• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.370-377
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• 2018

Ball valve has been widely used in the field of high-pressure gas pipeline as an important component because of its low flow resistance and good leakage performance. The present paper focuses on the flow nature at the downstream of the ball valve used for gas pipelines according to valve opening rates. Steady 3-D RANS equations, SC/Tetra, have been introduced to analyze the flow characteristics inside the ball valve. Numerical boundary conditions at the inlet and outlet of the valve system are imposed by mass flow-rate and pressure, respectively. Velocity distributions obtained by numerical simulation are compared with respect to the valve opening rates of 30, 50, and 70%. Cavity distributions, asymmetry flow velocity and the flow stabilization point at each opening rate are also compared. When the valve opening rates are 30 and 50%, the flow stabilization requires the sufficient length of 10D or more due to the influence of the recirculation flow at the downstream of the valve.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.425-428
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• 2006

Natural gas hydrate has been a major problem for its plugging nature in the pipeline. With the demand of deep-water production, the importance of flow assurance technology, preventing hydrate, asphaltene and wax in the pipeline becomes bigger Kinetic models combined with the flow simulator are being developed to explain the nature of hydrate plug formation in the pipeline. To simulate the hydrate plug formation, each stage including the nucleation, growth and agglomeration should be considered. The hydrate nucleation is known to be stochastic and is believed hard to be predicted. Recent publications showed hydrate growth and agglomeration can be observed rigorously using a particle size analyzer. However properties of the hydrate should be investigated to model the growth and agglomeration. The attractive force between hydrate particles, supposed to be the capillary force, was revealed to be stochastic. Alternative way to model the hydrate agglomeration is to simulate by the discrete element method. Those parameters, particle size distribution, attractive force, and growth rate are embedded into the kinetic model which is combined Into the flow simulator. When compared with the flowloop experimental data, hydrate kinetic model combined into a flow simulator showed good results. With the early results, the hydrate kinetic model is promising but needs more efforts to improve it.

• 한국가스학회지
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• 제23권4호
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• pp.65-73
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• 2019

스파이럴 강관은 기존 UOE 강관에 비해 경제적이며 연속적으로 강관 제작이 가능해 수송관뿐만 아니라 구조부재로 사용이 점차 확장되고 있다. 최근 제작기술의 발달로 스파이럴 강관의 고강도 및 대형화가 가능하게 됨에 따라 대규모 장거리 수송용 파이프라인에도 적용이 시도되고 있고, 이로 인해 스파이럴 강관의 구조적 건전성과 경제성 확보를 위한 변형률 기반 설계가 요구된다. 그러나 이를 뒷받침하기 위한 스파이럴 강관의 설계 기준 전반이 제시되지 않은 실정이고, 구조적 거동에 대한 명확한 규명이 이뤄지지 못하고 있다. 본 논문은 스파이럴 파이프의 조관 과정에서 발생되는 잔류응력이 스파이럴 파이프의 휨 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 조관으로 인한 잔류응력 평가를 위해 조관 성형각, 두께, 강도를 달리하여 스파이럴 파이프의 유한요소해석을 수행하고, 해석결과를 파이프 휨 해석에 대한 초기 조건으로 반영하여 수치해석적으로 휨 거동 변화를 조사하였다.

• 한국가스학회지
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• 제21권1호
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• pp.27-33
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• 2017

동토지역에서의 파이프라인 시공 시 계절변화와 그에 따른 지반의 강도변화가 트렌치의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 영국, 러시아, 국내 파이프라인 기준들을 분석하여 직경 30in. 파이프의 트렌치 형상을 도출하였다. 러시아 야쿠츠크(Yakutsk) 지역의 계절별 지반조건에서 횡방향 사면경사($0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$)와 종방향 사면경사($20^{\circ}$, $30^{\circ}$, $40^{\circ}$)에 따른 트렌치의 안정성을 분석하였다. 강도감소법을 이용하여 트렌치와 사면의 안정성 해석을 수행하였다. 그 결과, 사면의 경사가 높을수록 안전율이 낮게 나왔으며 여름철 지반조건에서는 횡방향 사면경사가 $30^{\circ}$일 때 트렌치의 안정성을 확보하기 어려우며 지상으로부터 1m 아래에서 예상 파괴면을 확인하였다. 종방향 사면의 경사가 낮을 때에는 트렌치 부근의 파괴가 일어날 가능성이 높았지만 종방향 사면의 경사가 높을 때에는 트렌치 부근의 파괴 보다는 사면 전체의 파괴가 주를 이루는 것으로 분석되었다. 겨울철 지반조건에서는 지표면의 온도가 영하로 내려가서 지반 공극 내 얼음 발생으로 인하여 점착력이 발생되는 효과가 있어, 특수한 외부 하중이나 급격한 온도변화가 없을 경우에는 트렌치 사면 경사 $0{\sim}40^{\circ}$에서 안전성의 문제는 없을 것으로 판단되었다.

• 에너지공학
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• 제5권2호
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• pp.93-107
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• 1996

본 연구는 가스산업 조직과 규제 정책을 중심으로, 주요선진국들과 국내의 가스산업을 비교한 것이다. 그리하여, 우리나라와 미국, 캐나다, 영국, 프랑스, 독일 및 일본의 천연가스 산업 구조와 규제현황, 성장과정 등을 비교·분석하였고, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 가스산업이 성숙된 국가들은 상류부문과 최종소비자 보급부문의 시장경쟁을 촉진하려는 것이 최근의 추세이다. 그러나, 현재 우리나라는 도시가스 최종판매부분이 완전 민영화되어 있는데, 그러면서도 전국적 배관망이 완성되지 않아, 제 3자 수송을 통한 도시가스 보급경쟁의 조장은 아직 이르다고 할 수 있으며, 수요 급성장에 대응하여 안정적인 공급기반을 구축하는 것이 우선적인 정책과제라 본다. 둘째, 지금과 같은 LNG 형태의 도입 계약 확대와 더불어, 파이프라인을 통한 가스도입 방법의 모색과 도입선 다변화 등 적극적 자원확보 방안이 검토되어야 한다. 셋째, 비교 대상국들의 가스관련 기술개발이 대외 공여수준에 이르는데 반해 우리나라에서는 아직 미약한 실정이므로, 가스기슬의 개발과 자립기술을 바탕으로 한 해외사업 진출 등 부가가치를 더욱 증대시킬 수 있는 영역으로의 사업다각화가 필요하다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.764-772
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• 2016

This paper presents on the evaluation of numerical analysis model of a ball valve used for a gas pipeline. The ball valve has important role to control the gas flow of the pipeline as well as safety operation to prevent gas explosion at the emergency. For the validation of numerical simulation, the computational domains are introduced three different types: a hexahedron chamber connected to a pipeline outlet without considering the geometry of pressure tubes, a pipeline only considered the geometry of pressure tubes, and a pipeline connected both of the a hexahedron chamber and pressure tubes. The commercial code, SC/Tetra, is introduced to solve the three-dimensional steady-state Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis in the present study. The valve flow coefficient and valve loss coefficient with respect to the valve opening rate of 30%, 50%, and 70% are compared with experimental results. Throughout the numerical analysis for the three analysis domains, pressure computed along the pipeline is affected by computational domains. It is noted pressure obtained by the computational model considering both of the a hexahedron chamber and pressure tubes has a relatively good agreement to the experimental data.

• 분석과학
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• 제30권5호
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• pp.287-294
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• 2017

천연가스는 산업의 발전으로 인하여 수요가 계속 증가하고 있어 도입물량 부족 현상이 일어나 수급이 점차 불안정해질 것으로 예상된다. 액화천연가스 외에 파이프라인 천연가스 및 대체 천연가스등 다양한 형태의 가스 도입과 개발로 수요를 충당해야 할 필요성이 있다. 도입된 PNG의 성분과 농도를 정확하게 측정해야 한다. 이에 따른 천연가스 내에 있는 미량 성분인 탄화수소류($C_6-C_{10}$)의 정확한 측정이 요구되어 표준가스의 개발이 필수적이다. 이 연구에서 개발한 일차 표준물질에 대한 조성과 농도는 $10-30{\mu}mol/mol$의 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸이며 바탕가스는 메탄이다. 탄화수소류($C_6-C_{10}$)의 표준가스 제조는 각 성분 원료가스에 대한 순도분석이 완료된 가스를 ISO 6142에 근거하여 소급성이 있는 중량법으로 알루미늄 실린더에 제조하였다. 제조된 표준가스는 분석기로 표준가스간의 제조일치성, 실린더의 흡착성, 안정성 변화 및 불확도 평가를 하였다. 결과는 알루미늄 실린더에서 내부표면의 흡착 손실이 적고 장기 안정성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있었고, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸의 농도 $10-30{\mu}mol/mol$ 수준에서 불확도 0.79-1.63 %이내의 표준가스를 개발하였다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제18권4호
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• pp.787-813
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• 2009

최근 기후변화가 가장 큰 이슈로 부각되고 있는 가운데 북극의 해빙이 점차 줄어들고 있다는 점을 강조하고 있다. 이에 따라 세계적으로 화석연료를 줄이려는 정책적 움직임을 보이고 있다. 그런데 기후변화로 인한 북극의 해빙 감소를 천연가스 자원개발 측면에서 보면 예전에 비해 오히려 낮은 단위 비용으로 천연가스를 생산할 수 있는 기회를 만들어주고 있는 것이다. 본 논문은 이러한 양자 모순관계에서 북극의 천연가스에 대한 영유권을 갖고 있는 국가들은 어떠한 정책을 갖고 움직이고 있는지를 살펴보고자 하였다. 특히 북극에서 가장 많은 매장량을 갖고 있는 러시아의 북극에서의 천연가스 개발 정책이 향후 세계 천연가스시장에서의 수급에 미칠 영향이 상당할 것으로 분석되는 바, 이에 대한 국가적 대응책이 마련되어져야 할 것이다. 러시아가 2030~2040년대에 매장량이 풍부한 야말 반도에서 생산된 천연가스를 북극항로를 통해 액화천연가스(LNG) 수송선으로 수출하게 되면 세계 천연가스시장의 구조는 새로운 단계로 발전될 것이다. 왜냐하면 이러한 거래 형태는 이전의 천연가스 거래에 있어서 지리적 한계를 뛰어 넘을 뿐만 아니라 이제까지의 파이프라인 가스(PNG) 거래 중심에서 액화천연가스(LNG) 거래 중심으로 무게가 이동하기 때문이다. 한편 우리나라와 같이 북극에 대한 영유권을 갖고 있지 않은 중국이나 일본의 움직임을 살펴보면서 우리에게 주는 타산지석의 교훈을 얻고자 하는 것이다.

• 동력기계공학회지
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• 제11권2호
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• pp.12-19
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• 2007

현재, 육지에서 필요한 천연 가스 (NG)의 얻기 위한 방법으로 공기 가열식 기화기의 사용이 증가하고 있다. 특히, 파이프라인에 의해 도달될 수 없는 거리가 멀리 떨어진 소외된 지역까지 보낼 수 있기 때문에 소형 위성기지의 역할은 대단히 중요하다고 할 수 있다. 소형 위성기지의 LNG는 인수기지에서 탱크로리를 이용하여 배달되고 그 후에 위성기지에서 기화과정을 통하여 각 수요처로 보내어진다. 공기 가열식 기화기는 LNG 인수기지 외의 소형 위성기지 단위에서 최근 많이 개발되고 사용되고 있는 기화기의 종류 중 하나라고 할 수 있다1). 효율적인 공기 가열식 기화기를 개발하기 위하여, 핀이 없는 경우와 핀이 8개이고 핀의 길이가 55 mm인 공기 가열식 기화기를 사용하여 실험을 진행하였고 그리고 나서 두 가지 유형의 기화기를 비교하였다. 실험조건은 기화기의 길이 변화와 여러 가지 주위 조건(온도, 습도, 풍속)을 변화하였다. 실험에 적용된 주위 온도는 각 계절별 온도와 동일한 온도를 적용하였다. 본 실험에서 나타내고자 한 공기가열식 기화기의 주요 특성은 각 계절별 조건에 따른 입구 측과 출구 측의 온도차를 비교하는 것이다. 액화천연가스(LNG)를 가지고 실험을 하는 것은 위험성이 있어 특성이 비슷하면서 안전한 $LN_2$를 사용하여 실험을 진행하여 핀을 가지는 기화기가 핀이 없는 기화기보다는 좋다는 결과를 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제27권1호
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• pp.38-47
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• 2023

수소연료전지 차량 충전 과정에서, 충전소에서의 공급압력과 차량 내 저장 탱크의 압력 차이에 의해 수소가 흐르게 되고 유량은 압력 차에 의존한다. 따라서 충전 과정에서 발생하는 수소의 압력강하에 대한 고려는 필수적이며 이의 분석을 통해 수소 충전 과정의 효율성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 충전라인 중 호스, 노즐/리셉터클, 파이프, 밸브에 대하여 압력강하를 분석하였다. 호스와 파이프는 도관에서의 압력강하로, 노즐/리셉터클은 흐름 노즐 식으로, 밸브는 기체 유량 식으로 계산하였다. 또한 각 구성요소에서 발생하는 압력강하 효과를 종합 분석한 결과 전체 충전라인에서 압력강하에 가장 큰 영향을 주는 요소는 밸브에서의 압력강하임이 밝혀졌다. 이번 연구는 추후 수소 충전을 포함한 수소 유동 해석으로 수소 충전 과정의 모델 개발에 활용될 수 있을 것이다.