장식 수소충전소와 이동식 수소충전소의 수소저장탱크에서 제트누출 사고가 발생한 경우에 수소 설비 주변의 수소 체적분율 변화와 가연영역을 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 기반의 모델을 활용하여 분석하였다. 저장식 수소충전소는 벽면 상단에 있는 개구부를 통해서 외부로 확산되었으며, 이동식 수소충전소는 구조적인 형태로 인해 윙바디(wing body) 아랫부분에 일부 누출된 수소가 정체되었다. 제트 누출이 발생한 10 s 후에 대부분의 수소설비는 수소 가연영역에 포함되었으며, 가연거리는 이동식 수소충전소가 저장식 수소충전소에 비해 30s 이후부터는 약 2배 정도 길게 계산되었다.

High-pressure hydrogen facilities are prone to jet release accidents. In the cases of immediate ignition, jet fire occurs,and delayed ignition can lead to explosion accidents. Therefore, its management is crucial to avoid leakage. In this study,the change in volume fraction of hydrogen and the flammable area around the hydrogen facility were calculated using acomputational fluid dynamics model, for the cases of jet release accident in a hydrogen storage tank of off-site hydrogenrefueling station and a mobile hydrogen refueling station. The leakage at the off-site hydrogen refueling station was throughthe opening at the top of the wall. The mobile hydrogen refueling station had hydrogen stagnated in the lower part of thewing body due to the wing body. Most of the hydrogen facilities were included in the hydrogen flammable zone after 10s of the jet release. Further, after 30 s, the flammable distance was calculated to be approximately twice for of a mobilehydrogen refueling station as compared to a storage type hydrogen refueling station.