반밀폐공간 내 수소탱크 TPRD 개방에 의한 수소 확산 실험

Experimental Study on the Hydrogen Diffusion by Opening TPRD of Hydrogen Tank in Semi-Closed Space

대두되고 있는 환경문제 해결을 위해 친환경 에너지로의 전환이 가속되고 있는 현시점에 수소 연료는 새로운 에너지원으로 각광받고 있으며, 수소 연료자동차가 선두에서 수소산업의 확대를 견인하고 있다. 수소차 보급률은 매년 급격히 늘어나고 있으며, 수소차의 안전 확보를 위한 연구가 수행되고 있다. 그러나 아직 수소기술이 보급초기단계라 마련된 안전대책 및 기술이 미흡한 실정으로 수소차 사고예방 및 대응에 대한 더욱더 다양하고 상세한 연구가 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 터널이나 지하주차장과 같은 반밀폐공간에서의 수소차 연료탱크 누출에 의한 위험성 분석을 위해 축소 모형을 이용한 누출 재현 실험을 수행하였다. 축소모형은 대표직경 8.8m, 연장 120m 의 실물터널을 1/6 규모로 축소시켜 구조물을 제작하였으며, 작동유체로는 안전을 고려하여 상대적으로 수소와 물리적 특성이 가장 흡사한 헬륨(He)을 사용했다. 모형 터널의 중앙지점에서 헬륨을 방출하되 노즐의 방향(지면, 측부, 상부) 및 환기 조건에 따른 내부 확산 특성을 분석하였다. 실험 결과로부터 분사 방향을 지면, 측벽, 상부 등 세가지 조건에 대해 최대 농도값은 각각 15.5%, 13.7%, 15.7%가 발생되었으며, 내부에 형성되는 폭발하한 조건의 지속 시간을 이용하여 폭발 위험도를 판단하였을 때 환기유무에 따라 30~50%가 경감되었다.