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pp.1-9
본 연구에서는 수소 자원의 활용도가 높아짐에 따라 수소 저장 용기의 내진 성능을 평가하기 위해 수소 저장 시설을 방문하여 현장 조사를 수행하였다. 외관 조사 중, 수조 저장 용기의 지지부에서 부식이 진행됨을 확인하였고, 이에 대한 대책안 으로 내부식성 재료인 CFRP로 대체하여 성능을 평가, 검증하였다. 이를 위해 현장 조사 결과를 바탕으로 상용 유한요소해석 프 로그램인 ABAQUS를 사용하였으며, 해석 결과 CFRP로 제작된 수소 저장 용기의 지지부는 강재 대비 약 12배 이상 뛰어난 성 능을 보였다. Hashin Damage Criteria를 기반으로 CFRP 지지부의 안전성 검토를 수행한 결과 최대 손상 지수가 0.065로 확인되 었다. 기초부 콘크리트의 경우, 쪼갬 및 휨 인장 응력에 대한 안전성을 검토하였으며, 허용 강도 대비 7~36%의 안전도를 보였 다. 이를 근거로 CFRP를 수소 저장 용기의 지지부에 적용하는 것은 합리적이며, 뛰어난 경제성을 보인다. 다만, 이러한 결과는 수치 해석에 의하므로 실규모 지진동 모사 시험을 통해 해석 모델의 신뢰성을 보충할 필요가 있다.
This study assessed the seismic performance of hydrogen storage vessels as hydrogen resource utilization is currently growing. During inspection, corrosion was detected at the support base of hydrogen storage vessels, necessitating a solution based on carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) as a corrosion-resistant alternative. Numerical analysis using ABAQUS revealed that the CFRP support base outperformed steel by a factor of more than 12. The Hashin Damage Criteria indicated a maximum damage index of 0.065 for the CFRP support base, demonstrating its safety. Safety assessments of the foundation concrete revealed safety margins ranging from 7% to 36% under shear and flexural tensile stress compared to the allowable strength. The use of CFRP in the support bases of hydrogen storage containers was deemed economically viable and practical. However, the study emphasizes the importance of validating the results through full-scale seismic simulation tests to improve the reliability of the analysis model. Although the findings are promising, they are based on numerical analysis and should be substantiated through empirical seismic testing to confirm the real-world applicability of the proposed CFRP support bases of hydrogen storage containers.
2. 현장 조사
2.1 조사 현장 선정 및 조사 결과
2.2 조사 현장의 문제점 및 대책안
3. 해석 모델 연구
3.1 Steel Tank 해석 모델 개발
3.2 FRP 복합재료 모델
3.3 하중 조건
4. 해석 결과
4.1 요소망 최적화 및 자립성 검토
4.3 지지부 성능 평가
4.4 기초부 콘크리트 안전성 검토
5. 결 론
감사의 글
REFERENCES
