[가스기술사 2022] 126회 4교시 - 4. 수소-CNG 복합충전소의 충전 방식과 위험요소에 대해서 설명하시오.

문제 4. 수소-CNG 복합충전소의 충전 방식과 위험요소에 대해서 설명하시오.

 

 

1. 수소-CNG 충전소의 장점

• 수소와 CNG가 모두 고압가스이고 각각의 설비구성 및 충전소 운영방식이 유사하여 안전관리에 이점이 있다.
• CNG 충전소 대부분이 대도시 인근에 있고, 버스차고지 등의 넓은 부지에 위치해있어 수소 충전시설을 설치하기 유리하다.
• 향후 CNG 충전소에 공급되는 천연가스를 개질하여 수소를 생산/충전하는 방식으로도 전환 가능하다.

 

 

2. 수소-CNG 충전소의 충전 방식

1) 수소 충전 방식

• Off-Site 충전소 : 저장식 충전소로써, 외부의 수소 생산지에서 파이프라인이나 튜브 트레일러 등을 통해 수소를 운송한 뒤, 수소 전기차를 충전한다.
  (현재 국내에 구축된 대부분의 수소 충전소는 튜브 트레일러를 활용한 Off-Site 충전소다)
• On-Site 충전소 : 수소 충전소 내에서 수소를 자체적으로 생산하는 제조식 충전소로써, 분산 공급 방식이다.
  (세부 종류로는 천연가스나 LPG 등에서 수소를 개질하는 추출형과 물을 수전해하여 수소를 생산하는 수전해형이 있다)

2) CNG 충전 방식

• 고정식 CNG 충전소 : 일반적인 CNG 충전소의 형태로써 도시가스 배관을 통해 천연가스를 공급받아 압축기로 압축하여 CNG 차량에 충전하는 방식이다.
• 이동식 CNG 충전소 : 도시가스 배관과의 연결이 어려운 지역에서 튜브 트레일러를 통해 CNG를 공급받아 CNG 차량에 충전하는 방식이다.
• LCNG 충전소 : 도시가스 배관과의 연결이 어려운 지역에서 LNG 탱크로리를 통해 LNG를 공급받아 탱크에 저장 후, 펌프 및 기화기를 통해 CNG로 전환, 탱크에 저장해뒀다가 CNG 차량에 충전하는 방식이다.

 

 

3. 수소-CNG 충전소의 충전 과정

1) 수소 충전

• 수소는 튜브 트레일러를 통해 공급받는다.​
• 튜브 트레일러로부터 20MPa로 공급되는 수소를 압축기로 압축하여 중압(53MPa), 고압(82MPa) 압력용기에 저장한 후, 최초 중압 압력용기, 이후 고압 압력용기로부터 디스펜서를 통해 수소 전기차에 70MPa까지 압축수소를 충전한다.
• 수소는 고압으로 충전하는 과정에서 온도가 상승하므로, 충전 중 차량 용기 내부의 온도를 85℃ 미만으로 유지하기 위해 냉동기로 수소를 –40℃ 이하로 냉각하여 충전한다.
• 가스 누설 감지를 위해 가스검지기를 설치해야 하며, 수소 화염이 눈으로 식별하기 어려우므로 화염검지기를 설치해야 한다.

2) CNG 충전

• CNG는 천연가스를 압축한 가스로써 메탄을 주성분으로 하고 있으며, 도시가스 배관망을 통해 공급 받는다.
• 압축기를 통해 압축된 도시가스는 압력용기에 저장되며, 디스펜서를 통해 CNG 차량에 18 ~ 20MPa로 충전한다.
• 가스 누설 감지를 위해 가스검지기를 설치해야 한다.

 

 

4. 수소-CNG 충전소의 위험요소

1) 수소 충전소

• 압력용기 노즐부의 나사길이가 짧게 제조되어 플러그가 제대로 결합되지 않을 경우 압력용기 노즐부 마감플러그에서 가스가 누설될 수 있다.
• 튜브 트레일러 커넥터 나사 손상 또는 가스켓이 한쪽으로 치우칠 경우, 커넥터 연결부에서 가스가 누설될 수 있다.
• 노즐 정비 불량, 체결 불량, 리셉터클(자동차 충전구) 제작 불량 등에 의해 충전노즐에서 가스가 누설될 수 있다.

2) CNG 충전소

• 진동에 따른 이음부 이완으로 체크밸브에서 가스가 누설될 수 있다.
• 충전 호스 미분리 상태에서 차량이 출발할 경우, 충전노즐 파손으로 가스가 누설될 수 있다
• 제어장치 및 압력계 등 이상에 따라 과충전이 발생할 수 있다.

 

 

 

* 수소-CNG 복합충전소 정량적 위험성평가에 관한 연구 참고

수소CNG복합충전소정량적위험성평가에관한연구.pdf

0.82MB

 

 

 

 

https://www.kci.go.kr/kciportal/ci/sereArticleSearch/ciSereArtiView.kci?sereArticleSearchBean.artiId=ART002566092

수소-CNG 복합충전소 정량적 위험성평가에 관한 연구