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연료탱크
연료탱크(Fuel Tank)는 가연성 유체를 대상으로 한 안전 컨테이너이다. 임의의 연료를 대상한 저장탱크를 연료탱크라고 부를 수 있겠지만 오늘날에 연료탱크라 부르는 용어는 대표적으로 엔진 시스템에서 연료를 저장하고 연료펌프의 구동에 따라 연료를 엔진으로 보내주는 저장장치를 가리킨다. 연료탱크의 범위는 부피와 복잡도에 따라 부탄 라이터의 자그마한 플라스텍 탱크에서 멀티 챔버드(multi-chambered) 극저온(multi-chambered) 우주항공선 외장 탱크(Space Shuttle external tank)까지 들 수 있다.
필요/허용 조항[편집]
연료탱크는 대표적으로 아래의 조항들을 허용하거나 제공해야 한다.
- 연료저장 - 표기된 저장가능 수량만큼 저장이 가능해야 하고 누설이 없어야 하며 기화증발이 제한되어야 한다.
- 연료주입 - 스파크 없이 안전한 연료주입이 가능해야 한다.
- 저장되어 있는 연료수량을 확인할 수 있는 방법을 제공해야 한다.(탱크의 잔존 연료수량은 반드시 계측 또는 평가 방식으로 확인가능해야 한다.)
- 배기 - 압력 허용치의 초과를 수용못 할 경우 연료의 증발은 밸브를 통해 관리가 되어야 한다.
- 엔진에 연료를 공급할 수 있어야 한다.
- 잠재위험을 예상하고 생존안전에 관한 대비책이 마련되어야 한다.[1]
연료탱크 제작[편집]
연료탱크의 대다수는 제조되고 일부는 금속 장인들이 수작업으로 제작한다.
연료탱크의 제작에서 고밀도 폴리에틸렌(HDPE: (high-density polyethylene) 소재는 단기적으로 볼 때 기능적으로 문제가 없으나 장기적인 시각에서 본다면 디젤이나 가솔린의 침투로 인한 포화가 발생될 소지가 있다. 플라스틱 탱크안에 들어 있는 연료를 차량으로 운송할 때 연료의 관성과 운동에너지를 감안하면 환경응력균열(environmental stress cracking)은 확실한 잠재문제이다. 또한 연료의 가연성으로 인해 응력균열은 재난성 사고를 일으킬 수 있는 원인으로 될 수 있다.
비상사태를 제외하면 고밀도 폴리에틸렌은 디절과 가솔린의 단기적인 저장에 적합하다. 미국에서 UL 142 탱크는 연료탱크의 최소 디자인 감안사항이다.[1]
자동차 연료탱크[편집]
내연기관 자동차의 최대 주행거리는 탱크용량과 연료효율에 연관이 된다. 연료탱크가 커지면 최대주행거리는 늘어나지만 그 대신 더 많은 공간을 차지하고 자동차 중량이 올라가며 같은 주행거리를 달리는데 더 많은 연료가 소모된다. 따라서 연료탱크의 용량은 디자인에서 여려 요인들을 감안하여 균형을 잡은 결과이다. 대부분의 컴팩트카 연료탱크의 용량은 45L-65L이며 SUV이나 트럭의 경우에는 더 큰 연료탱크를 적용한다. 타타 자동차의 Tata Nano와 같이 15L 연료탱크를 적용한 예외의 경우도 있다.
사용하는 소재에 따라 연료탱크는 두 가지로 분류한다.
- 금속(스틸 또는 알루미늄) 연료탱크 - 압착된 판재를 용접하여 제작된다. 연료의 기화증발 제어 성능은 양호하나 시장에서의 경쟁력이 취약하다.
- 고밀도 에틸렌 연료탱크 - 블로 몰딩 성형방식으로 제작되며 복잡한 형상의 제작이 가능하다. 예를 들면 리어 액슬 위에 장착할 수 있는 탱크를 제작하는 것으로 공간 절약과 충돌 안전성 향상을 추진할 수 있다. 초기에 고밀도 에틸렌의 파괴인성(破壞靭性, fracture toughness)이 스틸과 알루미늄 대비 낮다는 견해도 있었다. 장기적인 기능유지 여부와 안전성은 검토와 모니터링이 필요하다.
현대차들은 리모트 방식으로 전기모터나 케이블 릴리스 방식을 사용하여 연료 필러 덮개를 개폐할 수 있다. 다수의 현대 연료탱크는 편리성과 안전성을 감안하여 수동방식의 연료탱크 개폐를 취소하고 차량 외부에서 연료탱크의 개폐를 못 하게 하였다.
□ 리저브 탱크(Reserve tank) - 메인 탱크의 15% 수준으로 연료를 저장하는 예비 탱크이며 메인탱크의 용량을 확장한다. 튜닝차들에 적용된다.
□ 보틀십(Ship in a bottle) - 보틀십 연료탱크는 독일 TI 오토모티브에서 개발한 제조 디자인이며 플라스틱 연료탱크안에 연료수송에 관련된 펌프, 전자제어장치와 대부분의 호스가 들어 있다. 기술은 PZEV(Partial Zero-Emission Vehicle) 요구에 대응하여 연료 증기 배출을 감소하는 차원에서 개발되었다, 2005년 포드 GT 모델에 처음 적용되었다.[1]
항공기 연료탱크[편집]
항공기 연료탱크는 일체형(Integral), 경형분리식(rigid removable), 블라더형(bladder)으로 분류되어 있다.
- 일체형 - 연료탱크는 항공기 구조체 안에 설계되어 있으며 연료를 저장할 수 있도록 밀봉되어 있다. 이 종류중의 하나 사례는 통상적으로 대형 항공기에 사용하는 웨트 윙(wet wing)이다. 연료탱크가 항공기 구조체의 일부로 된 뒤에는 서비스나 검사를 위해 해체할 수 없으며 탱크의 내부 검사, 수리 및 제반 탱크 서비스를 하기 위해서는 검사용 패널이 제공되어야 한다. 대부분의 대형 항공기들이 이런 시스템을 사용하며 항공기의 날개, 볼록한 부분(belly) 어떤 경우에는 테일에 연료를 저장한다.
- 경형분리식(Rigid removable) - 연료탱크에 배정된 공간에 설치하며 대부분 금속 구조로 되어 검사, 교체 및 수리를 목적으로 들어낼 수 있다. 항공기는 구조적 무결성을 위해 탱크에 의존하지 않는다. 이러한 탱크는 통상적으로 소형 범용 항공기 예하면 Cessna 172와 같은 항공기에 적용된다.
- 블라더(Bladder) - 연료 셀이라고도 하며 보강된 고무로 되어 있다. 많은 고성능 경형 항공기, 헬기 및 터보프럽 항공기에서 이를 사용한다.[1]
안전[편집]
연료탱크가 일부분으로 되어 있는 시스템의 안전부분에서 적절한 연료탱크의 디자인과 제조는 주요한 역할을 한다. 대다수 상황에서 손상되지 않은 연료탱크는 가연성 한계를 휠씬 초과하는 연료/공기 혼합물로 가득 차 있기 때문에 아주 안전하다. 설사 점화원이 있다(극히 드뭄) 하더라도 연소가 될 수 없다.
안전하게 가정용 난방 오일과 기타 위험한 물질을 저장하기 위해 이중벽 오일탱크(Bunded oil tanks)를 사용한다. 보험사에서는 경상적으로 단일벽 오일 탱크 보다 이중벽 오일탱크를 요청한다.
배틀 재킷(BattleJacket)과 고무 블라더(rubber bladder)와 같은 몇 개 시스템이 개발되어 분쟁지역에 배치되어 군용트럭 연료탱크의 보호용으로 사용되고 있다.
고정식 연료탱크의 경우, 극단 온도나 차량 충격과 같은 위험을 방지하는 가장 경제적인 방법은 지중 매립이다. 단, 매립된 탱크는 누설의 모니터링이 어렵다. 이는 지중 저장 탱크의 환경위험에 관한 관심을 불러 일으킨다.[1]
각주[편집]
참고자료[편집]
- "Fuel tank", Wikipedia
같이 보기[편집]
