DME-LPG 혼합연료 안전성-DME의 제조, 보급, 사용 활발-2010년 석유소비량의 10%...

Institute of Gas Safety R&D, Korea Gas Safety corporationInstitute of Gas Safety R&D, Korea Gas Safety corporation Energy Safety Research TeamEnergy Safety Research Team 1

DME-LPG 혼합연료

안전성

한국가스안전공사Korea Gas Safety corporationKorea Gas Safety corporation

가스안전연구원Institute of Gas Safety R&DInstitute of Gas Safety R&D

2009.7.17

김 영 규

Energy Safety Research TeamEnergy Safety Research Team


Ⅰ

DME 연구동향

Ⅱ

DME-LPG 가스용품

적용시험

Ⅲ

DME-LPG 고무금속

재료시험

Ⅳ

DME-LPG 혼합가스

폭발시험

Ⅴ

DME-LPG 저장탱크

위험성

평가

Ⅵ

활용방안

및

기대효과


Ⅰ. DME 연구동향


국 내 중 국

DME실용화

일 본 인 도

-

DME 품질기준(KGS code)

-

DME-LPG

자동차

연구- DME-LPG 혼합연료

실증

연구(기준개발

중)

- DME의

제조, 보급, 사용

활발- 2010년

석유소비량의

10% 대체- 석탄을

활용한

DME생산

기술개발

- DME 연료

실용화

전용

실증시험연구

완료(2002년-2004년)- DME 연료

실용화

기반

실증시험

연구- DME 연료

표준사양서

확립

연구

- 연간

150만

톤

생산

규모의DME Plant 건설

중-

BP, IOCL, GAIL, IPP

DME 연구동향


DME 연료

실용화

보급촉진

연구

수행

LP가스와의

혼합사용

가능성에

대한

기술적

검증

가정·업무용

소비기기

및

공급기기에

LPG-DME(20wt%) 혼합가스

적용

가능성

검증

고압가스보안법

적용

DME 연구동향-일본

가정·상업용

기기의

DME 적용

(일본) 가정·상업용

기기의

DME 적용

(일본)


DME

연구동향-중국

DME 승용차

및

버스

운행(100% DME 사용)

산동성

지우타이화공

등

DME 제조공장

추가

건설

현재

연간

15만

톤

생산

중/ 2012년까지

500만

톤

보급

계획

현재

DME 생산량의

90%를

LPG와

혼합하여

일반

가정용으로

사용

DME-LPG 혼합연료(최대

20%)를

LP가스기기의

구조변경

없이

사용

DME 플랜트

(중국, ENN)DME 플랜트

(중국, ENN) DME 승용차

(중국, Jiutai)DME 승용차

(중국, Jiutai) City Bus (중국, Jiaotong)City Bus (중국, Jiaotong)


DME 연구동향-KGS

DME-LPG 및

DME 연료

적용의

가스용품

및

시설의

안전성

평가를

통한

안전성

확보와

안전기준

개발

및

제도화

추진

DME-LPG 및

DME 연료

적용의

가스용품

및

시설의

안전성

평가를

통한

안전성

확보와

안전기준

개발

및

제도화

추진

DME-LPG 혼합연료

실증시범사업의추진을

위한

안전기반

제공

가정용

LPG 사용시설의DME-LPG 적용의

안전성

연구

상업용

LP가스용품의DME-LPG 적용의

안전성

연구

DME-LPG 탱크로리및

소형저장탱크의안전성

연구


DME

산업활용

분야

현재

DME는

화장품이나

스프레이

추진제

등으로

주로

사용되고

있음

미래에는

발전용, 수송용, 가정·상업용, 연료전지

연료

등

활용

가능

발전기 구역형

전기사업 Fuel Cell

DME-FCVIndustrial Fuel Home-use DME Station

Diesel Engine CarDME

Future


Power Generation 0-100%

Cooking 15-20% wt

SI Engines 15-20%wtDiesel Engines 30-40%wt

DME-LPG Mixtures100% DME 100% LPG

※ “DME Opportunities in LP Gas Markets”, 2nd International DME Conference, 2006.05

DME

연료이용

범위


Ⅱ.


적용시험



적용시험

가정용

DME-LPG 실험장치

구성도가정용


구성도 제조사별

연소시험제조사별

연소시험

가스용품

적용시험가스용품

적용시험혼합비율별

연소시험혼합비율별

연소시험DME-LPG 안전성

연구

실험동DME-LPG 안전성

연구

실험동



적용시험

상업용


구성도상업용


구성도 상업용

가스용품

적용시험상업용

가스용품

적용시험

주물연소기

연소시험주물연소기

연소시험업무용

대형연소기

연소시험업무용

대형연소기

연소시험



적용시험

가스레인지

성능시험

가스소비량

열효율

배기가스

무풍연소상태

전기점화성능

소화안전장치작동성능

가스보일러

성능시험

가스소비량

열효율

배기가스

가정용

DME-LPG 적용

시험항목

경년변화에

따른

가스용품

성능시험 압력조정기

퓨즈콕

경년변화에

따른

혼합가스

농도분석

시험

혼합비율별

경년변화에

따른

고무재료

침지시험

인장강도

무게부피변화

상업용

DME-LPG 적용시험항목

탱크로리·소형저장탱크의DME-LPG 적용

시험항목

주물연소기

성능시험

가스소비량

배기가스

업무용대형연소기

성능시험

가스소비량

배기가스


폭발시험

DME-LPG 고무·금속

재료시험


위험성

평가펵


구 분 적 용 규 격

가스보일러

KS B 8101 가스

연소

기기의

시험

방법

KS B 8109 가스

온수

보일러

KS B 8127 콘덴싱

가스

온수

보일러

KGS A 101 강제배기식

및

강제급배기식

가스온수보일러

제조의

시설ㆍ기술ㆍ검사

기준

연소기

KS B 8101 가스

연소

기기의

시험

방법

KS B 8114 가스레인지

KGS AB331 가스레인지

제조의


기준

KGS AB338 가스사용

업무용대형연소기

제조의


기준

KGS AB337 가스용

주물연소기

제조의


기준

압력조정기 KGS AA434 일반용

액화석유가스

압력조정기

제조의


기준

퓨즈콕 KGS AA334 가스용

콕

제조의


기준

용기용밸브 KGS AA315 액화석유가스용

용기밸브

제조의


기준


적용시험


종류

LPG용기 고압호스 압력조정기 가스미터 퓨즈콕 저압호스 가스레인지

시험항목

육안검사

기밀시험

육안검사 육안검사

기밀시험

성능시험

육안검사

기밀시험

육안검사

기밀시험

성능시험

육안검사 육안검사

성능시험

적용가스 Propane 80% -

DME 20%

시험횟수1. 가스용품

성능시험

: 2회

실시(연소시험

전

1회, 연소시험

후

1회)

2. 가스연소기

성능시험

: 4회

실시(매

250시간

연소시험

후)

시험기준 KS 또는

KGS Code

시험기간 약

800시간


적용시험



적용시험

가스레인지

성능시험가스소비량, 열효율, 무풍연소상태, CO농도, 안전장치작동시험

등

가스레인지

성능시험가스소비량, 열효율, 무풍연소상태, CO농도, 안전장치작동시험

등

가정용

연소기

성능시험

장치가정용

연소기

성능시험

장치 상업용

연소기

성능시험

장치상업용

연소기

성능시험

장치


LPG(80%)-DME(20%)

혼합연료를 가정·상업용

연소기에

적용시험

결과

대부분

시험항목의

성능기준

도달

열효율은

특정

제품의

보완

필요


적용시험

연소기

성능시험

1. 가스소비량

2. 무풍연소상태

3. CO 농도

4. 전기점화성능

5. 안전장치작동

6. 열효율



적용시험

LPG(80%)-DME(20%) 혼합연료

연소시간에

따른

열효율

시험결과

특정

제조사

시료에서

기준미달의

현상을

보임

불꽃

화염

등의

그

외

성능상의

문제점은

없음

LPG 100%에서의

열효율

기준치(KS

및

KGS 코드) : 40%

가스레인지

연소시간에

따른

열효율

측정결과

예



적용시험

압력조정기

성능시험

시험항목

: 조정압력시험, 폐쇄압력시험, 안전장치

작동시험, 기밀시험

압력조정기

성능시험

시험항목

: 조정압력시험, 폐쇄압력시험, 안전장치

작동시험, 기밀시험

압력조정기

성능시험

장치압력조정기

성능시험

장치

압력조정기

성능시험압력조정기

성능시험

압력조정기

시험대상압력조정기

시험대상



적용시험

퓨즈콕

성능시험유량시험, 회전력시험, 과류차단성능시험, 기밀시험

퓨즈콕

성능시험유량시험, 회전력시험, 과류차단성능시험, 기밀시험

기밀시험기밀시험

과류차단성능시험과류차단성능시험

회전력시험회전력시험

퓨즈콕

성능시험

대상퓨즈콕

성능시험

대상

퓨즈콕

성능시험

장치퓨즈콕

성능시험

장치



적용시험

LPG(80%)-DME(20%)

혼합연료를

500시간

연소후

가스용품에

적용시험

결과

500시간

전후로

성능

변화가 거의 없음

압력조정기

성능시험

1. 조정압력시험

2. 폐쇄압력시험

3. 기밀시험

4. 안전장치

작동시험

퓨즈콕

성능시험

1. 유량시험

2. 회전력시험

3. 기밀시험

4. 과류차단성능시험



적용시험

용기용밸브

성능시험

장치

시험

대상성능시험

실험일시 2008. 12. 2009. 04.

시료 기밀시험 0 시간 5개월

Propane 100%1. 기상 적합 적합

2. 액상 적합 적합

DME 15%Propane 85%

1. 기상 적합 적합


DME 20%Propane 80%



DME 25%Propane 75%



용기용밸브

성능시험

시험항목

: 육안검사, 기밀시험

용기용밸브

성능시험

시험항목

: 육안검사, 기밀시험



적용시험

보일러

성능시험장치

구성도보일러

성능시험장치

구성도 보일러

성능시험

장치보일러

성능시험

장치

열교환

시스템열교환

시스템DME-LPG 적용실험DME-LPG 적용실험



적용시험

구분 시험항목Reference 연소

초기 연소

500hr

LPG 100% LPG 80%_DME 20% LPG 80%_DME 20%

일반가스보일러

열효율(%) 82.09 82.04 82.00

가스소비량(kW) 15.75 15.37 15.28

CO(%) 0.0162 0.0169 0.0128

콘덴싱가스보일러

열효율(%) 86.89 86.78 86.29

가스소비량(kW) 15.57 15.38 15.42

CO(%) 0.0142 0.0109 0.0102

LPG(80%)-DME(20%) 혼합연료로

보일러를

500시간

연소시험한

결과

열효율

및

가스소비량의

변화는

큰

차이가

없음

CO농도의

발생은

시간경과후

약간

감소하는

경향을

보임


Ⅲ.


재료시험


농도실험용

액레벨

용기제작

GC HP 5890


재료시험

DME-LPG 혼합가스를

상온에서

5개월간

경과후

용기의

상단, 중단, 하단에서

혼합가스

채취

성분분석

결과

0.9% 이내의

농도차를

보임

Propane 80% : DME 20%



재료시험

횟수 시험기간 시험가스 비고

3회

침지전

수

행

중

5주후

Propane 100%

Propane 85%, DME 15%



10주후

Propane 100%




고무재료

특성시험시험항목

: 무게변화, 두께변화, 인장강도

등

고무재료

특성시험시험항목

: 무게변화, 두께변화, 인장강도

등

고무시편

시험대상고무시편

시험대상

고무부품

시험대상고무부품

시험대상인장강도

시험장치인장강도

시험장치


0

50

100

L100 D20+L80 D30+L70 D100

혼합연료

Hardness

NBR SBR VMQ VITON EPDM

FKM PTFE SBR NBR VMQ


재료시험

1. NBR (LPG 100% 경도

기준)

·DME20 및

DME 30% 혼합연료

사용

시

최대경도편차

1%

·DME 100%에서

최대경도편차

2%

·DME의

영향이

크게

없는

것으로

판단

2. SBR·육안상

크게

부풀어

오름

3. EPDM (LPG 100% 경도

기준)

·DME 30% 혼합연료

최대경도편차

7.32%

4. VMQ (LPG 100% 경도

기준)


최대경도편차

-7%

5. VITON (LPG 100% 경도

기준)

·모든

혼합연료에

대해

최대경도편차

2%

·거의

영향을

받지

않는

것으로

판단

1. NBR (LPG 100% 경도

기준)

·DME20 및

DME 30% 혼합연료

사용

시

최대경도편차

1%

·DME 100%에서

최대경도편차

2%

·DME의

영향이

크게

없는

것으로

판단

2. SBR·육안상

크게

부풀어

오름

3. EPDM (LPG 100% 경도

기준)


최대경도편차

7.32%

4. VMQ (LPG 100% 경도

기준)


최대경도편차

-7%

5. VITON (LPG 100% 경도

기준)

·모든

혼합연료에

대해

최대경도편차

2%

·거의

영향을

받지

않는

것으로

판단

고무재료

발표자

프레젠테이션 노트

모든 고무판재, O-ring은 DME가 혼합된 연료에서 사용되었을 때 경화현상을 보임 다른 혼합연료 보다 DME30%/LPG70 일 때의 경도 편차가 크게 나타남


NBR Viton Silicon

0

50

100

L100 D20+L80 D30+L70 D100

혼합연료

Hardness

Silicone

NBR

VITON


재료시험

1. VITON·각

혼합연료에

대한

최대경도편차

1%내외

·가장

좋은

반응을

보임

2. NBR·DME20% 혼합연료

최대경도편차

9.4%

·DME30% 혼합연료

최대경도편차

10.12%

·DME100% 에서

최대경도편차

12.65%

·경도편차가

아주

크지는

않음

3. VMQ·DME20% 혼합연료

최대경도편차

5.1%


최대경도편차

22.79%

·DME100% 에서

최대경도편차

20.58%

·혼합비율에

따른

경도편차가

크게

변화

1. VITON·각

혼합연료에

대한

최대경도편차

1%내외

·가장

좋은

반응을

보임

2. NBR·DME20% 혼합연료

최대경도편차

9.4%


최대경도편차

10.12%

·DME100% 에서

최대경도편차

12.65%

·경도편차가

아주

크지는

않음

3. VMQ·DME20% 혼합연료

최대경도편차

5.1%


최대경도편차

22.79%

·DME100% 에서

최대경도편차

20.58%

·혼합비율에

따른

경도편차가

크게

변화

고무오링

발표자


고무판재 경도편차 값 비교 EPDM > SBR > NBR > VMQ > VITON O-ring 경도편차 값 비교 실리콘 > NBR > VITON 가장 우수한 것은 VITON 재질


동 황동 강 SST

금속

재료

특성

시험

결과

•

경도시험

시료

시료를

60일간

침지경과

-

LPG 100%

-

DME 20%-LPG 80%

-

DME 30%-LPG 70%

-

DME 100%

2. 혼합비율별

경도변화

최대편차

-

동

: 3%

-

강

: -2%

-

황동

: 8~11%

-

SST: -2~16%

•

경도시험

시료

시료를

60일간

침지경과

-

LPG 100%

-

DME 20%-LPG 80%

-

DME 30%-LPG 70%

-

DME 100%

2. 혼합비율별

경도변화

최대편차

-

동

: 3%

-

강

: -2%

-

황동

: 8~11%

-

SST: -2~16%

발표자


1. 연강 : 경도값 HRB 56~105 2. 동 : 경도값 HRB 50~100 2. 황동(C3604B) KS B 5101에서 경도값 HV 80 이상 3. SST KS B 3706 HV 188 이상 금속시편을 혼합연료에 침지한 후 실시한 경도시험 결과 금속의 경도 수치가 모두 허용수치에 포함 시험 대상 금속 재료의 혼합연료에 60일간의 침지 시엔 절삭성과 경도의 안전성은 좋음 금속은 물러지는 결과로 나타남


Ⅳ.


폭발시험



폭발시험

폭발실험

장치

구성도폭발실험

장치

구성도 DME–LPG 폭발실험

장치DME–LPG 폭발실험

장치



폭발시험

화염속도: DME 증가량에

따라

증가

DME 100% : 최대화염속도(=15.7m/s)

LPG 100% : 최소화염속도(=12.6m/s)

LPG와

DME 20%의

화염속도는

비슷한

경향

보임

화염속도: DME 증가량에

따라

증가

DME 100% : 최대화염속도(=15.7m/s)

LPG 100% : 최소화염속도(=12.6m/s)

LPG와

DME 20%의

화염속도는

비슷한

경향

보임

화염전파거동

장애물

도착시간

:

DME 100% (22ms) > LPG(30ms)

벤트

시간

:

DME 100% (30ms) > LPG(38ms)

LPG와

DME 20%의

장애물

도착

및

화염벤트

시간

유사

화염전파거동

장애물

도착시간

:

DME 100% (22ms) > LPG(30ms)

벤트

시간

:

DME 100% (30ms) > LPG(38ms)

LPG와

DME 20%의

장애물

도착

및

화염벤트

시간

유사


Ⅴ.


위험성

평가


①1. 충전부에서의

누출1. 충전부에서의

누출

②

2. 펌프에서의

가스누출2. 펌프에서의

가스누출

③

3. 탱크에서의

가스누출3. 탱크에서의

가스누출

④

4. 유량계에서의

가스

누출4. 유량계에서의

가스

누출

⑤

5. 플렉시블

호스

및

호스릴에서의가스누출

5. 플렉시블

호스

및

호스릴에서의가스누출

⑥

①

이충전부

②

펌프류

③

탱크부

④

유량계

⑤ 고압호스류

⑥

연결부

①

이충전부

②

펌프류

③

탱크부

④

유량계

⑤ 고압호스류

⑥

연결부


위험성

평가


Ⅵ.

활용방안

및

기대효과


DME-LPG 가정·상업용

가스용품

및

시설의

안전성

확보

DME-LPG 탱크로리

및

소형저장탱크에

대한

안전성

확보

DME 사용보급을

위한

수요기반

근거

마련으로

업계의

사업화

촉진

가스용품과

사용시설의

대국민

안전사용

확보로

실용화

및

보급

확대


및

사용시설의

국내

기술기준(Code)에

활용

DME-LPG 저장설비

및

이용설비의

국내

기술기준(Code)에

활용

기술적

측면

정책적

측면

산업·경제적측면

활용방안

및

기대효과


Date post:	15-Jul-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	2 times
Download:	0 times

DME-LPG 혼합연료 안전성-DME의 제조, 보급, 사용 활발-2010년 석유소비량의 10%...

Documents