열전달 해석을 통한 액체수소 저장 용기의 단열재 설계 (Design of Insulation for Liquid Hydrogen Storage Tank Using Heat Transfer Analysis)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 47권 / 12호 / 937 ~ 944페이지
· 저자명 : 곽효서

초록

정부는 2050년 탄소중립을 선언하면서 핵심 에너지원으로 수소를 꼽았다. 액체수소는 높은 에너지 저장 밀도로 인해 차세대 에너지로 주목받고 있으나, -253°C의 극저온에서 액화하기 때문에 기화 손실이 중요한 이슈이다. 따라서 액체수소의 이송 및 저장을 위해서는 고도화된 단열 기술이 필요한데, 국내는 해외 기술 의존도가 높으므로 국산화 기술 개발이 절실하다. 이에 본 연구에서는 다층단열재(MLI) 및 증기냉각복사쉴드(VCS)로 구성된 액체수소 저장 탱크의 단열 시스템을 개발하였다. MLI와 VCS의 유한요소 모델을 생성하여 단열 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 4개의 단열층 모델(one layer MLI, MLI-VCS, MLI 1-VCS-MLI 2, MLI 1-VCS 1-MLI 2-VCS 2-MLI 3)의 과도 열전달 해석을 수행하였으며, 온도 및 열유속 분석을 통해 단열 효율 향상을 위한 MLI 및 VCS 단열층 모델을 제안하였다.

영어초록

Liquid hydrogen (LH2) attracts widespread attention because of its highest energy storage density. However, evaporation loss is a serious problem in LH2 storage owing to the low boiling point (– 253°C). Efficient insulation technology is an important issue in the study of LH2 storage. This paper presents a novel cryogenic insulation system consisting of multilayer insulation (MLI) and a self-evaporating vapor-cooled radiation shield (VCS) for storage of LH2. A thermodynamic model was established to analyze the coupled heat transfer characteristics of MLI and VCS in the insulation system and the effect of VCS on insulation performance. Transient heat transfer analyses of four insulation structures (One layer insulation, MLI-VCS, MLI 1-VCS-MLI 2, and MLI 1-VCS 1-MLI 2-VCS 2-MLI 3) were performed. Temperature and heat flux were quantitatively analyzed. Design strategies for MLI and VCS are explained to obtain better insulation performance.

참고자료

· 없음