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

• 한국해양공학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.85-92
• /
• 2014

Offshore fields are increasingly important for the development of offshore resources due to the growing energy needs. However, an offshore field for oil and gas production has difficult development conditions, e.g., high temperature, high pressure, sweet/sour compositions of fluids, etc. Corrosion is one of the biggest issues for offshore pipeline engineering. In this study, a Corrosion Resistant Alloy (CRA) pipe for corrosion prevention was investigated through its global demand and trends, and three types of CRA pipelines were introduced with detailed explanations. The usefulness of CRA was also evaluated in comparison to a carbon steel pipeline in terms of the structural strength, cost, and other factors. Offshore pipeline engineering, including mechanical design and verification of the results through an installation analysis based on numerical software, was performed for the carbon steel type and solid CRA type. The results obtained from this study will be useful data for CRA pipeline designers and researchers.

• 한국해양공학회지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.7-19
• /
• 1995

Various laybarge methods for offshore pipeline installation are introduced. Pipe stresses and strains during the installation are discussed with linear and nonlinear analysis methods. Several operational modes of offshore pipeline installation are described. Computer modelling techniques of the pipeline installation analyses are suggested.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.414-421
• /
• 2022

해저 석유와 가스 탐사가 점점 더 깊은 수심으로 진행되고 있으며, 해저 파이프라인은 고압 및 고온 조건에서 작동하는 것이 일반적이다. 온도 및 압력 차이로 인하여 파이프 축 방향 힘이 축적되는 현상이 있다. 이러한 현상은 파이프라인을 구속하는 해저면 효과 때문에 파이프라인은 횡 좌굴이 발생하게 된다. 온도가 증가하는 경우 축 방향의 압축 하중이 가해지며 이 하중이 임계 수준에 도달하면 파이프가 수직방향으로 움직이게 된다. 또는 파이프라인의 구조적 완전성을 위태롭게 할 수 있는 횡 방향 좌굴이 발생하는 상황에서, 작동 중 파이프라인의 구조적 안전함을 보장하기 위해 파이프라인의 상세 구조 강도평가가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 해저면의 마찰 효과 및 재료의 열 수축/팽창을 고려한 비선형 구조해석을 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용하여 검토하였으며, 외부충격에 의한 횡 방향 좌굴 안전성을 분석하였다. 본 연구의 결과를 통하여 수치 해석적 단순화된 분석 모델을 통하여 해저면의 효과를 고려한 조건에서의 실제 파이프라인의 붕괴 조건을 예측할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제25권6호
• /
• pp.772-779
• /
• 2019

해저 파이프라인은 자원개발을 포함한 에너지산업 및 철강산업과 연계한 고부가가치 산업으로서 상당한 관심을 받아왔다. 해저 파이프라인의 설계와 설치 프로젝트 수행을 위해서는 다양한 핵심요소기술들이 필요하다. 특히, 해저 파이프라인의 안전한 운영을 위해서는 예비커미셔닝을 통한 철저한 사전검증과정이 필수 불가결한 부분이다. 해저 파이프라인 예비커미셔닝 과정 중 하이드로테스팅 공정은 파이프라인 주위 온도변화에 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있으나 이에 관한 이론적, 수치해석적 접근방법을 활용한 연구는 미미한 편이다. 본 연구에서는 해저 파이프라인의 예비커미셔닝 과정 중 하이드로테스팅 공정에 대해 과도열전달 해석법을 활용하여 내부 온도변화량 산정 및 이를 활용한 파이프라인 내부 압력변동량 예측법을 제시하였고 예측된 결과를 현장 실계측 데이터와 비교·검토하여 그 유효성을 입증하였다. 제안된 해석절차는 해저 파이프라인 설치 프로젝트 수행 사전단계에서부터 파이프라인 열전달 시뮬레이션을 통해 압력변동량 예측을 가능하게 함으로써 해저 파이프라인 설치 프로젝트의 생산성 향상에 크게 기여할 것으로 사료된다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.406-413
• /
• 2022

해저 파이프라인 예비커미셔닝(Pre-commissioning) 단계는 입수(Flooding), 배수(Venting), 하이드로테스팅(Hydrotesting), 탈수(Dewatering), 건조(Drying), 질소충진(N2 Purging)의 공정과정으로 구성된다. 이 중 건조와 질소충진 과정은 운용 중 파이프라인 내부에 하이드레이트(Hydrate)의 발생과 가스 폭발의 위험을 방지하기 위해 상대습도를 이슬점 아래로 감소 및 유지되도록 규정되어 있다. 본 연구의 목적은 해저 파이프라인 예비커미셔닝 중, 공기건조(Air Drying)와 질소충진 공정과정에 대한 해석법을 개발하고 현장계측 결과와의 상호 비교를 통해 해석법의 활용가능성을 평가하는 데 있다. 해저 파이프라인 내부 상대습도 평가를 위한 방법으로 전산열유체(CFD)를 활용한 해석기법을 도입·적용하였고 해양공사 해저 파이프라인 공기건조와 질소충진 공정과정에 대한 현장계측 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 개발된 공기건조와 질소충진 해석법 및 평가방법을 향후 해저 파이프라인 예비커미셔닝 작업의 사전 엔지니어링 도구로 활용할 경우, 작업생산성 향상에 크게 기여할 것으로 사료된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제39권3호
• /
• pp.201-205
• /
• 2015

극지와 해양에서 파이프라인은 최저 약 $-40^{\circ}C$의 매우 낮은 극한 온도에 노출된다. 이 경우 내부 유체는 상온에서와는 다른 유동특성을 나타내며, 3차원 유동해석을 통해 극한온도에 의한 내부유체의 압력, 온도, 속도, 액적분포 등의 특성 변화를 분석해야 한다. 또한 영하의 온도로 인해 내부 유체의 액적이 응결되며, 이로 인해 곡관부에서 충돌침식이 발생할 것으로 예상된다. 이러한 충돌침식은 장기간 운용되는 자원 이송망 등의 파이프라인의 안정성에 영향을 준다. 본 논문에서는 다성분 다상 유동 해석을 통해 극한 온도조건의 극지 및 해양 파이프라인에서 내부유체의 유동특성 및 충돌 침식에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.81-86
• /
• 1996

해저 파이프라인은 해저 석유 및 천연가스 생산의 전반에 걸쳐 중요한 역할을 하나, 열악한 해양환경하에 있어 여러 가지 외부 요인에 의해 손상될 가능성이 높으며 그로 인한 피해는 막대하다. 본 논문에서는 해저 파이프라인의 안정성을 위협하는 주된 요인 중의 하나인 동적 자유경간을 해석하였으며, 해저 파이프라인 설계에 있어서 중요한 자유경간의 허용길이를 산출하였다. 자유경간의 허용길이는 와동방출의 진동수와 자유경간의 고유진동수와의 상관관계를 이용하여 산출하였고 경계조건에 따른 허용길이의 변화를 규명하였다. 자유경간 양단의 해저지반은 탄성기초로 간주하였으며, 이를 선형 및 회선 스프링으로 치환하여 경계조건을 일반화하였다. 본 연구를 통하여 여러 가시 지반조건에 대한 동석 자유경간의 정확한 허용길이를 간단하게 얻을 수 있는 무차원화 된 곡선을 구하였으며, 그 결과를 우리나라 동남해역 천연가스전에 설치예정인 해저 파이프라인에 적용하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (A)
• /
• pp.889-891
• /
• 2004

본 논문은 약 134 GB에 이르는 시간 가변 해양 볼륨 데이터론 효과적으로 가시화 하기 위한 두 가지 접근 방법을 제시한다. 첫 번째 방법은 고화질의 동영상을 생성하기 위한 오프라인 병렬 볼륨 렌더링 기법으로, 볼륨광선추적법과 등가면 기법을 통합한 렌더링 알고리즘을 적용하여 고해상도의 영상을 생성할 수 있다. 두 번째 방법은, 그래픽스 하드웨어 가속기능을 통해 대화식 가시화가 가능한 멀티 파이프 렌더링을 구현하는 것으로, 복수개의 그래픽스 파이프라인과 3차원 텍스춰 맵핑 가속기능을 이용해 시간의 변화에 따른 해양의 변화를 효과적으로 가시화하고 분석할 수 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.286-296
• /
• 2016

해양 CCS는 화력발전소에서 배출되는 $CO_2$를 포집하여 해양 지중의 대수층이나, 고갈 유가스전까지 수송하여 저장하는 기술이다. 시간 경과에 따라 지중 저장소로 주입 및 저장되는 $CO_2$의 누적 양이 증가하며, 이는 저류층 압력의 상승을 동반한다. 저류층 압력의 상승은 수송 및 주입 시스템의 운전조건 변화를 유발한다. 따라서 초기 설계단계에서 이러한 사업시간의 경과에 따른 운전조건 변화를 반영한 분석이 요구된다. 본 연구에서는 국내 동해 대륙붕에 위치한 가스전을 $CO_2$ 저장소로 활용할 경우 시간 경과에 따른 해양 수송 및 주입 시스템 내 $CO_2$ 거동을 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 전체 시스템을 해저 파이프라인, 라이저, 탑사이드, 주입정으로 구성하고, 이를 OLGA 2014.1을 이용하여 모델링 및 해석하였다. 약 10년의 주입 운전기간동안 해저 파이프라인, 라이저, 탑사이드, 주입정에서의 $CO_2$ 압력과 온도, 상거동의 변화를 분석하였다. 이를 통해 해저 파이프라인 입구 압축기, 탑사이드 열교환기 및 주입정 정두 제어 등의 설계 방안을 제시하였다.