• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.166.2-166.2
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• 2005

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.83-92
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• 2007

대형의 유체-구조물 연계시스템(FSI) 해석을 위해 많은 수치기법들이 있지만, 유체의 슬로싱에 의해 발생되는 집중적이고 불규칙한 동수압의 영향 때문에, 신뢰할 수 있는 수치 결과와 수치안정성을 확보하기 위해 매우 조밀한 메쉬를 필요로 한다. 그 결과, 신뢰할 수 있는 장기적인 시간 응답을 구하기 위한 수치해석은 상당히 많은 CPU 시간을 요구한다. 본 논문의 목적은 국부 상세 모델을 이용하여 LNG운반선의 화물창 시스템의 유탄성적 거동을 해석하기 위한 전역-국부 해석기법을 제시하고자 한다. 본 논문에서 제시한 해석기법의 타당성을 증명하고 이 기법을 통해 LNG운반선 화물창 시스템의 국부응답을 효율적으로 예측한 결과를 제시하였다.

• 대한조선학회지
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• 제46권3호
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• pp.3-7
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• 2009

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.527-530
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• 2011

전 세계적인 LNG 수요 증가에 따라 LNG 운반선의 대형화 및 극한 환경의 항로 선택이 불가피해지고 있다. 이러한 상황에서 LNG의 슬로싱 현상에 따른 화물창의 구조적 안정성 여부가 큰 이슈거리로 떠오르고 있다. 슬로싱 현상에 의한 구조 안전성을 평가하는 가장 이상적인 방법은 유체 영역과 탱크의 복합적인 상호 작용을 완벽하게 구현하는 것이다. 하지만 과도한 계산 시간과 결과의 정확성이 확보되지 못한 상황에서 LNG 운반선 화물창의 안전성 평가에 적용하기에는 문제가 있다. 많은 연구 단체에서는 불규칙적인 슬로싱 압력 신호를 삼각파 등의 형태로 이상화하여 구조해석에 적용하고 있지만 이 또한 유체의 압축성 및 비선형성을 고려하는데 한계를 드러내고 있다. 본 연구에서는 슬로싱 하중을 받는 구조의 안전성을 평가함에 있어 쌍방향(2-way) FSI(Fluid-Structure Interaction)의 과도한 해석 시간 및 수렴의 어려움을 보안하고 유체의 비선형성을 고려할 수 있는 단 방향(1-way) FSI 기법을 이용하는 절차를 제안하고자 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권4호
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• pp.529-537
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• 2021

LNG 운반선은 선체와 화물창이 일체형인 멤브레인 타입을 적용한 대형선을 중심으로 건조되어 왔으나, 최근 친환경 연료인 LNG의 수요 증가 및 LNG 벙커링 인프라 확대로, 중소형 운반선에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 중소형 LNG 운반선에 IMO B 형식 탱크를 적용하고 설계의 안정성 및 적합성을 검증하는 것을 목표로 하였고, B 형식 탱크를 적용하는 경우 필수적으로 수반되는 파괴역학 기반의 균열 진전 해석 및 가스 누출을 대비하여 설치되는 부분 2차 방벽의 크기의 결정을 위한 내용을 소개하였다. LNG 운반선 적용에 적용되는 국제 규정인 IGC 코드를 이용하여 설계 수명동안 균열 진전 해석에 적용될 응력 분포를 산정하는 방법을 제시하였고, Paris 법칙과 British Standard 7910 (BS 79110) 기반의 균열 진전 해석 프로그램을 개발하여 표면 균열 진전 해석을 수행하였다. 다음으로 2차 방벽의 크기를 결정하기 위하여, 초기 관통 균열의 크기를 가정할 수 있는 방법론을 제시하고, 균열 감지 후 회항 가능 기간인 15일 동안의 관통 균열 진전 해석을 수행하여 국제 규정에서 요구하는 B 형식 화물 탱크의 안정성 및 적합성을 검증하였다. 더 정확한 피로 균열 진전 해석을 위하여 코드 기반에 더하여 직접 해석을 통한 해석 절차 개발 및 검증이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.103-108
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• 2020

일반적으로 LPG 운반선의 화물창은 국제해사기구(IMO)에서 정의한 독립형 탱크 Type A에 해당하며, 탱크의 외부는 폴리우레탄 폼으로 단열하고, 탱크는 영하 50도에서도 견딜 수 있는 값비싼 저온 강으로 제작된다. 따라서, 화물창 재료의 절감은 많은 비용의 절감으로 직결된다. 화물창은 외판, 격벽, 보강재, 웨브 프레임 및 스트링거로 구성된다. 그 중에서 외판, 격벽과 보강재는 구조해석 없이 선급 규정에 의해 설계될 수 있어 용이하게 최적 설계를 통해 설계된다. 하지만, 웨브 프레임과 스트링거는 구조해석을 통해 설계하고 선급승인을 받아야 하므로, 수없이 많은 구조해석을 포함하는 최적 설계는 사실상 수행하지 못하고, 수 십 번의 구조해석을 통해 설계치수를 결정하는 적정설계만을 수행하는 실정이다. 본 연구에서는 유한요소해석을 위해 2번 화물창을 대표 화물창으로 선정하여 8개의 하중조건을 적용하였고, 각 하중조건에 대한 선박 전체의 변형을 고려하였다. 또한, 탐색시간이 효과적인 미분 기반 최적화 기법을 통해 82,000 ㎥ LNG 운반선의 웨브 프레임을 대상으로 최소중량설계를 수행하였다. 본 연구를 통해 총 48개의 설계변수 치수를 결정하였고, 척 당 약 108 톤의 강재를 절감하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.108-118
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• 1997

LNG운반선은 일반 상선과는 달리 경제성 관점에서의 적정 Boil-Off Rate(BOR)과 안전성 관점에서의 Steel Grade 결정을 위한 Cargo tank 온도분포 해석이 필수적이다. Membrane형 LNG선의 경우 이미 여러가지 해석이 수행된 바 있지만 대부분이 상당히 영향을 주는 부재들의 영향을 무시하였다. 본 연구에서는 이전의 연구에 더하여 온도 분포 해석에 가장 중요한 대류 열전달 계수의 산정에 더욱 정확한 상관식을 적용하였고 Longitudinal과 Floor등 주요 부재의 영향을 충분히 고려한 3차원 온도분포 해석과 BOR을 산정하는 program을 개발하였다. 또한 여러 가지 경우에 대해 타당성을 검토한 후 그 결과를 설계에 반영하였다.

• 대한조선학회 특별논문집
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• 대한조선학회 2005년도 특별논문집
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• pp.22-30
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• 2005

Sloshing loads, produced by the violent liquid free-surface motions inside the cargo tank have become an important design parameter in ship building industry since there have been demands for the increased sizes of the cargo containment system of LNG carriers. In this study, sloshing impact pressure acting on the shell of the spherical cargo tank of an LNG carrier as well as dynamic pressure and flow behavior around the pump tower located at the center of the tank have been calculated. Comparative numerical sloshing simulations for a spherical LNG tank using 2-D LR.FLUIDS which is based on the finite difference method and 3-D MSC.DYTRAN which is capable of calculating nonlinear fluid-structure interaction have been carried out. A method of calculating sloshing-induced dynamic loads and the subsequent structural strength analysis for pump tower of a spherical LNG carrier using MSC. DYTRAN and MSC.NASTRAN have been presented.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.345-352
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• 2017

본 연구에서는 액화천연가스(Liquefied natural gas, LNG) 운반선 화물창 손상으로 인한 극저온 LNG 누출 및 하중 작용 시 화물창의 초저온 보냉재를 구성하고 있는 고분자 폼(Polymer foam) 소재의 성능을 관찰하고자 하였다. LNG와 맞닿아 있는 LNG 운반선 1차 방벽은 유체 충격하중이나 오랜 시간 동안의 LNG 적재/하역으로 인해 손상이 누적 되면 누출로 이어지게 된다. 극저온 유체의 누출은 다공성 밀폐 셀 구조인 고분자 폼 내부에 영향을 끼쳐 작용 하중에 대한 거동변화를 야기한다. 본 연구에서는 단열재(Insulation)로 사용되는 고분자 소재인 폴리이소시아누레이트 폼(Polyisocyanurate foam, PIF) 시험편의 기계적 성능에 대한 평가를 수행하였다. 시험편에 극저온 액체를 함침시켜 압축실험을 진행함으로써 저온 취성(Cold brittleness)으로 인한 성능 변화와 함께 극저온 유체의 함침 영향에 대해 정량적으로 비교분석 하였다.

• Composites Research
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• 제32권2호
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• pp.90-95
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• 2019

LNG 운반선의 슬로싱 충격하중은 LNG 화물창 내 단열시스템의 파손을 야기하는 주원인이다. 단열시스템의 파손은 LNG 화물창 내 극저온을 유지시키는 데 치명적으로 작용하게 된다. 극저온을 유지하기 위해서는 단열재료의 성능 강화가 가장 전형적인 방법이다. 일반적으로 LNG 화물창 내의 단열재료는 폴리우레탄 폼과 플라이우드, 이 두 재료를 접합시키기 위한 접착제가 사용된다. 본 연구에서는 단열시스템에 채용되는 단열재료를 강화하기 위한 일환으로 글라스 버블/에폭시 복합수지를 제작하여 충격 하중이 작용할 때 재료의 흡수에너지를 향상시켰다. 실험 시나리오는 글라스버블의 첨가량, 온도의 영향성을 분석하기 위한 상온 및 극저온 환경을 고려하여 자유낙하 실험을 수행하였다. 실험 결과는 글라스 버블 첨가량이 20 wt.%에 도달할 경우 극저온 흡수에너지가 최대의 성능이 나타나는 것을 확인하였다. 반면에 상온 흡수에너지는 첨가량 0 wt.%에서 최대 성능을 보였다. 글라스버블/에폭시 수지의 혼합성능의 경우 첨가량이 20 wt.%가 되면 교반성능 저하로 인하여 응집현상이 발생하여, 접착성능이 떨어질 것으로 판단된다.