• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.27-38
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• 2022

Urban air mobility (UAM) has recently attracted lots of attention as a solution to urban centralization and global warming. Electric vertical take-off and landing (eVTOL) is a concept that emerges as one of the promising and clean technologies for UAM. There are two difficult challenges for eVTOL aircraft to solve. One is how to improve the weight efficiency of aircraft, and the other is how to complete long-range missions for UAM's flight scenarios. To approach these challenges, we propose a consolidated concept design of battery-fuel cell hybrid tiltrotor aircraft with a liquid hydrogen (LH₂) fuel tank. The efficiency of a battery-fuel cell hybrid powertrain system on the designed eVTOL aircraft is compared to that of a battery-only powertrain system. This paper shows how much payload can increase and the flight scenario can be improved by hybridizing the battery and fuel cell and presenting a detailed concept of a cryogenic storage tank for LH₂.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.128-131
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• 2003

In a design of LNG storage tank, one of the major loading conditions that significantly affects liquid tightness of the outer concrete wall is the cryogenic temperature of LNG under the emergency condition of LNG leakage. Proposed in this study are the more consistent procedures to ensure the liquid tightness of LNG tank focusing on the design of prestressing tendon. It is expected that the proposed schemes lead to a more effective serviceability design of LNG tank that satisfies various requirements for the liquid tightness in an efficient manner.

• Composites Research
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• 제19권4호
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• pp.31-38
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• 2006

본 연구에서는 열탄성 해석과 복합재/알루미늄 링시편 실험을 통해 성형 온도와 자긴 압력이 복합재와 알루미늄 라이너로 구성된 Type 3 극저온 추진제 탱크에 미치는 영향을 살펴보았다. 우선 Type 3 탱크의 온도분포를 구한 뒤 이를 경계조건으로 사용하여 성형온도와 자긴 압력의 영향을 고려한 탄성해석을 수행하였다. 그 결과 복합재의 성형온도가 증가할수록 복합재와 알루미늄 라이너에 각각 잔류압축응력과 잔류인장응력이 증가하였다. 한편 자긴 압력은 극저온 환경에 의해 유발된 잔류열응력의 감소를 초래하였으며 자긴 압력의 크기가 증가할수록 이러한 경향은 두드러졌다. 이러한 성형 온도와 자긴 압력의 영향은 Type 3 극저온 추진제 탱크의 설계 및 제작 단계에 반드시 고려되어야 한다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.71-77
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• 2014

For a long-term space mission, filling process of cryogenic liquid propellant is operated on a space vehicle in space. A vent process during transfer and filling of cryogenic propellant is needed to maintain the fuel tank pressure at a safe level due to its volatile characteristic. It is possible that both liquid and vapor phases of the cryogenic propellant are released simultaneously to outer space when the vent process occurs under low gravity environment. As a result, the existing filling process with venting not only accompanies wasting liquid propellant, but also consumes extra fuel to compensate for the unexpected momentum originated from the vent process. No-Vent Fill (NVF) method, a filling procedure without a venting process of cryogenic liquid propellant, is an attractive technology to perform a long-term space mission. In this paper, the preliminary experimental results of the NVF process are described. The experimental set-up consists of a 9-liter cryogenic liquid receiver tank and a supply tank. Liquid nitrogen ($LN_2$) is used to simulate the behavior of cryogenic propellant. The whole situation in the receiver tank during NVF is monitored. The major experimental parameter in the experiment is the mass flow rate of the liquid nitrogen. The experimental results demonstrate that as the mass flow rate is increased, NVF process is conducted successfully. The quality and the inlet temperature of the injected $LN_2$ are affected by the mass flow rate. These parameters determine success of NVF.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.115-118
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• 2003

This research aims to measure mechanical tensile properties of CFRP composites for cryogenic tank material. Through the cryogenic chamber, tensile tests are peformed under cryogenic temperature for graphite/epoxy fabric specimen aged at $-150^{\circ}C$ for 30hrs with load and graphite/epoxy unidirectional specimen 3-cycled from RT to $-100^{\circ}C$ with load. For graphite/epoxy fabric specimen, tensile modulus showed to increase after aging at cryogenic temperature(CT) while to decrease after aging at room temperature(RT) and tensile strength is more decreased after CT-aged than at RT-aged. For graphite/epoxy unidirectional specimen, tensile modulus was almost not changed after 3-cycling but strength showed the trend of decrease as increase the number of cycling.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권1호
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• pp.131-136
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• 2008

The double-walled steel vessel with powder insulation in the space between the walls is used to minimize heat transfer by radiation and conduction in cryogenic storage tank. The vacuum required the insulation is much less extreme than with high-vacuum or multilayer insulations. The solid supports are used to bear the weight of the inner container. Thermal and structural analysis of the tank have been carried out to study the effect of vacuum and weldment geometry of the internal supports. Heat flux in wall is increased with increasing of thermal conductivity of perlite. Heat flux and stress of support is not affected by weldment geometry.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제24권6_2호
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• pp.787-793
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• 2021

The global demand for Liquefied Natural Gas(LNG) continues to increase and is facing a big cycle. To keep pace with the increase in international demand for LNG, the demand for LNG fueled ships is also increasing. Since LNG fuel tanks are operated in a cryogenic environment, insulation technology is very important, and although there are various types of insulation applied to Type C tanks, multi-layer insulation and vacuum insulation are typically applied. Powder insulation materials are widely used for storage and transportation of cryogenic liquids in tanks with such a complex insulation structure. In this study, compression tests at room and cryogenic temperature were performed on closed perlite, glass bubble, and fumed silica, which are representative powder insulation material candidates. Finally, the applicability to the Type C fuel tank was reviewed by analyzing the experimental results of this study.

• 한국가스학회지
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• 제5권4호
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• pp.85-91
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• 2001

내부탱크의 파손에 따른 외부탱크의 누설 안전성을 검토하기 위해서 PC 구조물의 누설 저지효과에 대해 고찰하고자 한다. 이러한 누설 안전성 해석은 완전 방호식의 PC 구조물로 제작된 외부탱크가 내부탱크로부터 유입된 $-162^{\circ}C$의 초저온 액체에 의해 파손될 것이라는 가정을 하고, BS 7777에서 규정한 잔류압축구간의 개념을 도입하여 누설 안전성을 예측하였다. 계산된 결과에 의하면 PC 구조물로 제작된 외부탱크가 $10\%$ 잔류압축구간이 설치될 경우 $-162^{\circ}C$ 초저온 액체에 의해 누설된 총시간은 215시간(약 9일) 걸리는 것으로 해석되었고, 내부탱크에 설치된 주펌프 3대($330m^3/hr$ 송출용량)를 가동하면 $140,000m^3$ 규모의 LNG를 이웃 저장탱크에 이송하는데는 6일정도 걸리기 때문에 최소한 수치적으로는 안전하다는 결과이다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.309-314
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• 2020

우주 발사체용 극저온 추진제 탱크 경량화를 위한 고분자복합재료의 적용은 방향성을 가지는 복합재의 특성으로 인해 기체 투과도 성능 규명이 선행되어야 한다. 이러한 특성은 탱크 안정성 및 탑재 연료량 산정과 같은 성능 및 경제성과 직결된 지표다. 본 연구에서는 구조해석을 통해 도출된 극저온 추진제 탱크의 구조에 대하여 2가지 두께에 대한 투과도를 실험적으로 평가하였으며, 나아가 극저온-상온 환경에 노출된 열충격 횟수에 따른 시편의 비가역적 특성에 대한 투과도 분석 결과를 포함한다. 연구에 사용된 복합재는 두께에 반비례하며 열충격 횟수에 비례하는 투과도 특성을 보였으며, 우주 발사체용 극저온 추진제 탱크 소재로 적절한 투과도 성능을 가지는 것을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권7호
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• pp.592-600
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• 2007

최근에 발사체의 경량화를 위해 추진제 탱크의 재료를 복합재료로 대체하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 극저온용으로 개발된 복합재와 알루미늄 라이너로 구성된 타입 3 추진제 탱크를 제작하고 실제 극저온 상태의 운용환경을 고려한 실험을 수행하였다. 이를 위해 액체 질소를 제작된 타입 3 탱크에 주입하고 기체 질소를 이용하여 가압하였다. 실험수행과정에서 헬리컬 층과 후프 층 사이에서 층간 분리 현상이 관찰되었으며, 이에 대한 원인을 분석하기 위해 해석적 방법과 실험적 방법이 사용되었다. 해석적 방법에서는 점진적 파손 해석을 고려한 열탄성 해석으로부터 파손 지수를 평가하였으며 실험적 방법에서는 타입 3 탱크를 쉽게 모사할 수 있는 복합재/알루미늄 링 시편의 액체질소 담금 시험을 통해 헬리컬 층과 후프 층 사이의 계면을 관찰하였다.