수소충전소 방호벽 안전성 검증을 위한 TNT 폭발실증 및 전산유동 해석

TNT Explosion Demonstration and Computational Fluid Dynamics for Safety Verification of Protection Wall in Hydrogen Refueling Station

수소사회 실현에 있어 수요자가 수소를 가장 쉽게 만날 수 있는 시설인 수소충전소의 안전 확보가 중요하다. 수소충전소는 고압의 수소를 저장하는 압축가스설비 등으로 구성되어 있으며, 시설 내 수소 누출로 인한 화재폭발 또는 주변 화재의 영향으로 고압의 압축가스설비가 파열될 위험이 있다. 이에, 한국가스안전공사는 설치단계부터 위험요인을 찾아내 설계에 반영하고 법정 검사를 통한 안전 확보에 만전을 다하고 있다. 본 연구에서는 수소충전소에 설치하는 방호벽의 안전성 효과를 확인하기 위해 방호벽을 이용한 TNT 폭발 실증시험을 실시하고, CFD 프로그램인 FLACS-CFD를 이용하여 실증시험 결과와 비교·검증하였다. 실증시험 및 CFD 해석 결과 방호벽 후단에서 폭발 과압의 감소 효과가 위치에 따라 50 %에서 최대 90 %까지 감소하는 것이 확인되나, 일정거리를 벗어나면 그 효과가 떨어지는 것을 확인하였다. 방호벽의 안전성 검증을 위한 실증시험 및 전산해석 결과는 향후 방호벽 기준 최적화를 위한 제안에 활용하고자 한다.

In realizing a hydrogen society, it is important to secure the safety of the hydrogen refueling station, which is the facility where consumers can easily meet hydrogen. The hydrogen refueling station consists of compressed gas facilities that store high-pressure hydrogen, and there is a risk that the high-pressure compressed gas facility will rupture due to a fire explosion due to hydrogen leakage in the facility or the influence of surrounding fires. Accordingly, the Korea Gas Safety Corporation is making every effort to find out risk factors from the installation stage, reflect them in the design, and secure safety through legal inspection. In this study, a TNT explosion demonstration test using a protection wall was conducted to confirm the safety effect of the protection wall installed at the hydrogen refueling station, and the empirical test results were compared and verified using FLACS-CFD, a CFD program. As a result of the empirical test and CFD analysis, it was confirmed that the effect of reducing the explosion over-pressure at the rear end of the protection wall decreased from 50% to up to 90% depending on the location, but the effect decreased when it exceeded a certain distance. The results of the empirical test and computer analysis for verifying the safety of the protection wall will be used in proposals for optimizing the protection wall standards in the future.