액체수소 저장시스템의 상변화를 고려한 복합열전달 해석 물리모델 구축에 관한 연구

Abstract

액체수소는 탄소중립사회 실현을 위한 에너지 캐리어로 중요한 역할을 담당하고 있다. 특히 수소에너지를 이송과정에서 비용을 줄일 수 있는 가장 효과적인 방법은 액체수소 형태로 저장하여 이송하는 것이다. 그렇지만 수소를 액체상태로 유지하기 위해서는 ？253도 이하로 유지시켜야 한다. 대기온도와의 차이를 고려하면 280도 이상의 온도차이를 극복해야 한다. 이 열을 차단하기 위해서는 열전달의 3가지 모드인 전도, 대류 및 복사 열전달을 모두 고려하여 단열시스템을 구축해야 한다, 우선 외부의 온도차이에 의한 복사열전달을 차단해야 하고 방사율이 높은 소재를 겹겹이 설치하고 복사 열전달에서 제거되지 않은 열은 낮은 열전도도 소재를 사용해야 한다. 그렇지만 280도 이상의 온도차이에 의한 열전달을 최소화하기 위해서는 추가적으로 진공압력을 걸어 열전도도가 최소화 되도록 해 야 원하는 정도의 열전도도를 달성할 수 있다. 본 연구에서는 액체수소를 저장하고 있는 강재 소재뿐만 아니라 진공도를 포함한 다층단열소재를 포함한 물리모델을 구축하고 액체수소 저장 유체의 상변화를 고려하고자 한다. 본 해석의 다층단열시스템의 성능을 비교하기 위해 저장시스템의 상부에 설치된 유출구를 통해 빠져나가는 BOG 가스의 양을 예측하고자 한다. 본 연구에서 개발된 모델은 향후 설계 전에 실증사업에 사용되는 액체수소 저장시스템의 성능을 미리 예측하는데 사용하고자 하고 가상검증시스템 구축에 활용하고자 한다.