제조식 수소충전소 저압 압축기의 조기 이상 감지를 위한 핵심 변수 도출 (Key Variable Identification for Early Anomaly Detection in Low-Pressure Compressors of On-Site Hydrogen Refueling Stations)

서지정보

· 발행기관 : 한국공업화학회
· 수록지 정보 : 공업화학 / 36권 / 2호 / 229 ~ 235페이지
· 저자명 : 오종연, 정대웅, 현규환

초록

수소를 현장에서 생산⋅압축⋅충전하는 제조식 수소충전소에서는 수소 공급의 연속성을 위해 저압 압축기는 24 시간가동된다. 저압 압축기는 7 bar 이하의 수소를 압축하여 고압 저장 용기로 이송하는 핵심 장비이며, 장기 연속운전에따라 부품 마모, 열 부하 증가 등의 요인으로 성능 저하 및 고장 위험성이 높아진다. 이에 따라 지속적인 유지보수및 신뢰성 확보가 필수적이다. 본 연구는 대한민국 최초의 수소 마더스테이션인 충주 바이오그린수소충전소에서 18 개월간 수집된 3단 저압 압축기 운전 데이터를 분석하여, 성능 저하를 조기에 감지할 수 있는 핵심변수를 도출하는것을 목표로 한다. 피어슨 상관관계 분석을 통해 정상운전 데이터와 열화운전 데이터 간의 변화를 비교한 결과, 기존토출압력 기반 고장 판단 방식보다 토출온도 기반 고장 판단 방식이 조기 감지에 더욱 유용한 방법임을 확인하였다.
또한, 토출온도 방식은 토출압력 방식에 비해 최대 1.5 개월 선제적으로 이상을 감지할 수 있었으며, 이는 기존의 유지보수 방식보다 더 선제적이고 효과적인 예방 유지보수를 가능하게 한다.

영어초록

In on-site hydrogen production, compression, and refueling stations, low-pressure compressors operate continuously for 24 hours to ensure an uninterrupted hydrogen supply. These compressors play a critical role in compressing hydrogen below 7 bar and transferring it to high-pressure storage vessels. However, prolonged continuous operation leads to component wear, increased thermal load, and a higher risk of performance degradation and failure. Therefore, continuous maintenance and reliability assurance are essential. This study analyzes 18 months of operational data collected from the first Hydrogen Motherstation in Korea, the Chungju Bio-Green Hydrogen Refueling Station, to identify significant variables for early detection of performance degradation and propose a proactive preventive maintenance strategy. A Pearson correlation coefficient analysis was conducted to compare normal and abnormal operation data, revealing that discharge temperature-based anomaly detection is more effective for early detection than the conventional discharge pressure-based approach. Furthermore, the discharge temperature-based approach could detect anomalies up to 1.5 months earlier than the discharge pressure-based approach. This demonstrates that a temperature-based approach enables more proactive and effective preventive maintenance compared to a conventional pressure-based approach.

참고자료

· 없음