수소자동차 폭발 사고 실물 실험

Real-scale test for hydrogen car explosion accident

전 세계적으로 탄소저감의 중요성을 인식하고 관련 정책을 제시하고 있다. 이에 따라 우리나라도 수소법(수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한법률, 산업통상자원부, 2021)을 근거로 하여 수소사회로 급속하게 전환하려 하고 있다. 세계 자동차 업계에서는 전기차를 넘어 자율주행 및 수소자동차(FCEV, Fuel Cell Vehicle)로 변화하고 있다. 우리나라는 세계적인 수준의 자동차관련 기술을 갖고 있으며, 친환경 자동차 연구 기술개발을 통하여 수소자동차를 국내외 보급하고자 한다. 우리나라의 수소차 보급대수는 약 15,000대(2021년 7월 기준)이며, 친환경자동차(하이브리드차 및 전기차 포함) 중에 1.57%를 차지하고 있으며, 2040년까지 수소차 620만대, 수소충전소 1200개소의 수소모빌리티 보급 계획(수소경제 활성화 로드맵, 산업통상자원부, 2019)을 갖고 있다. 수소가스는 넓은 가연범위(4~75%)를 갖고 있으며, 정전기로 인하여 폭발(Explosion)이 가능하고 제트화염(Jet Fire) 발생시 화염온도가 4800℃까지 상승이 가능하다. 수소자동차는 이러한 위험요소가 있는 수소가스를 고압(700 bar)으로 사용하기 때문에 안전밸브(Relief Valve), 온도감응식 압력안전장치(TPRD, Thermally-Activated Pressure Relief Device) 등의 안전장치가 수소자동차에 설계되어 있다. 대부분의 운전자, 관리자, 소방관 들은 수소폭탄의 재료로 사용되었던 수소가스를 연료로 하는 수소자동차의 안전성에 대해서 부정적인 의견을 갖고 있으며, 수소자동차의 안전성을 높이기 위하여 현재 사용화 수소자동차의 안전도를 확인하고, 제트화염 및 폭발 사고 발생시 복사열 (Heat flux) 및 과압(Peak overpressure)에 대한 안전거리를 확인하여 안심하고 수소자동차를 사용하는 방안 제시가 필요하다. 본 실험은 국내 상용 수소자동차인 넥쏘(NEXO)를 대상으로 햅탄 버너를 사용하여, TPRD가 제거된 차량 하부의 탱크(700 bar) 내부의 압력을 상승시켜 폭발사고를 발생시켰으며, 열전대(Thermo couple) 및 압력계를 사용하여 온도 및 압력을 계측하였다. 실험결과를 통하여 수소자동차 사고발생시 안전이격거리를 제시하여 보다 안전하게 수소자동차를 사용할 수 있도록 제안하였다.