수소자동차 제트화염사고의 초기대응을 위한 수치해석적 연구

Numerical Analysis of the Initial Response to Hydrogen-vehicle Jet-flame Accidents

수소자동차의 수소저장용기에는 온도감응형 압력배출장치가 설치되어 있어 일정 온도 이상에서는 폭발을 방지하기 위해 내부의 수소가스를 배출하게 되며, 이로 인해 제트화염이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 수소자동차의 사고대응활동 중 갑작스럽게 발생한 제트화염으로 인한 위험성을 수치해석을 통해 분석했다. 제트화염 발생 시 차량의운전석과 뒷면으로부터 약 5 m까지 2도 화상을 유발할 수 있는 9.5 kW/㎡ 이상의 열유속이 생성되었으며, 치명적인피해를 유발할 수 있는 37.5 kW/㎡ 이상의 영역도 차량의 하부를 포함한 인근에 형성되었다. 운전석에서 0.5 m 떨어진 곳에서는 방화복의 열방호성능 시험기준과 유사한 약 80 kW/㎡의 높은 열유속이 관찰되어 구조활동 시 제트화염이 갑작스럽게 발생하면 구조대상자 뿐만 아니라 초기대응자도 위험할 것으로 분석되었다. 이런 분석결과는 수소자동차의 안전한 사고대응전략수립에 활용될 수 있을 것이다.

The hydrogen tank of a hydrogen vehicle is equipped with a thermally activated pressure-relief device, which releaseshydrogen gas to prevent explosion above a certain temperature, thus avoiding jet flames. This study analyzed the risk ofsudden jet-flame generation during response activities following hydrogen-vehicle accidents through numerical analysis. During the jet flame, heat fluxes of over 9.5 kW/㎡, which can cause second-degree burns to the driver’s seat andapproximately 5 m behind the vehicle, were observed, and a zone of over 37.5 kW/㎡, which can cause catastrophicdamage, was formed at the immediate area, including the lower part of the vehicle. At a distance of 0.5 m from the driver’sseat, a high heat flux of approximately 80 kW/㎡, which is similar to the test standard for the thermal-protectionperformance of fire-fighting clothing, was formed. Further analysis indicated that both rescue victims and first respondersare at risk if jet flames are generated during rescue activities. The results of this analysis can be used to develop a safeaccident-response strategy for hydrogen vehicles.