• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.218.1-218.1
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• 2010

천연가스를 대체하며 21세기 신 에너지원으로 기대되고 있는 메탄 하이드레이트가 주목을 받게된 것은 1930년대 시베리아의 화학 플랜트에서 고압의 천연가스 수송용 파이프라인이 막히는 사고가 빈번하게 발생하여 그 원인을 조사한 결과, 파이프 내에서 가스와 물이 결합하여 하이드레이트를 형성하고, 그것이 파이프의 내벽에 부착되어 파이프를 막고 있다는 것으로 밝혀지면서 천연가스 하이드레이트가 주목을 받게 되었다. 또한 메탄 하이드레이트의 경우 46개의 물분자에 8개의 메탄가스 분자가 포획된 구조로, 그 분자식은 $CH_4{\cdot}5.75H_2O$이다. 따라서 메탄가스와 물의 이론적 용량비가 216:1로써, 표준상태에서 $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해된다. 만약 이와 같은 특징을 역으로 이용할 경우 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 물에 포집시켜 인공적으로 하이드레이트를 제조할 수 있기 때문에 천연가스 수송 및 저장의 수단으로써 그 중요성이 커지고 있으며, 액화수송보다 18-24%의 비용절감이 이루어진다고 보고하였다. 그러나 인공적으로 메탄 하이드레이트를 제조할 경우 가스 포집율의 예측이 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 동일한 조건에서 메탄 하이드레이트 형성의 반복성 실험을 10회 수행한 결과 과냉도가 클수록 최대최소차이가 줄었고 또한 교반을 시킬 경우도 최대최소차이가 줄어 들었다.

• 한국가스학회지
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• 제6권1호
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• pp.38-45
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• 2002

가스 하이드레이트는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등과 같은 천연가스-성분이 물에 의해 포획된 얼움형태의 고체연료로서, 세계적으로 가스 하이드레이트 추정 매장량은 기존 화석연료 매장량에 비해 약 2배 이상인 것으로 예측되어 미래의 신 에너지 자원으로 기대되고 있다. 그러나 이러한 에너지 자원측면과는 반대로 파이프라인을 통한 가스 수송과정에서 형성된 하이드레이트는 유동저해나 배관손상을 유발 할 수 있는 요인으로 영구동토지연인 시베리아는 물론이고 북해와 멕시코만 등의 여러 유전이나 가스전에서 심각한 문제를 발생시키고 있다. 해저 가스 파이프라인이나 동토지역을 통과하는 가스 파이프라인에서는 관내 압력과 온도에 따라 하이드레이트가 생성될 수 있으며, 특히 송출압력을 높게 할 경우에는 파이프라인 안에 하이드레이트가 생성될 가능성은 더욱 높아져, 플러깅 형성에 의한 유동저해 및 배관손상이 예상된다. 본 연구에서는 실제 파이프라인 내부에서 하이드레이트로 인한 플러깅 생성 메카니즘을 규명하고 이에 대한 형성조건을 측정함으로써, 그 방지기준 및 방지책을 선정하는데 활용하고자 실험실 규모의 환상형 파이프라인 실험장치를 개발하려다. 개발된 실험장치를 통해 파이프라인에서의 하이드레이트 평형조건을 도출하고, 다양한 속도 및 압력 조건하에서 하이드레이트 플러깅 형성온도를 측정하였다 이를 통해 유통속도 및 압력, 온도에 관한 상관관계를 파악하고 그 경향을 도출함으로써 실제 가스 파이프라인에의 하이드레이트 플러깅 형성조건을 파악할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제20권4호
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• pp.330-337
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• 2011

난방장치로서 통상 가스 및 기름보일러가 많이 사용되어진다. 본 연구는 기존의 가스 및 기름 보일러에 의한 난방방식과 달리 밀폐된 X-L 파이프 내에 특수 제작된 전열선을 삽입하여 그 전열선에 전압을 인가함으로써 X-L 파이프 내 열매체의 온도를 상승시켜 난방하는 방법에 관한 것이다. 특수 제작된 전열선의 가닥수와 인가전압을 변화시켜 X-L 파이프 보일러의 특성과 발열 메카니즘을 파악하였다. 또한 X-L 파이프 보일러와 가스 및 기름보일러와의 난방비용을 객관적인 자료에 근거하여 서로 비교를 함으로써 그 경제성을 평가하였다. 그 결과 X-L 파이프 보일러는 기름(보일러등유)보일러의 28%, 가스(천연가스)보일러의 58%의 비용으로 난방이 가능함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5D호
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• pp.473-481
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• 2012

천연가스는 타 화석연료에 비해 온실가스를 적게 배출하는 청정연료로서 가채연수가 길고 상대적으로 가격 변동이 적어 세계적으로 사용량이 증대되고 있으며, 이에 따라 신규 가스전 개발 및 대규모의 천연가스 플랜트 건설 사업이 세계 각지에서 추진되고 있다. 특히 다양한 플랜트 사업 중 해외 천연가스 파이프라인 사업의 경우 보다 안정적이고 효율적인 천연가스의 수송을 위해 지역 간이나 국가 간에 적용되는 방식으로서 건설 수요가 괄목할만하게 증가하고 있으며 이미 전체 천연가스 교역의 72%를 차지하고 있다. 그러나 우리나라의 경우 해외의 주요 가스전과의 물리적인 거리 및 저장시설에 한정된 수요 발생으로 인해 해외 파이프라인 공종의 참여가 뒤떨어져 있는 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 해외 천연가스 파이프라인 사업의 진출을 위해 사업계획 단계를 중심으로 표준화된 업무 프로세스 모델을 구축하고자 하였다. 국 내외의 파이프라인 사업 및 해외건설 프로세스를 분석하고, 해외 천연가스 파이프라인 사업의 특성을 반영하여 3단계의 레벨을 가진 업무 프로세스 모델을 도출하였다. 이후 전문가를 활용하여, 업무 프로세스 모델을 테스트베드에 적용하여 실무적 검증을 수행하였으며, 이와 별도로 추가적인 설문조사를 통해 본 연구에서 제시된 업무 프로세스 모델의 적용성과 효용성을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 업무 프로세스 모델을 기반으로 기업의 노하우를 반영한다면, 해외 천연가스 사업 의사결정을 위한 객관적인 기준으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국가스학회지
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• 제10권3호
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• pp.27-33
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• 2006

본 논문에서는 가스 파이프라인 내의 누출 현상이 파이프라인 출구 압력 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 경사진 지형적 영향을 고려하기 위하여, 보정된 Weymouth 식이 본 연구에서 사용되었다. 누출 영향을 분석하기 위하여, 수평관, 상향 및 하향 경사관 각각에서 누출 현상이 없을 경우와 누출 현상이 발생할 경우에 대하여 출구 압력과 입구 압력에 대한 출구 압력 비율을 비교하였다. 그 후, 누출 위치가 출구 압력에 미치는 영향에 대하여도 모든 파이프라인 경사각에 대하여 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제10권4호
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• pp.533-543
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• 2000

본 연구에서는 지하공간의 굴착에 따른 수직파이프 구조물의 변형거동 및 안정성을 수치해석적으로 검토하였다. 지반의 수직거동은 파이프의 압축변형 및 압축응력을 발생시키며, 수평거동은 파이프의 굴곡변형 및 쉽응력을 발생시킨다. 또한, 지반의 수평응력은 파이프를 압착시켜 접선응력을 발생시킨다. 본 연구의 해석대상 구조물은 지하 천연가스의 생산정으로 서, 인접 지반의 굴착이 파이프에 미치는 영향과 최대 영향 요소를 고찰하였다. 이를 위해 보안탄주의 폭과 가스생산정의 위치가 서로 다른 세 가지 사례를 해석하고 비교하였다. 두께 2.5m인 탄층이 심도 237.5m에 위치할 때 45.8m 폭의 보안탄주는 외경 10$\frac{3}{4}$ in., 두께 0.4 in.인 API-55 강철 파이프 구조물을 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 실제로 파괴가 발생한 가스생산정을 검토한 결과, 발생된 전단음력이 강철 재료의 허용음력을 초과하였다.

• 기계저널
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• 제22권5호
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• pp.364-370
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• 1982

메탄화-재생반응을 화학열파이프사이클에 이용할 때 장애요인의 하나인 탄소 석출 문제는 주어진 온도에 따라 초기 주입가스 몰비를 적절히 택함으로써 피할 수 있으며 초기 주입가스 CO량에 비해 $CO_{2}$량을 줄이고 $H_{2}$량을 과잉 공급하면 넓은 온도범위에서 탄소 석출을 막을 수 있다. 메탄화-재생반응을 이용한 열수송효율은 송전효율보다 다소 떨어지나 최종으로 필요한 에너지 형태가 열인 경우, 화학열파이프 시스템을 이용하는 것이 더 유리하다고 생각한다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권1호
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• pp.45-53
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• 2015

해양플랜트에서 생산된 석유 또는 가스를 파이프라인을 통해 운반하는 경우, 가스 하이드레이트나 왁스와 같은 고형물이 쉽게 발생하고 이를 방지하기 위한 유동 안정성을 확보하는 것이 매우 중요하다. 해양플랜트 파이프라인에서 생성된 가스 하이드레이트 또는 왁스를 제거 또는 방지하기 위해 최근 파이프라인 외벽에 히터를 감아 전기적으로 가열하는 방법이 채택되고 있다. 본 연구에서는 파이프라인을 가열하는 기존의 외부 가열형 방식에 비해, 새로운 형식의 내부 스월형 히터를 고안, 설계 및 제작하여 파이프라인 내에 설치하여 유동 안정성을 실험적으로 평가하였다. 고안된 내부 스월형 히터와 기존의 외부 가열형 히터의 파이프라인 출구 단면에서의 온도 분포와 열적 혼합 등의 열 및 유동 성능 평가 결과, 내부 스월형 히터가 외부 가열형 히터에 비해 열적 성능이 보다 우수한 것으로 확인되었다.

• 한국자기학회지
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• 제16권6호
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• pp.305-308
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• 2006

Magnetic flux leakage(MFL) 신호를 이용하여 비파괴 검사 신호를 획득하는데 주로 사용하는 감지기 또는 금속 덩어리를 의미하는 pig 이용 기술은 일반적으로 천연 가스 전송에 사용되는 강철 파이프라인 상의 대량 부식 흔적을 감지하는데 널리 이용 되어지고 있다. 이를 대체할 수 있는 비파괴 검사 기술의 양상에 대하여 소개 하자면, 지하에 매설된 가스 파이프라인의 바깥 면에 가로축을 따라 난, 부식에 의한 결함에 일반적으로 동반하는 '압력에 의한 부식 흠집(Stress Corrosion Crack : SCC)'을 탐지하는 기술이 있다. 본 논문은 가스 파이프라인 상의 가능성 있는 SCC 검출 장치로서 탐촉자의 원거리에 형성된 다상 회전 전자장 활용 기술에 대하여 논하고 있다. Pig 원형에 대한 묘사와 비파괴 신호 검사용 탐촉자에 대한 설명이 덧붙여져 있으며 결함 검지장치의 유한 요소 모델링과 연관한 부분에 관하여도 발전적으로 논하였다. 테스트 용 pig를 이용한 초기 실험 결과는 본 논문에서 보이고 있는 비파괴 검사 양식이 가스 파이프 라인의 가로축을 따라 발생한 결함에 매우 민감하게 반응하고 있음을 보이고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.9-14
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• 2019

최근 컨테이너 선종은 물류비 감소를 위한 대형화 및 그에 따른 선박운용 효율의 향상을 위하여 수명 증가 및 경량화를 위한 다양한 기술의 적용이 필수적으로 요구되고 있다. 선박의 크기 증가에 따른 엔진의 효율 저하와 이와 관계된 부수적인 설비들은 대형화에 따른 효과성 검증 없이 그 크기와 형태를 증가시켜 대형 선박에 적용되고 있다. 본 논문에서는 기존의 대형 컨테이너 선박에 적용되는 배기가스 파이프를 초대형 선박에 적용하기 위하여 유동 해석을 실시하고 그 결과를 바탕으로 초대형 선박에 적용 가능한 구체적인 배기가스 파이프의 구조 형태를 연구하였다. 이를 위하여 기존의 가스 파이프에 초대형 선박의 엔진운용 조건을 적용하여 모델링하고, 모델링에 필요한 주요 요소를 결정하고 이를 CFD에 적용하여 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 그 결과를 바탕으로 유량의 흐름, 불필요한 구간 등을 효과적으로 개선하여 설계된 가스파이프는 초대형 컨테이너 선박의 운용효율 증가를 기여할 수 있다.