• 한국항공우주학회지
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• 제41권11호
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• pp.865-873
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• 2013

본 논문에서는 유한요소해석에 의한 막재료의 주름 해석 기법에 관하여 연구하였다. 삼각형 세일 형상에 대해 멤브레인 요소와 쉘 요소를 사용하여 주름해석을 수행하였다. 멤브레인 요소를 이용한 기법에서는 주름을 벌칙매개변수에 의한 물성치를 수정하는 알고리즘을 상용프로그램 내 사용자 서브루틴을 통하여 구현하였다. 쉘 요소에 의한 기하학적 비선형 후좌굴 기법에서는 면외방향의 좌굴을 발생시키기 위하여 모델의 메쉬에 작은 크기의 기하학적 결함을 심는 방법을 사용하였다. 쉘 방법에서는 내연 및 외연해석 기법을 고려하였다. 요소수의 증가에 따른 수렴성과 결과의 정확도의 관점에서 멤브레인 요소법과 쉘 요소법의 효율성을 비교하였다.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.339-345
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• 2012

최근 안정성 및 경제성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크(full-containment LNG storage tank)의 대안으로 검토되고 있는 멤브레인 LNG 저장탱크(membrane LNG storage tank)에 대해서 정량적 위험성 평가 방법(QRA; Quantitative Risk Analysis)과 유한요소해석법(FEM; Finite Element Method)을 통하여 안전성 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 유한요소해석법(FEM)을 통한 구조안전성 평가에서 140,000 $m^3$ 저장용량을 갖는 LNG 저장탱크의 두 가지 모델은 저장탱크 시스템에 대한 강도 안전성과 누출 안전성 측면에서 해석한 결과에 의하면 모두 안전한 것으로 평가되었다. 또한, 고장수목분석(FTA; Fault Tree Analysis)을 통하여 멤브레인 LNG 저장탱크에 안전성을 강화하기 위해 설계 초기모델에 안전장치로서 멤브레인 바닥부의 충격흡수장치(impact absorber structure), 1차 멤브레인 저장 파손 시 콘크리트 외부탱크(outer tank) 코너부(corner part)의 열충격(thermal stress)을 감소시킬 수 있는 열보호장지(secondary barrier) 및 펌프 낙하 시 안전장치로서 펌프캐쳐(pump catcher)를 보완하고 평가하였다. 결론적으로 개선된 멤브레인 LNG 저장탱크는 안전성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크와 대등하다는 결론을 도출할 수 있었다.

• 한국가스학회:학술대회논문집
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• 한국가스학회 2003년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.65-72
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• 2003

현행 가스법상 지상식 LNG 저장탱크에 있어서 일정 용량의 저장탱크 주위에는 액상의 가스가 누출된 경우에 그 유출을 방지할 수 있는 방류둑(Dike) 또는 이와 동등 이상의 효과가 있는 시설을 설치하도록 규정하고 있어, 실제로 모든 지상식 LNG 저장탱크에 대해서 별도의 방류둑 설치를 의무화하고 있다. 또한, 예외규정으로 국제기준(international codes and standards)에 의해 설계되는 저장탱크는 심의를 통해 방류둑 기능을 인정할 수 있도록 하고 있다. 외국의 경우 LNG 저장탱크는 일반적으로 자국내 법령보다는 국제기준에 의해 건설됨으로써 1차 탱크로부터 일정거리의 둘레에 방류둑이 필요한 단일방호식 저장탱크 이외에 이중방호식, 완전방호식(full-containment) 및 멤브레인식(membrane) 저장탱크의 경우 외부(콘크리트, 강재)탱크가 방류둑 기능을 가지고 있어 별도의 방류둑이 필요없는 구조로 규정하고 있다. 멤브레인 LNG 저장탱크의 경우 프랑스, 일본 및 한국이 설계기술을 보유하고 있고, 최근 프랑스 및 한국에서 별도의 방류둑 없는 지상식 멤브레인 저장탱크 건설이 추진되고 있으나 양국 모두 자국법의 방류둑 규정에 의해 건설의 장애요소로 작용하고 있다. 따라서 지상식 멤브레인 LNG 저장탱크의 방류둑 기능에 대한 각 국의 법령 및 기준을 조사하고, 방류둑 일체형 저장탱크(완전방호식 및 멤브레인 저장탱크)의 형식별 안전성 평가 자료를 비교 검토함으로써 방류둑 일체형 멤브레인 저장탱크의 국내 도입의 타당성을 검토하고자 하였다. 조사결과 유럽, 미국 및 일본에서는 이중벽 LNG 저장탱크의 경우 콘크리트 외부탱크가 방류둑 기능을 가지는 것으로 규정하고 있으며, 특히 EN 1473과 제정중인 prEN 265002에서는 멤브레인 저장탱크의 경우 내부 멤브레인 탱크 누출시 단열시스템과 함께 외부 콘크리트 탱크가 액밀성 및 기밀성을 동시에 가지는 것으로 별도의 방류둑이 불필요함을 규정하고 있다. 프랑스 및 일본의 방류둑 일체형 LNG 저장탱크에 대한 위험성 평가 결과를 검토한 결과 멤브레인 저장탱크와 완정방호식 저장탱크는 안전성 차원에서 거의 동일한 것으로 나타났다. 따라서 국내에서 개발한 지상식 멤브레인 LNG 저장탱크 설계모델에 대한 안전성 제고 및 안전성 평가 등을 통해 객관적인 안전성 근거가 확보된다면 동 탱크의 경우에도 완전방호식 LNG 저장탱크와 같이 외부콘크리트 저장탱크의 방류둑 기능인정이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제6권4호
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• pp.47-52
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• 2002

멤브레인은 LNG온도에 따른 열수축과 팽창을 흡수하는 주름을 가지고 있는 스테인레스판으로 저장탱크 내부에 설치된다. 유한요소 해석법을 적용하여 LNG저장탱크용 멤브레인을 개발하였다. 액압 및 온도 하중 조건에 따른 멤브레인 주름부의 변형 거동 특성 및 강도 그리고 앵커 고정부의 반력을 구하였고 이 해석 데이터를 바탕으로 멤브레인의 안정성과 피로강도를 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제3권3호
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• pp.58-64
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• 1999

멤브레인 방식의 저장탱크 제작에서 가장 중요한 설계 파라메타인 멤브레인 유니트의 피치에 관한 응력거동 문제를 유한요소법을 사용하여 해석하였고, 이 결과를 기존의 피치설계치수와 비교 검토하였다. 본 연구에서 고려한 링 마디식 멤브레인의 경우 피치의 길이를 어떻게 설정하든지 초대형 탱크의 경우에서는 안전성 문제가 발생하지 않았다. 그러나 반복하중에 의한 피로강도가 문제되는 선박용 멤브레인의 경우에는 피치를 짧게 설계하는 것이 유리하다는 것을 보여주고 있다. 멤브레인 주름의 변형거동을 보면 주름의 높이 방향 변형이 폭에 비하여 $15{\~}50\%$ 정도 더 크게 발생하고, $-162^{\circ}C$의 초저온에 의한 변형은 액압에 의한 변형과 비교할 때 그리 크지는 않음을 보여준다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.800-805
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• 2001

Both analytical and experimental studies are presented to investigate the strength of the membrane which is designed by Kogas and will be used as a sealing for a LNG tank. Kogas has already developed the Ring-Knot type membrane, but new type had yet to be developed. This paper reports on the results of investigations into this new type of membrane. Various theorical analyses using FEM and experiments are conducted on the basis of RPIS, and it is found that the RPIS is fully satisfied.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권6호
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• pp.1203-1208
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• 2002

LNG demand has been rapidly increasing in Korea for a variety of reasons including stable supply, non-polluting, and high combustion efficiency characteristics. As a result the construction and expansion of LNG storage facilities have been continuing at a vigorous pace. Korea Gas Corp. (KOGAS) has developed the design technology of the LNG storage tank. One of the most important structural core element of the LNG storage tank is the membrane, made by stainless steel. The membrane to be applied inside of LNG storage tank is provided with corrugations to absorb thermal contraction and expansion caused by LNG temperature. Analytical results have been performed to investigate the strength of the membrane and the reaction farce at the anchor point. Experimental studies are performed to investigate the deformation and strength of the membrane which is designed by Kogas. All experiments are conducted on the basis of RPIS, and we found the results are fully satisfied with the RPIS.

• 한국가스학회지
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• 제13권6호
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• pp.9-14
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• 2009

본 연구에서는 LNG 저장탱크의 단열재 공간에 설치된 코너프로텍션에 작용하는 응력 및 변형거동 특성을 FEM으로 해석하였다. 제시된 코너프로텍션은 기존의 멤브레인식 LNG 저장탱크의 강도안 전성과 LNG 누출안전성을 증대시킬 수 있다. LNG 저장탱크 시스템에 작용하는 응력과 변위 거동량을 단열재 상자, 멤브레인 내부탱크, PC 외부탱크에 대하여 해석하였다. 유한요소법으로 계산한 해석결과에 의하면, 내부탱크와 외부탱크 사이에 코너프로텍션을 설치한 새로운 LNG 멤브레인 저장탱크의 응력과 변형 거동량은 기존의 LNG 저장탱크에 비하여 현저하게 줄어드는 경향을 보여주고 있다. 이러한 현상은 LNG 저장탱크 시스템의 강도 안전성이 코너프로텍션을 설치함에 따라서 강성도가 증가하기 때문인 것으로 설명될 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권3호
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• pp.195-203
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• 2015

본 논문에서는 유한요소해석을 통하여 삼각형 태양돛에 대하여 동적거동을 연구하였다. 동적해석은 삼각형 태양돛 멤브레인에 인장하중이 가해졌을 때 발생되는 주름해석을 수행한 후, 이 상태에서 인장하중을 고정하고 모달해석을 수행하였다. 해석에서 주름 알고리즘을 채용한 멤브레인 요소법과 쉘 요소법의 두 가지 방법을 사용하였으며, 그 결과들을 수방법론적 관점에서 비교분석하였다. 주름을 고려하지 않은 경우에 대해서도 해석을 수행하여 동적특성 결과를 주름을 고려한 경우와 비교하였으며, 케이블 각도에 따른 영향에 대하여 체계적으로 조사하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권1호
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• pp.29-40
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• 1992

평면변형률 상태의 흙구조물에 대한 모형실험을 해석할 때 매우 중요한 것 중의 하나는 지반의 변형을 정도 높게 관찰하는 것이다. 본 논문에서는 모형토조 측벽의 투명한 아크릴판 위 에 부착된 고무 멤브레인 위의 절점들을 일정한 시간 간격으로 사진 촬영함으로써, 각 절점의 변위를 구하고, 그 변위를 이용하여 지반의 변형을 해석하는 방법에 대해 기술했다. 요소의 변형률 계산에는 1차의 4절점 등매개 변수 요소를 사용했다.