터널내 수소연료 자동차의 수소 누설로 인한 수소 확산 및 화재에 대한 수치해석 연구
The Numerical Simulation of Hydrogen Diffusion and Combustion for the Hydrogen Leakage in Tunnel
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 허남건
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045687
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
본 연구에서는 둔내 터널과 홍지문 터널에서 수소 연료 자동차의 수소 누설 시 수소 확산 확산 현상을 스칼라 수송 방정식을 사용하여 수치적으로 모사할 수 있었다. 시간에 따른 수소 확산 거동을 예측함으로써 4-74%의 수소 가연영역에 대한 위험성 평가를 수행할 수 있었다. 수치 해석 결과를 통해 부력에 의한 수소의 부양효과로 인해 수소 연료 차량의 바닥을 타고 확산됨을 확인할 수 있었으며, 이에 대한 적절한 안정성 평가가 이루어져야 할 것임을 검토하였다. 또한 수소 확산에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대하여 해석을 수행함으로써 각각 수소연료차량의 위치, 환기 속도, 누설 유량에 대한 수소 확산 경향을 확인할 수 있었다. 또한 일정시간 수소 누설 시 점화에 의한 수소 연소 현상을 검토함으로써, 사고 시 화재로 인한 위험 영역에 대하여 고찰할 수 있었다. 이와 같은 수소 확산 해석 결과는 수소 누설 실험 설계 시 기초 자료로서 이용 가능하고, 실험 결과와의 비교 및 검토를 통해 수소 사용의 안전성 확보에 활용될 수 있음을 검토하였다.
more초록/요약
In the present study, a numerical simulation for the diffusion of hydrogen leakage of FCV(Fuel Cell Vehicle) in a tunnel was performed to aid the assessment of risk in case of leakage accident. The temporal and spatial distributions of the hydrogen concentration around FCV are predicted from the present numerical analyses. Flammable region of 4-74% and explosive region of 18-59% hydrogen by volume was identified from the present results. Factors influencing the diffusion of the hydrogen jet were examined to evaluate the effectiveness of tunnel ventilation system for relieving the accumulation of the leaked hydrogen gas. The distribution of the concentration of the leaked hydrogen for various cases can be used as a database in various applications for the hydrogen safety.
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