압축천연가스(CNG) 내압용기 결함에 따른 안전성 평가 연구

Abstract

본 연구는 압축천연가스(CNG)용기의 4가지 Type별 특징, 고장원인 및 위험도와 국내·외 내압용기 검사제도와 안전관리 실태를 분석 정리하고 내압용기 제조단계 및 재검사 기준에 따른 외부결함시험과 유한요소해석을 통해 파괴압력 및 예상 피로 수명을 측정하였다. 결함원인에 가장 높은 영향을 받는 Type 2를 대상으로 내압용기재검사 결과 저부부식으로 불합격 판정을 받은 용기를 채취하여 반복가압시험을 하였으며, 그 결과 파괴압력은 555 bar로 결함부위가 아닌 몸통부위에서 파괴가 발생하였다. 또한 용기 외벽에 인위적인 결함을 만들고, 결함 정도의 차이를 두어 세 번의 외부결함시험을 시행한 결과, 모두 내압시험압력은 초과하였으나 결함이 가장 가혹한 세 번째 시험의 경우(내압용기 금속라이너 잔여두께 0.5mm) 파괴압력이 431 bar로 파열시험압력에 미치지 못하였고, 유한요소해석을 통해 사용수명이 짧아지는 것도 관찰할 수 있었다. 이러한 시험결과를 미루어 볼 때 상세정밀검사를 통해 용기 외관의 결함을 파악하고, 내압용기 파열사고의 주요인으로 꼽히는 열처리 결함(내부 결함) 의 발견을 위해 탈거 내압시험을 도입한다면 CNG 내압용기의 안전성 확보에 기여할 것으로 판단된다.