액화수소 충전 및 슬로싱 모델 개발 연구

초록

수소는 그린 뉴딜 국가 정책에 부합하는 에너지원으로 저장·충전·활용 분야에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 액화수소는 기체수소 대비 밀도가 높고 대용량 적재가 용이하기 때문에 국내에서는 액화수소로 구동되는 기관차를 정부출연연구소를 중심으로 개발하고 있다. 본 연구에서는 액화수소의 충전 및 슬로싱 현상을 분석하기 위한 모델 개발을 수행하였다. Mixture 모델과 VOF 모델을 이용하여 충전 현상을 비교하였다. 해석 결과 VOF 모델의 경우 mixture 모델보다 액화수소의 유동특성 및 증발에 따른 다양한 모멘텀 거동이 잘 구현되는 것을 확인하였다. VOF 모델을 적용한 슬로싱 해석은 액화수소의 낮은 밀도와 점성계수로 인해 급격한 계면 변화가 일어나는 현상이 확인되었다. 본 연구를 기반으로 액화수소 기관차용으로 개발되는 저장탱크의 충전 및 슬로싱 효율을 높일 수 있는 연구를 수행할 예정이다.