• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.193-200
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• 2011

본 연구를 통해 superlite라 불리는 단열 파우더를 채용한 NO96 멤브레인 타입 LNG선 단열 화물창의 만선항해 시 LNG의 BOR(Boil-Off Rate) 예측모델을 제시하였다. LNGCC(LNG Cargo Containment)의 비정상상태 열전달 FEM모델은 만선항해 시 대기 및 해수 조건을 반영하고 복잡한 화물창 단열구조에 균질화 기법을 적용하여 구축하였다. BOR은 만선항해중 LNGCC 내부로 침입하는 총 열량을 이용하여 평가되었으며, 주요 변수에 따른 BOR의 변화는 파라메트릭 열전달해석을 통하여 분석하였다. 그리고 파라메트릭 BOR 특성해석 결과를 토대로 LNG선의 탱크 크기, 단열층의 두께 그리고 superlite의 열전도율을 함수로 하는 BOR 예측모델을 유도하였다. 비선형 과도 열전달해석을 통해 직접 구한 BOR과의 비교를 통해 유도한 예측모델은 최대 1% 이내의 상대오차를 나타내었다.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제3권3호
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• pp.112-124
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• 2017

As an LNG carrier preserves and transports liquefied natural gas under minus $163^{\circ}C$, the cargo tank has to have sufficient hull strength against not only the wave loads but also against loads caused by loading and unloading and thermal expansion to keep the LNG safely. The main insulation types for a CCS are No.96 and Mark III from GTT for the membrane LNG carrier. Particularly, the invar membrane plate in No.96 is very thin and its connections could experience high local stresses owing to such dynamic loads. Therefore, it should be verified whether those connections have sufficient fatigue lives for the purpose of operation and maintenance. This research aims at performing fatigue analysis with 0.1 fatigue damage criteria for 40 years of design life to support new membrane CCS development using proper S-N curves and the associated finite element modeling technique for each connection and then propose a reasonable design methodology.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제6권2호
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• pp.307-322
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• 2014

With the rate of worldwide LNG demand expected to grow faster than that of gas demand, most major oil companies are currently investing their resources to develop floating LNG-FLNG (i.e. LNG FSRU and LNG FPSO). The global Floating LNG (FLNG) market trend will be reviewed based on demand and supply chain relationships. Typical technical issues associated with FLNG design are categorized in terms of global performance evaluation. Although many proven technologies developed through LNG carrier and oil FPSO projects are available for FLNG design, we are still faced with several technical challenges to clear for successful FLNG projects. In this study, some of the challenges encountered during development of the floating LNG facility (i.e. LNG FPSO and FSRU) will be reviewed together with their investigated solution. At the same time, research of new LNG-related technologies such as combined containment system will be presented.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제8권6호
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• pp.537-553
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• 2016

This paper addresses the safety of two-row tank design by performing the extensive sloshing model tests. Owing to the uncertainties entangled with the scale law transforming the measured impact pressure up to the full scale one, so called comparative approach was taken to derive the design sloshing load. The target design vessel was chosen as 230 K LNG-FPSO with tow-row tank arrangement and the reference vessel as 138 K conventional LNG carrier, which has past track record without any significant failure due to sloshing loads. Starting with the site-specific metocean data, ship motion analysis was carried out with 3D diffraction-radiation program, then the obtained ship motion data was used as 6DOF tank excitation for subsequent sloshing model test and analysis. The statistical analysis was carried out with obtained peak data and the long-term sloshing load was determined out of it. It was concluded that the normalized sloshing impact pressure on 230 K LNG-FPSO with two-row tank arrangement is higher than that of convectional LNG carrier, hence requires the use of reinforced cargo containment system for the sake of failure-free operation without filling limitation.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권9호
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• pp.1384-1390
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• 2004

The full containment Liquefied Natural Gas(LNG) storage tank is based on a double liquid container concept : two separate containers, one within the other, are capable of containing the LNG. The outer concrete tank provides comer protection(secondary containment) to withstand and safely contain any spill from the inner tank. The comer protection is installed on inside corner surface of outer concrete tank. Because of high and complex stresses, corner protection is designed by ASME section ⅧI Div. 2, Appendix 4 on behalf of API 620 which is main design code for LNG tank. Design guidelines to determine design factors such as liner thickness and knuckle radius are not well understood because Appendix 4 is the design method not based on equation but FEM. Recently, the volume of LNG tank shows a tendency to increase. So it is necessary to set up the design guidelines to cope with change of LNG tank capacity and height/diameter ratio. In this paper, optimum design of corner protection was performed and the design guidelines were suggested by the results of FEM for LNG tanks which have different capacities and height/diameter ratio.

• 한국가스학회지
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• 제11권4호
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• pp.85-90
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• 2007

본 논문에서는 유한요소법을 사용하여 댐핑안전 구조물을 설치한 완전밀폐식 LNG 저장탱크 시스템의 강도안전성에 대해 해석하였다. 내부탱크의 FEM 해석을 위해, 탱크에 저장된 LNG에 의한 유체정압, 초저온 온도하중, BOG 압력, LNG 자중량, 내부탱크의 코너 측벽면에 가해진 침하하중 등과 같은 모든 복합하중을 내부탱크 구조물에 적용하였다. FEM 계산결과에 의하면 기존의 내부탱크는 주어진 모든 하중 조건에 대하여 안전하지만, 압축 스프링과 같은 댐핑안전 구조물은 탱크시스템의 안전성을 확보하는데 대단히 유용한 구조물일 것이라는 사실이다. 따라서 스프링의 강점도를 높이고 최적의 설치위치를 찾으면 스프링 구조물에 의해 탱크시스템의 댐핑강도 안전성을 증가시킬 수 있는 중요한 설계요소가 될 것이다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.499-507
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• 2023

The core of the liquefied natural gas (LNG) carrier cargo containment system (CCS) is to store and transport LNG safely under temperatures below -163 degrees Celsius. The secondary barrier of the LNG CCS is adopted to prevent LNG leakage from CCS to the ship's hull structure. Recently, as the size of the LNG CCS increases, various studies have been conducted on the applied temperature and load ranges. The present study investigates the working condition-dependent bonding strength of the PU15 adhesives of the secondary barrier. In addition, the mechanical performance is analyzed at a cryogenic temperature of -170 degrees Celsius, and the failure surface and failure mode are investigated depending on the working condition of the bonded process. Even though the RSB and FSB-based fracture mode was confirmed, the results showed that all the tested scenarios satisfied the minimum requirement of the regulation.

• 한국가스학회지
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• 제18권1호
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• pp.17-24
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• 2014

LNG 저장탱크는 초저온($-162^{\circ}C$)의 액화천연가스(LNG)를 저장하는 시설로서 안전성이 크게 요구되는 시설물이다. LNG를 저장하는 내조에 문제가 일어나 LNG 누출이 발생했을 경우를 대비하여 종래에는 LNG 저장탱크 외부에 방류둑을 설치하게 되어 있었다. 하지만 이는 부지 활용도를 떨어뜨리고 저장탱크 건설비를 증가시키는 등의 문제점이 있어 근래 들어 저장탱크 벽체를 초저온에 견딜 수 있는 구조로 바꾸는 완전방호식 저장탱크를 제작함으로서 방류둑 설치를 하지 않고 있다. 탱크 벽체를 초저온에 견딜 수 있는 구조로 만드는 방법은 크게 두 가지가 있다. 하나는 초저온에 견딜 수 있는 철근을사용하여 LNG 탱크 벽체 콘크리트를 제작하는 방법이며 다른 하나는 LNG 탱크 벽체 콘크리트 내부 표면에 초저온에 견딜 수 있는 스프레이 폴리우레탄 폼 등의 제품을 적용하여 내조로부터 LNG의 누출이 발생하여도 콘크리트 표면온도가 정해진 기간 동안 일정 온도 이하로 낮아지지 않도록 하는 방법이다. 최근 국내에 서 건설하는 모든 LNG 저장탱크는 경제적이고 적용방법이 간단한 스프레이 폼을 사용하여 LNG 저장탱크 벽체의 저온 안전성을 강화하고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.817-824
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• 2010

약 콘크리트 격납구조물은 구조적 안전성이 뛰어나고 경제적이므로 원자력발전소 격납건물, LNG 저장탱크 등에 널리 사용되고 있다. 격납구조물 중 지붕 돔의 형태는 구조적 안전성, 물량 및 시공 난이도에 큰 영향을 미치므로 최적의 두께와 곡률을 도출하고자 하는 노력이 필요하다. 한편 일반적으로 PSC 구조로 설계되는 링빔은 이러한 돔을 지지하여 벽체의 변형을 최소화시키는 역할을 하며, 단면 크기와 더불어 프리스트레스 수준을 적절히 결정하는 것이 설계의 핵심이 된다. 이 연구에서는 축대칭 회전쉘의 막이론을 적용하여 본설계 시의 유한요소해석에 앞서 돔과 링빔의 초기 형상이나 프리스트레스 수준을 효율적으로 결정할 수 있는 기법을 제안하였다. 이러한 기법을 국내에서 시공된 격납구조물의 돔과 링빔에 적용하여 분석하고 단면 형상이나 프리스트레싱 설계에 대한 개선 방안을 고찰하였다.