DME 연료 적용을 위한 고무재료 및 고무호스의 안전성 평가 :An Evaluation on the Safety of Rubber Materials and Rubber Hoses for the Application of DME Fuel

구기태

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자료유형: 학위논문

저자정보: 구기태 (충북대학교, 충북대학교 대학원)

지도교수: 신창섭

발행연도: 2016

저작권: 충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2016

DME 연료 적용을 위한 고무재료 및 고무호스의 안전성 평가

구기태 안전공학과 2016.01 학위논문

2015

DME 전용차량용 충전시설의 고무재료 내가스성 성능평가 연구

구기태 , 김창종 , 최성준 외 3명 한국가스학회 학술대회논문집 2015.07 학술대회자료

2014

DME-LPG 혼합연료 적용 고무재료 내가스성 성능평가 연구

구기태 , 송보희 , 최성준 외 2명 한국가스학회 학술대회논문집 2014.11 학술대회자료

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DME는 세탄가가 높고 LPG와 유사한 물성 때문에 디젤차량 및 LPG, LNG와 같은 연료용으로 사용하는 방안에 대해 각 국가에서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이들 신규 연료가 시장에 도입될 경우에는 이들 연료의 수송, 저장수단, 인프라를 기존 연료시장의 인프라를 활용할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 가정?상업용, DME 연료 전용자동차 등의 사용, DME-LPG 혼합가스의 사용 관련 법률, 규격, 기준, 연료기준, 공급기기 및 사용기기에 쓰이는 고무재료 및 설비부품 안전성 등에 대한 국내의 연구 및 검토가 부족한 상태이다. 특히 고무재료는 소재 적으로 복잡한 물성을 내포하고 있어 현장에서 다양하고 많은 문제를 일으킴에도 불구하고 일어난 문제점의 근본적인 발생 원인에 대한 이해보다는 문제의 즉각적인 해소(제품 또는 부품의 교환)에 그치는 경우가 대부분으로 문제가 반복 또는
확대될 우려가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 논문에서는 기존 LPG 충전ㆍ저장시설의 설비 및 기기에 사용하고 있는 고무재료에 대한 혼합연료별 안전성 평가를 통해 DME-LPG 혼합연료별(DME 0wt%, DME 10wt%, DME 15wt%, DME20wt%) 고무재료 호환성 가능여부를 연구하고, DME 전용차량을 위한 충전시설의 고무재료 및 고압고무호스 등 안전성 확인에 대한 연구를 하고자 하였다.혼합연료에 따른 부피변화율을 비교한 결과 혼합연료별 혼합범위가 낮을수록 기준에 더욱 근접하는 것으로 보이고, 고무재료별, 부피변화율로 일정한 경향을 보이는 것으로 확인되었다. 모든 NBR 고무재료가 실험 군에서 KGS AA531기준을 충족하지는 않지만 DME-LPG 20wt% 이하에서 기준을 충족하였다. 가스투과율은 부피변화율과는 다르게 모든 NBR 고무재료가 기준을 충족하였고 이는 일반고압용 호스 내층 고무에 코팅되어있는 수지코팅막이 가스투과성에 큰 영향을끼침을 알 수 있었다.LPG용 압력 조정기 다이아프램 내가스성실험의 혼합연료에 따른 가스투과율을 비교한 결과 혼합연료별 고무재료들의 부피변화율이 일정한 경향을 나타내지 않았지만 투과 가스량이 모두 국내기준을 충족하는 것을 확인할 수 있었다. 다이아프램의고무재료를 비교한 결과 질량변화율이 서로 다르게 나타나는 것을 확인하였다.DME 100%, LPG 100%에 따른 오존열화측정실험 및 가스투과성실험 가소제 추출실험을 진행하였다. 실험결과 고압고무호스 내층은 일반용고압고무호스(측도관, 트윈호스)와는 다르게 수지코팅막이 코팅되어있지 않아 실험결과 LPG 100% 대비 DME 100% 가소제추출에 대한 수치상의 뚜렷한 경향성도 보이지 않았다. 두 연료 모두 가소제가 추출되는 것으로 확인되었으나 비 검사대상으로 분류된 고압고무3종(벌크로리호스, 로리호스, 디스펜서)은 별도의 기준이 마련되어 있지 않아 일반용 고압고무호스(측도관, 트윈호스) 뿐만 아니라 가스공급시설용 고압고무호스 3종(벌크
로리,로리,디스펜서)에 대한 수지코팅을 도입하여야 할 것으로 사료된다.

Since DME(Dimethyl ether) has a high cetane number and similar matter property as of LPG, many researches have been conducted by each country on how to use DME for diesel cars and for a fuel as LPG and LNG. There is an
advantage when these new fuels are introduced in the market, because the infrastructure of existing market can be used as a means of transportation, storage, and infrastructure for these fuels. However, there are inadequate
studies and reviews in Korea on the use of household, commercial, and DME fuel vehicles rules, standard, criteria, and fuel criteria regarding the use of DME-LPG blended gas and the safety of rubber materials and equipment parts used in instruments for supply and use.
Especially, rubber materials contain complicated material properties and cause many various problems on-site. The problems mostly end up being resolved immediately instead of being understood on the fundamental their fundamental cause, and thus there is a concern that the problems can be repeated or expanded. Therefore, this paper must study the compatibility of rubber materials for each DME-LPG blended fuel (DME 0wt%, DME 10wt%, DME15wt%, and DME 20wt%) through the safety evaluation of rubber materials used in the equipment and instrument of existing LPG charging and storage facilities, according to their usage environment.
In addition, the paper sought to examine and check the safety of the rubber materials and high pressure rubber hose in charging facilities for DME vehicles. The comparison on the rate of volume change according to the
blended fuel demonstrated that the lower the blending range of each blended fuel was the closer to the criteria the volume change. The study also confirmed that there was a consistent rate of volume change for each rubber
material. However, not all NBR rubber materials satisfied the KGS AA536 criteria in the experimental group, and DME-LPG 20wt% satisfied the criteria. On the other hand, the gas permeation rate of all NBR rubber materials met
the criteria unlike the rate of volume change. This showed that the resin film coated on the inner layer of general high pressure hose rubber. Next, the study compared the gas permeation rate according to the blended fuel of
diaphragm gas-proof experiment for LPG pressure regulator.
The result demonstrated that there was no consistent rate of volume change of rubber materials for each blended fuel and that gas permeation did not exceed standard. The comparison on the non-ingredient of diaphragm confirmed
the different rate of mass change. The study result also verified that the rubber materials of NBR in the experimental group for the elongation change exceeded
the KGS AA5316. Finally, the study compared the rate of mass change and the rate of tensile strength degradation according to DME 100wt% and LPG 100wt%.

#DME #연료적용 #고무재료 #고무호스

Ⅰ. 서 론 1
1. 연구배경 1
2. 연구의 필요성 및 목적 3
3. 연구동향 5
II. 이론적 배경 7
1. DME(Dimethyl ether) 7
2. 고무재료 선정방법 8
3. 고무호스 선정 19
III. 실 험 22
1. 혼합연료 고무 및 호스 부 실험 22
2. DME 전용차량 고무 및 고압고무호스 실험 24
3. 실험 방법 25
IV. 결과 및 고찰 28
1. DME-LPG 혼합연료 실험 28
1) 혼합연료별 내가스성 실험 결과 및 분석 28
2) 혼합연료별 호스 부 실험 결과 및 분석 32
3) LPG용 압력 조정기 다이아프램 성능평가 결과 및 분석 36
2. DME 전용 고무류 실험 44
1) 고압고무호스 호스 부 실험결과 및 분석 44
2) 고압고무호스 가소제 추출 실험 결과 47
V. 결론 53
참고문헌 55
국문요약 59

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