메탄, 에탄, 프로판, 부탄 대비 수소의 물성치 기반 정량적 위험성 평가 (Property based Quantitative Risk Assessment of Hydrogen Compared with Methane, Ethane, Propane and Butane)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 46권 / 2호 / 103 ~ 114페이지
· 저자명 : 장대진, 김서연, 이민철

초록

본 연구는 수소 연료가 천연가스나 LPG보다 안전하다는 정량적인 지표를 확인하고자 가연한계, 최소 점화 에너지, 자연발화온도, 밀도, 이론 공기-연료비, 단열화염온도, 층류연소속도 및 저위발열량과 같은 물성치에 기반한 정량적 위험성 평가를 수행하였다. 메탄과 프로판은 각각 LNG나 LPG의 주성분이고, 에탄과 부탄은 부성분이기 때문에 수소의 위험성은 메탄, 에탄, 프로판, 부탄과 비교되었다. 본 연구에서의 정량적 평가 결과, 수소는 위험 빈도 측면에서 가장 위험한 기체이지만 위험 강도 측면에서는 상기된 기체 중 중간 수준으로 확인되었다. 위험 빈도와 강도를 곱한 총 위험도를 기준으로 연료 위험성을 평가할 경우 메탄<에탄<수소<프로판<부탄 순으로 확인되었다. 즉, 연소 및 폭발 관련 특성만을 근거로 위험을 계산할 때 수소는 프로판과 부탄보다는 안전하지만 메탄과 에탄보다는 위험한 것으로 확인되었다.

영어초록

In this study, a quantitative risk assessment was conducted based on physical properties such as flammable limit, minimum ignition energy, autoignition temperature, density, stoichiometric air-fuel ratio, adiabatic flame temperature, laminar burning velocity, and lower heating value. The risk of hydrogen is compared with methane, ethane, propane, and butane because methane and propane are the main constituents of liquefied natural gas (LNG) and liquefied petroleum gas (LPG), respectively, and other gases are minor constituents. From the assessment results, it is confirmed that hydrogen is the most dangerous gas in view of the frequency of risk but it ranks middle in view of the intensity of risk. The score of the total risk, which is a multiple of frequency and intensity of risk, is in the order of methane ＜ ethane ＜ hydrogen ＜ propane ＜ butane. Thus, it can be concluded that hydrogen is safer than propane and butane but more dangerous than methane and ethane when calculating risk based on only combustion and explosion-related properties.

참고자료

· 없음