수소 에너지 이용기술

소개글

수소 에너지 이용기술에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

loon
8
2/39
Human error
Chemical plant
10
3/11
Erosion
Hydrogen attack
Human error
Cylinder transportation
4
-/6
Human error
Pipeline leaking
1
-
Corrosion
3.2.5 안전기술
가. 수소안전
미국의 경우 연료전지 등 수소를 이용한 재생에너지의 보급을 위해서 수소안전에 대한 기술개발이 추진되고 있으며 현재 미국에너지성(DOE)을 통해서 수소가 기존의 안전코드와 부합되지 않는 상황을 파악하고 위험성을 감소시키기 위한 연구 프로젝트가 2003년 7월에 공고된 상태이다. 구체적으로 취약점파악, 안전평가, 위험저감방안, 안전기술평가, 정보교환방안등에대한 사항을 연구중에 있다.
일본의 경우 수소폭발과 지진에 대한 수소인프라와 건물구조의 안전에 대한연구가 NEDO 과제로 2003년 5월부터 5년간 계획으로 시작하였으며 포함된 연구 내용은 수소스테이션에서 누출되는 가스의 유량 제어로 누출여부를 신속히 검지하고 누출을 차단하는 방법연구, 수소 폭발사고시 인근 건물의 안전, 지진시 수소스테이션의 안전, 자동차 충돌시 수소스테이션의 방호 (protection) 구조, 예방관점에서의 빌딩의 위험관리등을 연구 하고 있다.
국내.외적으로 우주, 항공, 원자력, 화학공장, LPG 및 LNG 가스설비 분야에 대한 위험성평가는 FMEA(Failure Mode & Effect Analysis), HAZOP(Hazard and Operability), HRA(Human Reliability Analysis), FTA(Fault Tree Analysis), ETA (Event Tree Analysis) 등의 정성 및 정량적 위험성평가 방법을 활용하여 수행되고 있으나 수소가스 설비에 대한 위험성평가는 안전진단 또는 일부 학문적인 연구에 국한되어 있을 뿐 구체적이고 체계적인 평가 방법을 적용한 사례는 없다. 수소가스 실험장치 구성 및 실험, 측정결과 해석을 통한 수소가스의 사고에 대한 피해 상황 및 대책에 대한 연구가 거의 전무한 실정이다. 폭발사고에 대한 안전관리기술은 비교적 안정화 단계에 접어들고 있는 기술 이지만, 수소의 사고에 대한 안전관리기술은 수소의 특수성으로 인해서 아직 확고한 안전기준이 설정되지 않고 있는 실정이다. 수소에너지에 적용 가능한 안전관리 관련법 제정은 국내.외적으로 진행사항이 아직 초보단계로서 다음과 같다.
Table. 7 안전관리법제정
EU
미국
일본
호주
Code
초안완료
초안 준비중
초안은 완성
미발표
초안 준비중
명칭
EIPH2
(Europaean
Integrated
Hydrogen
Project)
NFPA
CSA
ICC
고압가스
안전법응용
-
EU를 제외한 미국, 일본, 호주 등의 국가들은 수소 관련 표준과 규제, 규칙과 고시(Code 포함)를 개정작업 중이며 일부국가는 초안을 완성한 것으로 파악되고 있다. 그러나 현재의 각국의 법안 도출은 초기 단계로서 완성된 표준과 규제의 제정은 최소 몇 년이 소요될 전망이다.
1) 증기운형성 예측기술
확산모델은 유해물질사고 및 화생방전과 관련하여 많은 연구가 이루어졌으며ALOHA, SLAB, DEGADIS 등 많은 범용확산모델이 보급되어 있으나, 기본적 으로 단순한 조건에 적용될 수 있는 Integral 모델의 수준이었다.- 최근에는 계산능력의 발달과 인터넷의 보급으로 3차원적 지형이 고려된 상태에서 실시간 예측이 가능한 수준의 대기확산모사가 가능하며 많은 나라에서 이러한 모델이 개발/보급되고 있다. 대표적인 모델로는 미국에서 군사용으로 개발된 HPAC 등이 있다.
국내의 3차원 확산예측능력은 세계적 수준으로서 환경부의 G-7과제를 통해서 개발된 ERIS (Emergency Response Information System) 및 월드컵 기간중 테러대응을 위해서 구축된 환경부의 화학방재센터의 대기확산예측 능력은 세계적 수준이다. 현재의 모델능력은 중력효과가 없는 중립가스에 대한 모델에 국한되어 있으며 무거운 가스, 에어로졸 및 부양가스에 대한 모델은 3~5년 정도의 기간이 지나면 실시간 예측이 가능할 것으로 예상된다. 폐쇄공간의 확산은 매우 예측하기 어렵다. 현재는 HVAC (공기조화)모델 수준에서 0-D 또는 1-D 수준의 실내 확산이 연구되고 있다. 그러나 실내공간의 구성이 비교적 단순한 대형건물 (공장, 공연장) 등에 대해서는 향후 Lagrangian모델을 채택한 실시간 증기운 형성 예측이 가능할 것으로 예상되고 있다.
2) 폭발사고 방지기술
미국 UIUC의 Strelow 및 Baker 등에 의해 폭발사고의 위험성에 대한 연구가 진행되었으나 지금은 연구실이 해체되고, Factory Mutual, Baker Consulting 등 자문회사를 통한 기술개발이 이루어지고 있다. 일본은 지진 대비를 위한 폭발사고의 연구가 많이 수행되고 있으며 특히, 동경대의 Hirano 교수연구실에서는 Talyor 불안정성, 음향파 간섭 등 화염의 가속화기구에 대한 연구에서 좋은 연구결과를 생산하여 왔다. 그러나 지금은 연구실이 해체된 상태이다. 일반적 탄화수소의 폭발에 대해서는 미국화공학회(AICHE)의 화학공정안전센터(CCPS) 자료 등에 현재의 기술적 수준이 잘 요약되어 있다. 최근에는 북해유전에서 대형폭발사고를 경험한 Norway에서 많은 신기술이 개발되고 있으며, 대표적인 연구 성공사례로서 Christian Michelson Research에서 개발한 FLACS 라는 폭발모사 전용 3차원 CFD S/W가 있다.
수소폭발과 관련 가장 많은 연구가 진행된 곳은 중대 사고시 다량의 수소가 발생되는 원자력 발전소 안정성 관련 연구로서, 국내에서도 원자력연구소와 서울대등이 수소의 연소 특성에 관한 기초연구로 원자력 발전소의 수소 폭발 방지를 위한 Quenching mesh 설치 공법 등을 특허 등록하여 수소안전기술을 개발하여 제시한 바가 있다. 미국의 경우 DOE의 재생에너지국과 민간단체인 National Hydrogen Association이 수소안전관련 표준화 작업을 주도하고 있으며, 해마다 수소 안전코드와 표준에 대한 워크

키워드

수소,   에너지,   이용기술,   향후전망