| 제목 |
FCEV 수소 재순환 시스템 공급 유량별 수치해석적 연구 |
| 분야 |
대체연료자동차 |
| 언어 |
Korean |
| 저자 |
이준호(자동차부품연구원), 노의동(유니크), 김현철(자동차부품연구원), 한상욱(자동차부품연구원), 신윤섭(자동차부품연구원), 이승범(유니크), 김성환(유니크) |
| Key Words |
Fuel Cell Electric Vehicle(FCEV, 연료전지자동차), Recirculation system(재순환시스템), Ejector(이젝터), Diffuser(디퓨저), Differential pressure(차압), Computational Fluid Dynamics(CFD, 전산유체역학) |
| 초록 |
수소연료전지자동차에서 수소재순환시스템은 스택에서 사용하고 남은 잉여 수소를 다시 스택으로 돌려보내주는 시스템으로 블로어를 사용하는 방법과 이젝터와 디퓨를 사용하는 방법이 있다. 블 로어를 사용하는 방법은 과거에 많이 사용하던 방법으로 블로어를 구성하는 모터와 제어기 등 추가 구성요소가 필요함으로 자동차 원가 상승 고장 시 수리가 어려운 단이 있었다. 이에 비해 이젝 터와 디퓨를 사용하는 방법은 구조가 단순하고 고장이 없는 방법으로 최근에 많이 용되는 방식 으로 알려져 있다. 수소재순환시스템은 스택을 통해 배출된 잉여 수소가 재순환 유로와 디퓨를 통해서 다시 스택으로 잘 공될 수 있게 하는 것이 목이므로 재순환 가스의 운동에지가 높을수록 원활히 스택이로 다시 이송된다 고 단할 수 있다. 운동에지는 내 유체의 압력 차이와 한 계를 가지므로 재순환시스템의 성능은 재순환 유로와 디퓨 끝단의 압력차의 크기로 성능을 평가한다. 이를 해 본 연구에서는 상용 산유체역 학 로그램인 STAR-CCM+를 이용하여 해석 연구를 진행하고, 수소 재순환 시스템의 성능 확인을 해 재순환 유로와 디퓨 끝단의 압력차를 비교하다. 유동해석은 정상상태 해석으로 압축성 유체를 포함한 이상기체를 작동유체로 사용하다. 이젝터 노즐을 통과해 나오는 Primary flow는 고압의 순수 기체를 작동유체로 사용하고, 재순환 유동인 Secondary flow는 고온의 수소·질소 혼합 기체를 작동유체로 사용하다. 모델 내의 난류 해석을 하여 k-w 난류 모델을 용 하고, 해석에 사용된 격자는 trimmed grid를 이용하여 모델별로 약 10만개 수의 격자를 생성하다. 해석결과 스택으로 공되는 체 수소 유량이 작은 조건에서는 해석 결과가 시험 결과의 오차가 없어 신 뢰성이 매우 높다고 단되었고, 고 유량 조건에서는 해석결과가 시험결과 비 최 12% 더 높은 것으로 나 타났다. 하지만 일반인 수소연료지 자동차의 실 주행 조건은 유량 조건임을 고려하고, 시험과 해석 결 과의 킹 상이 유사한 형태로 나타나 본 연구에서의 해석결과는 신뢰성이 매우 높은 결과라 판단된다. |
| 원문(PDF) |
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