액체수소용 초저온 밸브의 BOG 저감 및 누설방지 설계 연구

BOG Reduction and Leak-Prevention Design for Cryogenic Liquid Hydrogen Valves

연구 내용

진공자켓·초저온 밸브에서 열 침투로 발생하는 BOG와 누설 위험을 열전달·유동 특성 관점에서 해석하고, 배출장치 및 히트싱크 적용으로 성능을 확보하는 연구

액체수소는 낮은 비등점으로 인해 저장·운송 장치에서 열 침투에 따른 boil-off gas(BOG)가 발생하며, 밸브 구간의 유동특성과 포화온도 조건이 BOG 생성량에 직접 영향을 줍니다. 본 연구는 진공자켓밸브 및 밸브 구성요소의 열-유동 거동을 고려하여 BOG 생성량을 산정하고, 초저온 환경에서 패킹 동결에 따른 누설 위험을 평가합니다. 또한 본넷 길이를 줄이는 대신 히트싱크를 통합해 열전달 성능을 유지하도록 형상 변수를 최적화하고, 열전달 해석과 극저온 누설시험 절차로 검증을 수행합니다. 더불어 BOG 배출장치 구조를 제안하여 배출 성능을 확보하는 데 집중합니다.

관련 프로젝트

4건

연구 흐름

극저온 밸브의 누설방지 기술 개발을 기반으로, 형상 최적화와 누설시험 성능평가를 수행하는 연구 흐름이 먼저 구축되었습니다(2021년~2024년 과제 수행). 이후 액체수소 저장·운송 조건에서 진공자켓밸브의 유동 특성과 포화온도를 반영하여 BOG 생성량을 추정하는 방향으로 연구 범위를 확장했습니다. 2024년에는 BOG 배출장치 관련 특허가 출원되며, 배출 메커니즘을 포함한 구조 설계를 구체화했습니다. 2025년에는 컴팩트형 극저온 니들 밸브에 히트싱크를 통합하고 열전달 및 누설시험으로 설계 타당성을 확인하는 연구를 수행했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

액체수소 저장·운송 밸브 열관리 설계
진공자켓밸브 BOG 생성 산정 모델
BOG 배출장치 구조 설계
패킹 동결 방지 열전달 설계
컴팩트형 초저온 밸브 패키징
극저온 누설시험 기반 검증
누설방지 형상 최적화
초저온 배관 밸브 신뢰성 평가
안전릴리프밸브 성능 설계
수소산업 공정용 밸브 국산화 기술