KR101113784B1

KR101113784B1 - 금속용기 내압성 실험장치 및 그 실험장치를 이용한 금속용기 내압성 실험방법

Info

Publication number: KR101113784B1
Application number: KR1020090104753A
Authority: KR
Inventors: 백운봉; 유권상; 박종서; 허용학
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2012-02-27
Also published as: KR20110048090A; US20120227467A1; JP5632480B2; WO2011052926A3; WO2011052926A2; JP2013509579A

Abstract

본 발명은 고압축 상태에서 기체를 저장하는 금속용기의 사용 전에 내압성을 실험하는 장치와 그 장치를 이용하여 금속용기의 내압성을 실험하는 방법에 대한 것이다. 보다 구체적으로 내압성 실험 대상이 되는 금속용기; 금속 용기 내부에 설치되고, 내부에 액체가 채워진 탄성튜브; 탄성튜브 내에 압력을 가함으로써 탄성튜브를 팽창시키는 가압수단; 금속용기 내부에 채워지고, 탄성튜브의 팽창에 의해 금속용기 내부에 압력을 가하게 되는 기체; 및 금속용기 내부의 압력을 측정하는 압력측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치이다.

금속용기, 내압성, 탄성튜브, 가압수단, 수소, 압력측정기, 제어부, 차단장치

Description

금속용기 내압성 실험장치 및 그 실험장치를 이용한 금속용기 내압성 실험방법{Pressure-Resistant Test Device and Pressure-Resistant Test Method of Metallic Container}

본 발명은 고압축 상태에서 기체를 저장하는 금속용기의 사용 전에 내압성을 실험하는 장치와 그 장치를 이용하여 금속용기의 내압성을 실험하는 방법에 대한 것이다. 보다 구체적으로 액화수소 저장용 금속용기에 대해 소량의 기체(특히 수소 기체)를 사용하여 내압성을 실험할 수 있는 장치 및 방법이다.

기체는 많은 부피를 차지함으로 이송이나 운반을 하는 경우 액화기체용 금속용기에 저장하게 되다. 기체를 액화하기 위해서는 고압축을 하여 기화점을 높이게 된다. 따라서, 액화기체용 금속용기는 높은 압력에서 변형을 일으키지 않을 정도의 높은 내압성이 요구된다.

또한, 기체 특히 수소의 경우 금속과 반응하여 수소취화(수소취화란 수소분자가 금속분자 사이를 지나가면서 금속분자 사이의 거리를 증가시켜 강도를 저하시키는 것을 의미함)를 일으키기 때문에 수소 저장용(예를들어, 수소연소전지, 수소연료전지, 수소배관) 금속용기는 이러한 수소에 대해 수소취화성이 낮아야한다. 금 속용기가 고압력에서 변형되거나 수소취화가 생기는 경우, 취성증가로 금속용기가 파손되어 폭발의 위험이 있다.

따라서, 금속용기의 내압성 실험은 매우 중요하다. 액화기체 저장용 금속용기의 내압성 실험은 금속용기 내에 액체를 채우고 가압수단에 의해 금속용기 내부에 주입액체를 주입하여 어느 정도의 압력에 금속용기가 변형을 일으키는 지를 실험하게 된다. 도 1a는 금속용기(50)에 액체(20)를 채우고 가압수단(200)에 의해 주입액체(210)를 주입하는 종래 액체식 금속용기 내압성 실험장치(10)의 단면도를 도시한 것이다. 또한, 도 1b는 도 1a의 액체식 금속용기 내압성 실험장치(10)에서 가압수단(200)에 의해 주입액체(210)가 주입되어 금속용기(50) 내에 압력이 가해진 상태를 도시한 것이다.

그러나, 금속용기에 액체(20, 예: 물)를 채우고 내압성 실험을 하는 경우, 어느 정도의 압력에서 금속용기(100)가 변형을 일으키게 되는지 분석, 측정이 가능하나, 기체(특히 수소)에 대해 금속용기(100)가 어느 정도의 기체취화성이 있는지 에 대해서 알 수가 없다. 따라서, 실제 사용 상에서 기체취화에 의해 금속용기가 파손될 위험이 존재하는 지에 대해 알 수 없는 문제가 있다.

또한, 도 2는 실제 사용 환경에서와 같이, 금속용기(100) 내에 기체(40)를 채워 가압수단(200)으로 금속용기(100) 내부에 주입액체(210, 또는 주입기체)를 주입하여 내압성 실험을 하는 종래의 기체식 내압성 실험장치(30)의 단면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 실험장치의 경우, 내압성 실험에서는 폭발성이 있는 기체(40, 특히 수소)에 대해 총량의 규제를 받고 있기 때문에, 기체를 이용하여 실험 하기 어려운 문제점을 가지게 된다. 또한, 실험 중 하자가 있는 금속용기(100)의 경우, 폭발에 위험성을 가지고 있는 문제가 있다. 따라서, 실험에 사용되는 기체의 양을 규제범위 내로 제한하면서, 실제 사용 태양처럼 기체(40)를 금속용기(100) 내부에 접촉시키고, 원하는 압력을 가하면서 실험할 수 있는 금속용기 내압성 실험장치가 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 폭발위험성이 높은 기체를 소량만 사용하면서도 실제 사용 형태와 동일한 환경을 조성하여 기체저장용 금속용기의 내압성을 실험할 수 있게 된다.

따라서, 대형 금속용기 내부 전체에 수소기체를 채우고 내압성 실험을 하는 경우, 폭발의 위험성이 있으나, 본 발명은 금속용기 내부에 탄성튜브를 설치하고, 탄성튜브가 설치되지 않은 나머지 공간에 소량의 수소를 채우기 때문에 폭발의 위험을 해결하게 된다.

또한, 소량의 수소기체를 사용하더라도, 실제 사용 조건과 동일하게 금속용기에 압력을 가할 수 있고, 금속용기가 수소기체에 의해 어느 정도 수소취화가 일어나는 지를 실험할 수 있게 된다.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 목적은, 내압성 실험 대상이 되는 금속용기; 금속 용기 내부에 설치되고, 내부에 액체가 채워진 탄성튜브; 탄성튜브 내에 압력을 가함으로써 탄성튜브를 팽창시키는 가압수단; 금속용기 내부에 채워지고, 탄성튜브의 팽창에 의해 금속용기 내부에 압력을 가하게 되는 기체; 및 금속용기 내부의 압력을 측정하는 압력측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치로서 달성될 수 있다.

기체는 수소인 것을 특징으로 할 수 있다.

금속용기는 수소 저장용 금속용기인 것을 특징으로 할 수 있다.

가압수단은 탄성튜브 내부에 주입액체를 주입함으로써 탄성튜브를 팽창시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

탄성튜브는 고무튜브, 고분자 탄성체인 것을 특징으로 할 수 있다.

가압수단은, 탄성튜브 내로 주입되는 주입액체가 저장된 가스 탱크와 주입액체를 압축하고, 탄성튜브 내로 주입액체를 주입하기 위한 압력을 제공하는 압축기 및 압축기와 탄성튜브를 연결하는 주입관을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

주입액체는 불가연성이고, 가스탱크, 압축기, 주입관 및 탄성튜브와 반응하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.

압축기의 압력은 150~250Mpa인 것을 특징으로 할 수 있다.

압축기를 제어하여 금속용기 내의 압력을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

금속용기 외부에 연결되어 금속용기의 상태를 측정 및 관찰하는 측정수단을 거 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

측정수단과 결합되어 기체의 압력에 의한 금속용기의 변형율 및 기체취화율을 연산 및 분석하는 디텍터를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

주입액체의 주입을 차단하고, 배출구를 구비하여 탄성튜브 내에 주입액체를 배출시키는 차단장치를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

제어부는 디텍터에서 연산된 변형율이 기 설정된 임계변형율이상인 경우 또는 기체취화율이 기 설정된 임계기체취화율 이상인 경우, 차단장치를 작동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 카테고리로서, 본 발명의 목적은, 금속용기 내압성 실험방법에 있어서, 내압성 실험의 대상이 되는 금속용기에 기체를 투입하고, 액체가 저장된 탄성튜브를 금속용기 내에 설치하는 단계; 탄성튜브와 가압수단을 연결하고, 가압수단에 의해 탄성튜브 내부로 주입액체가 주입되어 탄성튜브가 팽창되는 단계; 금속용기 내에 존재하는 기체가 압축되어 금속용기 내부의 압력이 증가하는 단계; 및 압력 측정기에 의해 금속용기 내부 압력을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험방법으로 달성될 수 있다.

기체는 수소이고, 금속용기는 수소 저장용 금속용기인 것을 특징으로 할 수 있다.

팽창단계는, 가스 탱크 내에 저장된 주입액체를 압축기로 압축하여 주입관을 통해 탄성 튜브 내로 주입하는 것을 특징으로 할 수 있다.

제어부에 의해 압축기를 제어하여 금속용기 내의 압력을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

측정단계는, 금속용기 외부에 연결된 측정수단을 통해 금속용기를 측정 및 관찰하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

측정수단에 연결된 디텍터로 기체의 압력에 의한 금속용기의 변형율 및 기체에 의한 기체취화율을 연산 및 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

제어부는 디텍터에서 측정한 변형율이 기 설정된 임계변형율 이상이 되는 경우 또는 기체취화율이 기 설정된 임계기체취화율 이상이 되는 경우, 차단장치를 작동시켜 주입액체의 주입을 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 폭발위험성이 높은 기체를 소량만 사용하면서도 실제 사용 형태와 동일한 환경을 조성하여 기체저장용 금속용기의 내압성을 실험할 수 있는 효과를 가지게 된다.

따라서, 대형 금속용기 내부 전체에 수소기체를 채우고 내압성 실험을 하는 경우, 폭발의 위험성이 있으나, 본 발명은 금속용기 내부에 탄성튜브를 설치하고, 탄성튜브가 설치되지 않은 나머지 공간에 소량의 수소를 채우기 때문에 폭발의 위험을 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 소량의 수소기체를 사용하더라도, 실제 사용 조건과 동일하게 금속용기에 원하는 압력을 가할 수 있고, 동시에 금속용기가 수소기체에 의해 어느 정도 수소취화가 일어나는 지를 실험할 수 있는 장점이 있다. 본 발명은 가압수단을 직접 금속용기에 연결하여 가압하는 방식이 아닌, 금속용기 내부에 탄성튜브를 설치하여 탄성튜브 내부에 주입액체를 주입함으로써 금속용기 내부의 압력을 증가시키기 때문에 보다 안전하게 실험이 가능하다는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 실시간으로 금속용기 내부의 압력을 측정하고, 금속용기의 압력을 조절할 수 있기 때문에 금속용기 종류에 구속되지 않고, 실험이 가능하 다는 장점이 있다. 또한, 탄성튜브는 저비용으로 금속용기에 설치할 수 있으므로 경제적 관점에서 널리 사용될 수 있다는 효과가 있다. 탄성튜브의 설치는 금속용기의 형태, 재질 및 종류와 무관함으로 어떠한 금속용기도 본 발명에 의해 내압성 실험이 가능하여 실시범위가 넓다는 장점을 가진다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

<금속용기 내압성 실험장치의 구성>

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 금속용기 내압성 실험장치(100)의 구성에 대해 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속용기 내압성 실험장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속용기 내압성 실험장치(100)는 측정 대상이 되는 금속용기(50), 액체(20)가 채워진 탄성튜브(300)와 탄성튜브(300) 내로 주입액체(210)를 주입하는 가압수단(200) 및 금속용기(50) 내의 압력을 측정하는 압력측정기(400)를 포함한다.

내압성 측정 대상이 되는 금속용기(50)는 형태의 제한이 없고, 실제 사용태양으로 제작된 금속용기(50) 자체를 사용하게 된다. 금속용기(50)는 액화기체 저장용 금속용기(50)에 해당한다. 따라서, 금속용기(50) 내에는 실제 사용태양에서, 고압축 상태로 저장되는 기체(40)를 채우게 된다. 실시예에서는 금속용기(50)는 수소저장용 금속용기(50)이고, 금속용기(50)에 채워지는 기체(40)는 수소가 된다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 수소가 채워진 금속용기(50) 내부에 탄성튜브(300)를 포함하고 있다. 따라서, 탄성튜브(300)의 외부와 금속용기(50)의 내부공간 사이에 수소기체가 구비되게 된다. 이러한 내부공간에 구비된 수소기체의 양은 내압성 실험에서 제한받고 있는 최대 수소기체 양 이내에 해당한다. 수소는 압축성은 좋으나, 실험중 폭발위험이 존재하기 때문에, 실험 중 수소의 양을 제한하고 있다. 따라서, 본 발명은 금속용기(50) 내부에 탄성튜브(300)를 구비함으로써 적은 수소 양으로 실제 사용태양과 동일한 환경에서 내압성 실험을 할 수 있게 된다.

또한, 탄성튜브(300) 내에는 액체(20)가 채워져 있다. 제 1 실시예에서는 물을 사용하였고, 탄성튜브(300)와 탄성튜브(300) 내로 주입되는 주입액체(210)와 반응하지 않는 액체(20)라면 종류에 제한은 없다. 다만, 압축성이 낮은 액체(20)를 사용하는 것이 바람직하다. 탄성튜브(300)는 탄성력을 가진 재질이고, 주입액체(210) 주입에 따른 압력에 대해 큰 내구성을 가진 재질을 사용하여야 한다. 예를 들어, 고무튜브, 고분자 탄성물질(PDMS), 폴리우레탄, 그 밖에 이들의 결합 등으로 구비될 수 있다. 내압성이 크고, 탄성력을 가진 재질이라면 그 종류에 제한은 없다.

그리고, 탄성튜브(300)의 내부에 압력을 가하여 탄성튜브(300)를 팽창시키는 가압수단(200)을 구비한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가압수단(200)은 금속용기(50) 외부에 구비되고, 탄성튜브(300) 내부로 주입액체를 주입하게 된다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속용기 내압성 실험장치(100)에서 가압수단(200)에 의해 탄성튜브(300)가 팽창된 상태를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가압수단(200)은 탄성튜브(300) 내부로 주입액체(210)를 주입하게 된다. 탄성튜브(300)와 가압수단(200) 사이에는 액체(20)의 유출 또는 금속용기(50) 내의 기체(40)가 유입되는 것을 방지하기 위해 가스켓(미도시), 실링 또는 오링 등이 설치될 수 있다. 또한, 주입관(220)과 금속용기(50)가 결합된 부분에도 가스켓(미도시), 실링 또는 오링 등이 설치될 수 있다.

가압수단(200)은 펌프(230)로 구성되고, 주입액체(210)는 탄성튜브(300)와 탄성튜브(300) 내에 채워진 액체(20)와 반응하지 않는 물질이라면 제한이 없다. 주입액체(210)의 주입으로 탄성튜브(300)는 팽창하게 된다. 탄성튜브(300)를 팽창시킬 수 있다면 가압수단(200)에 의해 주입되는 것은 주입액체(210)로 한정되지는 않고, 주입기체를 주입하는 것도 가능하다. 주입기체를 사용하는 경우, 가압수단(200)은 압축기로 구성된다. 그러나, 주입기체의 경우 부피가 크고 무게가 적은 장점이 있으나, 탄성튜브(300) 내에 액체와 주입기체의 밀도 차가 생겨 균일하게 팽창하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 주입액체(210)는 탄성튜브(300) 내에 존재하는 액체(20)와 동일한 물질인 것이 바람직하다.

탄성튜브(300)의 팽창으로 금속용기(50) 내에 채워진 수소는 압축되게 된다. 따라서, 금속용기(50) 내의 압력(P)은 증가하게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 수소의 압축으로 금속용기(50)는 압력(P)을 받게되고, 이러한 압력(P)은 실제 사용태양과 동일하게 금속용기(50)의 내면이 수소와 접촉된 상태에서 작용됨을 알 수 있다. 따라서, 금속용기(50)가 어느 정도 압력(P)에서 변형을 일으키게 되는지를 측정할 수 있을 뿐아니라, 동시에 수소에 의한 수소취화가 어느 정도 발생하는지에 대해서도 측정이 가능하게 된다.

또한, 압력측정기(400)는 금속용기(50) 내부의 압력(P)을 측정하게 된다. 따라서, 가압수단(200)에 의한 탄성튜브(300)의 팽창에 따른 금속용기(50) 내부의 압력(P)이 어느 정도인지를 실시간으로 알 수 있다. 금속용기(50)의 내압성 실험은 실제 사용 태양에서 수소저장용 금속용기(50)가 받게 되는 압력보다 1.2~1.8배의 압력으로 실험하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속용기 내압성 실험장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 금속용기 내압성 실험장치(100)는 제 1 실시예에서와 같이, 측정대상이 되는 금속용기(50)와 금속용기(50) 내에 채워진 기체(40), 액체(20)가 포함된 탄성튜브(300) 및 가압수단(200)을 포함하고 있다. 그러나, 측정수단(600)과 디텍터(700) 및 제어부(500)를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

제 2 실시예에서 가압수단(200)은 주입관(220), 펌프(230)와 가스탱크(240) 펌프(230)의 압력을 조절하는 제어부(500)를 더 포함한다. 펌프(230)는 가스탱크(240)에 저장된 가스를 압축하여 주입관(220)을 통해 탄성튜브(300) 내로 주입액체(210)를 주입하게 된다. 펌프(230)의 압력은 150Mpa~ 250Mpa정도이다. 제어부(500)는 펌프(230)의 압력을 조절하여 금속용기(50) 내의 압력이 실제 사용 태양에서의 금속용기(50)가 받게되는 압력보다 1.2~ 1.8배 정도가 되도록 조절하게 된다.

또한, 제 2 실시예에서는 금속용기(50) 외부에 설치된 측정수단(600)에 의해 압력을 받고 있는 금속용기(50)를 측정하게 된다. 따라서, 측정수단(600)에 의해 내부압력에 의한 금속용기(50)의 변형정도와 수소취화정도를 측정하게 된다. 이러한 측정수단(600)은 스트레인 게이지 등으로 구성된다. 그리고, 측정수단(600)은 디텍터(700)와 연결되어 있다. 디텍터(700)는 측정수단(600)에 의해 관찰된 금속용기(50)에 대해 현재 내부압력에 대한 변형율과 수소취화율을 연산하게 된다. 디텍 터(700)는 변형율과 수소취화율을 연산할 수 있는 프로그램을 실행할 수 있는 컴퓨터 등으로 구비된다.

또한, 제 2 실시예의 금속용기 내압성 실험장치(100)는 펌프(230)와 연결된 차단장치(250)를 구비하고 있다. 차단장치(250)는 제어부(500)에 의해 제어된다. 그리고, 앞서 설명한 디텍터(700)는 제어부(500)와 연계되어 있다. 디텍터(700)에는 금속용기(50)의 종류에 따라 기설정된 임계변형율과 기 설정된 수소취화율을 저장하고 있다. 따라서, 디텍터(700)에서 현재 금속용기(50) 내부 압력에 따른 변형율이 기 설정된 임계변형율 이상이 되거나, 현재 수소취화율이 기 설정된 임계수소취화율 이상이 되는 지를 판단한다. 그리고, 이러한 경우, 제어부(500)는 차단장치(250)를 작동시켜 주입액체(210)의 주입을 중단하고, 탄성튜브(300) 내에 주입된 주입액체(210)를 배출구(251)를 통해 배출시키게 된다.

<금속용기 내압성 실험방법>

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 금속용기 내압성 실험방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 금속용기 내압성 실험방법의 흐름도를 도시한 것이다. 내압성 측정대상이 되는 금속용기(50) 내에 수소를 채우고, 내부에 액체(20)를 저장한 탄성튜브(300)를 금속용기(50) 내에 설치한다(S10).

그리고, 가압수단(200)을 탄성튜브(300)와 연결하여 탄성튜브(300) 내로 주입액체(210)를 주입한다(S20). 가압수단(200)은 가스탱크(240)에 저장된 기체(40) 를 펌프(230)에 의해 압력을 가하여 주입관(220)을 통해 탄성튜브(300) 내로 주입하게 된다. 주입액체(210)가 주입된 탄성튜브(300)는 팽창하게 된다. 그리고, 탄성튜브(300)의 팽창으로 인하여 금속용기(50) 내에 수소가 압축되고, 금속용기(50) 내의 압력이 증가하게 된다(S30).

압력측정기(400)는 금속용기(50) 내부의 압력을 실시간으로 측정하게 된다(S40). 따라서, 사용자는 탄성튜브(300)의 팽창으로 인한 현재 금속용기(50) 내부의 압력을 확인할 수 있다. 그리고, 현재 금속용기(50) 내부의 압력이 금속용기(50) 내압성 실험에 요구되는 압력인지를 확인하게 된다(S50). 그리고, 압력측정기(400)에 의해 측정된 현재 금속용기(50) 내부의 압력이 실험에 요구되는 압력과 다른 경우, 제어부(500)에 의해 펌프(230)의 압력을 조절하게 된다(S60).

제어부(500)는 펌프(230)의 압력을 조절하여 탄성튜브(300)의 팽창정도를 변화시키게 된다. 따라서, 금속용기(50) 내부의 압력을 원하는 압력으로 조절한다. 그리고, 실험에 요구되는 압력이 설정된 경우, 금속용기(50) 외부에 구비된 측정수단(600)이 금속용기(50)를 관찰하게 된다(S70). 따라서, 측정수단(600)은 금속용기(50) 내부 압력에 의한 변형정도와 수소취화정도를 관찰하게 된다. 그리고, 디텍터(700)는 측정수단(600)과 연결되어 금속용기(50)의 변형률과 수소취화율을 연산하게 된다. 이러한 측정수단(600)에 의한 관찰과 디텍터(700)에 의한 변형률 및 수소취화율 연산은 금속용기(50) 내에 압력이 가해지고 있는 동안 계속적으로 행해지게 된다.

디텍터(700)는 기 설정된 변형율과 기 설정된 수소취화율을 저장하고 있다. 따라서, 디텍터(700)에서 연산된 금속용기(50)의 변형율이 기 설정된 변형율 이상이거나, 금속용기(50)의 수소취화율이 기 설정된 수소취화율 이상인지를 판단하게 된다. 그리고, 금속용기(50)의 변형율이 기 설정된 변형율 이상이거나, 금속용기(50)의 수소취화율이 기 설정된 수소취화율 이상인 경우, 제어부(500)는 차단장치(250)를 작동시키게 된다. 차단장치(250)가 작동하면 탄성튜브(300) 내로 주입액체(210)의 주입을 중단하고, 탄성튜브(300) 내에 주입된 주입액체(210)가 배출구(251)를 통해 배출되게 된다.

도 1a는 종래 액체식 금속용기 내압성 실험장치의 단면도,

도 1b는 도 1a의 종래 액체식 금속용기 내압성 실험장치에서 금속용기 내부를 가압한 상태의 단면도,

도 2는 종래 기체식 금속용기 내압성 실험장치의 단면도,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속용기 내압성 실험장치의 단면도,

도 4는 도 3의 금속용기 내압성 실험장치에서 탄성튜브 내부로 주입액체가 주입된 상태의 단면도,

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속용기 내압성 실험장치의 단면도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 금속용기 내압성 실험방법의 흐름도를 도시한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 종래 액체식 금속용기 내압성 실험장치

20:액체

30: 종래 기체식 금속용기 내압성 실험장치

40:기체

50:금속용기

100:본 발명인 금속용기 내압성 실험장치

200:가압수단

210:주입액체

220:주입관

230:펌프

240:가스탱크

250:차단장치

251:배출구

300:탄성튜브

400:압력측정기

500:제어부

600:측정수단

700:디텍터

Claims

내압성 실험 대상이 되는 금속용기;

상기 금속 용기 내부에 구비되고, 내부에 액체가 채워진 탄성튜브;

상기 탄성튜브 내에 압력을 가함으로써 상기 탄성튜브를 팽창시키는 가압수단;

상기 금속용기 내부와 상기 탄성튜브 사이에 충진되어, 상기 탄성튜브의 팽창에 의해 상기 금속용기 내부에 압력을 가하게 되는 기체; 및

상기 금속용기 내부의 압력을 측정하는 압력측정기를 포함하고,

상기 가압수단은 상기 탄성튜브 내부에 주입액체를 주입함으로써 상기 탄성튜브를 팽창시키며,

상기 가압수단은,

상기 탄성튜브 내로 주입되는 상기 주입액체가 저장된 가스 탱크와 상기 주입액체를 압축하고, 상기 탄성튜브 내로 상기 주입액체를 주입하기 위한 압력을 제공하는 펌프 및

상기 펌프와 상기 탄성튜브를 연결하는 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기체는 수소인 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
제 2 항에 있어서,

상기 금속용기는 수소 저장용 금속용기인 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 탄성튜브는 고무튜브, 고분자 탄성체인 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 주입액체는 불가연성이고, 상기 가스탱크, 상기 펌프, 상기 주입관 및 상기 탄성튜브와 반응하지 않는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
제 7 항에 있어서,

상기 펌프의 압력은 150~250Mpa인 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 펌프를 제어하여 상기 금속용기 내의 압력을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
제 9 항에 있어서,

상기 금속용기 외부에 연결되어 상기 금속용기의 상태를 측정 및 관찰하는 측정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
제 10 항에 있어서,

상기 측정수단과 결합되어 상기 기체의 압력에 의한 상기 금속용기의 변형율 및 기체취화율을 연산 및 분석하는 디텍터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
제 11 항에 있어서,

상기 주입액체의 주입을 차단하고, 배출구를 구비하여 상기 탄성튜브 내에 상기 주입액체를 배출시키는 차단장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
제 12 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 디텍터에서 연산된 상기 변형율이 기 설정된 임계변형율이상인 경우 또는 상기 기체취화율이 기 설정된 임계기체취화율 이상인 경우, 상기 차단장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험장치.
제 1 항의 실험장치를 이용한 금속용기 내압성 실험방법에 있어서,

내압성 실험의 대상이 되는 금속용기에 기체를 투입하고, 액체가 저장된 탄성튜브를 상기 금속용기 내에 설치하는 단계;

상기 탄성튜브와 가압수단을 연결하고, 상기 가압수단에 의해 상기 탄성튜브 내부로 주입액체가 주입되어 상기 탄성튜브가 팽창되는 단계;

상기 금속용기 내에 존재하는 상기 기체가 압축되어 상기 금속용기 내부의 압력이 증가하는 단계; 및

압력 측정기에 의해 상기 금속용기 내부 압력을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험방법.
제 14 항에 있어서,

상기 기체는 수소이고, 상기 금속용기는 수소 저장용 금속용기인 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험방법.
제 14 항에 있어서,

상기 팽창단계는,

가스 탱크 내에 저장된 주입액체를 펌프로 압축하여 주입관을 통해 상기 탄성 튜브 내로 주입하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험방법.
제 16 항에 있어서,

제어부에 의해 상기 펌프를 제어하여 상기 금속용기 내의 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험방법.
제 17 항에 있어서,

상기 측정단계는,

상기 금속용기 외부에 연결된 측정수단을 통해 상기 금속용기를 측정 및 관찰하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험방법.
제 18 항에 있어서,

상기 측정수단에 연결된 디텍터로 상기 기체의 압력에 의한 상기 금속용기의 변형율 및 상기 기체에 의한 기체취화율을 연산 및 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험방법.
제 19 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 디텍터에서 측정한 상기 변형율이 기 설정된 임계변형율 이상이 되는 경우 또는 상기 기체취화율이 기 설정된 임계기체취화율 이상이 되는 경우, 차단장치를 작동시켜 상기 주입액체의 주입을 차단하는 것을 특징으로 하는 금속용기 내압성 실험방법.