Shutoff valve가 고려된 도심형 수소충전소의 정량적 위험성평가
Quantitative Risk Assessment of Urban Hydrogen Refueling Station Considering Shutoff valve
- 주제(키워드) 수소충전소 , 긴급차단밸브 , 정량적위험성평가 , 개인적 위험도 , 사회적 위험도
- 주제(DDC) 628
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 정승호, 이근원
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 환경공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034480
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
수소는 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 가장 유망한 재생 가능한 에너지원 중 하나로, 한국은 수소경제 활성화를 위해 2040년까지 1,200개의 수소충전소를 구축할 계획이다. 하지만 고압의 공정으로 운영되는 수소충전소에서는 누출사고의 위험성이 존재하며, Jet fire, Fireball, 증기운폭발(Vapor Cloud Explosion, VCE)과 같은 사고를 초래할 수 있다. 따라서, 본 연구는 위험성평가 시뮬레이션 프로그램인 DNV Safeti v8.9을 활용하여 도심형 수소충전소의 정량적위험성평가를 수행하였다. 이 과정에서 긴급차단밸브의 적용에 따른 사례연구를 수행하여 도심형 수소충전소의 위험도를 확인하고, 긴급차단밸브의 적용에 따른 위험도의 완화효과를 분석하였다. 영향평가 결과, 누출시나리오에서는 Jet fire와 VCE, Catastrophic rupture 시나리오에서는 Fireball과 VCE가 발생하였다. 개인적 위험도(Individual Risk, IR) 분석결과, 긴급차단밸브의 이중적용 시 사망자가 발생할 수 있는 확률을 10-7/yr 이하로 완화시킬 수 있었다. 사회적 위험도(Societal Risk, SR) 분석결과, 긴급차단밸브의 이중적용을 통해 작업자의 위험도를 10-7/yr 이하로 완화할 수 있었으며, 네덜란드에서 제시하는 수용가능한 위험도(As Low As Reasonably Practicable, ALARP)의 최소 기준인 lower risk 이하로 위험도를 완화시킬 수 있었다. 이를 통해 합리적으로 수용가능한 위험도 이하로 도심형 수소충전소의 위험도를 완화시키기 위해서는, 긴급차단밸브의 이중적용을 통해 누출사고의 발생빈도를 1.21 × 10⁻²/yr 이상 완화시키거나 이와 동등한 수준의 안전장치를 적용할 것을 제안하였다.
more초록/요약
Hydrogen is one of the most promising renewable energy sources capable of replacing conventional fossil fuels. South Korea plans to establish 1,200 hydrogen refueling stations (HRS) by 2040 to promote a hydrogen economy. However, the high-pressure processes involved in operating HRS pose risks of leakage incidents, which can lead to jet fires, fireballs, and vapor cloud explosions (VCE). This study performed a Quantitative Risk Assessment (QRA) of an urban HRS using the DNV Safeti v8.9 simulation software. A case study was conducted to evaluate the application of Emergency Shutdown Valves (ESDVs) and analyze their risk reduction effectiveness for urban HRS. The Consequence Analysis (CA) revealed that jet fires and VCE occurred in leakage scenarios, while fireballs and VCE were identified in Catastrophic rupture scenarios. The Individual Risk (IR) assessment showed that applying dual ESDVs could reduce the probability of fatal incidents to below 10−7/yr. Likewise, the Societal Risk (SR) assessment indicated that dual ESDVs could mitigate worker risks to below 10−7/yr, achieving compliance with the lower risk threshold defined by the Netherlands' ALARP (As Low As Reasonably Practicable) criteria for acceptable risk levels. These results suggest that to achieve risk levels below the reasonably acceptable threshold for urban HRS facilities, the dual application of ESDVs is essential to reduce the leakage frequency to 1.21 × 10−2/yr or lower. Alternatively, equivalent safety devices should be implemented.
more목차
제 1장 서론 1
제1절 연구배경 및 선행연구 1
제2절 연구 목적 4
제 2장 연구방법 6
제1절 정량적 위험성평가 6
제2절 시뮬레이션 프로그램 14
제3절 시나리오 입력조건 22
제 3장 결과 및 고찰 35
제1절 누출시나리오 영향평가 35
제2절 Catastrophic rupture 시나리오 영향평가 44
제3절 개인적 위험도 52
제4절 사회적 위험도 56
제 4장 결론 60
참고문헌 61
Appendix 68
영문 요약(Abstract) 70
