• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.843-848
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• 2013

LNG 수요의 증가에 따라, LNG FPSO (부유식 생산저장 하역설비) 선박 및 LNG 선박의 건조도 지속적으로 증가하고 있고, 다양한 형태의 저장탱크 설계가 시도되고 있다. 본 논문에서는 LNG를 저장하는 선박 화물창 내부탱크의 방식으로 5~9% Ni강재를 적용하고, 단열재를 우레탄폼 블록 대신에 펄라이트 분말을 충전하는 새로운 선박 탱크 형식을 제안하였다. 펄라이트 단열재의 적용 가능성을 위하여 필수적으로 검토되어야 하는 펄라이트의 내부탱크 벽체에 가하는 압력, 압력 흡수를 위하여 적용되는 탄성 블랭킷의 특성, 블랭킷의 적정 설계두께, 내부탱크 설계압력 등 설계 인자들을 분석하였다. 연구결과로, 블랭킷의 두께설계 기준은 내부탱크 단열간격의 1/4~1/3 사이가 되어야 하고 적정 두께는 30% 정도가 되었으며, 탱크 설계압력 기준은 블랭킷 두께에 따라 1,500 Pa 이하가 되어야 하는 것으로 얻어졌다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권7호
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• pp.1-7
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• 2021

Restrictions on the emissions of nitrogen oxides, sulfur oxides, carbon dioxide, and particulate matter from marine engines are being tightened. Each of these emissions requires different reduction technologies, which are costly and require many pieces of equipment to meet the requirements. Liquefied natural gas (LNG) fuel has a great advantage in reducing harmful emissions emitted from ships. Therefore, the marine engine application of LNG fuel is significantly increasing in new ship buildings. Accordingly, this study analyzed the internal support structure, insulation type, and fuel supply piping system of a 35 m3 International Maritime Organization C type pressurized storage tank of an LNG-fueled ship. Analysis of the heat transfer characteristics revealed that A304L stainless steel has a lower heat flux than A553 nickel steel, but the effect is not significant. The heat flux of pearlite insulation is much lower than that of vacuum insulation. Moreover, the analysis results of the constraint method of the support ring showed no significant difference. A553 steel containing 9% nickel has a higher strength and lower coefficient of thermal expansion than A304L, making it a suitable material for cryogenic containers.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.531-538
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• 2011

멤브레인형 LNG 탱크의 구조적 안전성을 확보하기 위해서는 슬로싱에 의한 작용 압력과 구조응답을 정확히 평가할 수 있어야 한다. 탱크 방열구조에 작용하는 슬로싱 충격하중은 매우 불규칙적이며 이로 인한 구조 응답 역시 유탄성 거동을 포함하는 매우 복잡한 물리 현상이기 때문에 최신의 이론적 실험적 접근 방법을 동원하더라도 정확한 평가가 어렵다. 본 연구에서는 실험이나 수치해석으로부터 얻어진 슬로싱 압력 시계열을 이용하여 탱크 방열 구조의 구조응답을 간편하게 해석할 수 있는 방안을 제안하였다. 이 간이 해석법은 기본적인 삼각형 impulse 형태의 충격 압력에 대한 구조응답을 시간영역에서 과도응답해석법으로 계산한 후, 이렇게 구해진 구조물의 삼각형 응답함수를 조합하여 임의 형상의 압력 시계열에 대한 구조 응답을 구하는 방식이다. 여러 가지 예제 해석을 통하여 제안된 해석법의 타당성을 검토하였고, 이를 이용하여 실제 모형실험에서 얻어진 압력시계열을 바탕으로 구조응답을 계산하고 그 결과를 고찰하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권5호
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• pp.349-355
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• 2016

Divinycell, which functions as both insulation and a supporting structure, is generally applied in the NO96-type liquefied natural gas (LNG) insulation system. Polymer-material-based Divinycell, which has a high strength and low weight, has been widely used in the offshore, transportation, wind power generation, and civil engineering fields. In particular, this type of material receives attention as an insulation material because its thermal conductivity can be lowered depending on the ambient temperature. However, it is difficult to obtain research results for Divinycell, even though the component materials of the NO96-type LNG cargo containment system, such as 36% nickel steel (invar steel), plywood, perlite, and glass wool, have been extensively studied and reported. In the present study, temperature and strain-rate dependent compressive tests on Divinycell were performed. Both the quantitative experimental data and elastic recovery are discussed. Finally, the mechanical characteristics of Divinycell were compared to the results of polyurethane foam insulation material.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.53-60
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• 2016

본 연구는 NO96 화물창의 BOG(boil off gas), BOR(boil off rate)을 감소시키기 위한 노력으로 단열재료 및 단열층을 변화시켜서 개발된 NO96-GW, NO96-L03의 방열구조에 대해서 BOG, BOR 값을 계산하고 단열성능을 비교 평가하였다. 두가지의 변형된 NO96 모델을 기존의 NO96 방열과 단열층 및 단열재료의 차이점을 비교하고, 각각의 열저항 및 BOG/BOR 값의 비교 결과를 제시하였다. 열저항 값은 유한요소해석법을 이용하여 계산되었으며, 준정적 열평형 상태를 가정하여 열유속과 온도분포를 통하여 단열성능을 비교하였다. 계산에 사용된 화물창의 모든 재료물성치는 온도 의존값으로서 반영하여 $-163^{\circ}C$에서의 극저온 상태에서 특성을 반영되었다. 각 화물창의 BOG, BOR 계산은 국부 열전달 해석을 통해 방열판에서 발생하는 열유속을 계산하고, 등가모델을 적용하여 계산하는 과정으로 수행되었으며, 그 결과를 각 화물창의 단열성능을 비교 평가하기 위해서 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.429-438
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• 2011

본 논문에서는 Membrane형 LNG선의 구성 요소를 대상으로 단열창의 열적 분포를 알아보기 위해 극저온 상태에서부터 온도 별로 각 소재의 열적 물성치인 열전도도(thermal conductivity)를 실험을 통해서 알아보았다. 극저온 상태인 $-163^{\circ}C$의 온도상태로 유지되어야 하는 LNG선 화물탱크는 단열재료로 하여금 열을 차단하기 위해 많은 연구가 되어야 하는데 특히 여러 재료로 구성되어 있는 단열 화물창(CCS: Cargo containment system)은 열적 물성치가 온도에 따라 각각 어떠한 값을 가지는 것이 주요 관심대상이고, 이를 통해 전체 LNG 단열 화물창이 어떤 열적 분포를 가지는 것에 대한 연구가 필요하다. 실험을 통해 얻은 물성치를 가지고 전체 화물창의 온도분포를 정적 열해석을 통해 알아보았다. 또한 외부의 충격에 의해 LNG가 누수되었을때 2차 방벽 특히 hull 부분에서는 누수량에 대해서 어떠한 온도분포와 열적 안전성에 대해서 알아보았다.

• 한국해양공학회지
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• 제11권4호
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• pp.159-168
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• 1997

본 연구는 Moss형 LNG선박의 방열구조에서 LNG탱크에 침입하는 열량과 선체의 온도분포를 예측하고, 운항 중 LNG탱크를 Cooling down(예냉)하는 경우 발생하는 비정상상태에서 LNG탱크에 발생하는 국부적인 열응력을 검토할 수 있는 비정상 온도분포해석과 LNG증발량을 검토하였다. 특히 운항 중인 선박을 대상으로 일반적인 수치계산시에 필요한 각종 입력절차를 간소화 하고 경계조건 선정시에 비 전문가도 쉽게 이용할 수 있는 전산프로그램을 개발하였다. Moss형 LNG탱크의 예냉작업에 필요한 최적의 냉매량과 예냉조건을 비정상상태에서 해석한 것은 설계자 및 선박 운항자에게 유용하게 이용될 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.265-271
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• 2014

304L 스테인리스강판은 멤브레인타입 LNG선 단열시스템의 1차 방벽으로 이용된다. 304L 스테인리스강은 변태유기소성(TRIP)강으로 복잡한 재료거동을 보이는데, 이는 소성변형이 발생하는 동안 상변태를 경험하기 때문이다. 본 연구에서는 304L 스테인리스 강의 비선형 기계적 거동분석을 위한 온도의존 일축인장시험을 수행하였으며 재료의 파단이나 비선형 거동을 예측하기 위한 점소성모델을 제안하였다. 수치해석의 결과와 시험 결과를 비교 분석하여 유효성을 검증하였으며 LNG 멤브레인에 대한 적용성을 검토하기 멤브레인 구조시편을 제작하여 구조해석 및 유한요소해석을 수행하였다. 재료모델은 개발 서브루틴을 이용하였으며 ABAQUS 사용자지정 재료 서브루틴을 탑재한 유한요소해석 결과와 극저온 구조인장시험을 수행한 결과를 비교하여 구조적용성을 검증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제4권2호
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• pp.7-14
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• 2000

생산지로부터 LNG 선박으로 수송되어 각 생산기지의 저장탱크로 저장되는 액화천연가스 (LNG; Liquified Natural Gas)는 극저은인 Boiling Point보다 약간 낮은 온도 ($-162^{\circ}C$)로 전송된다. LNG 전송은 배관을 통하여 이루어지며, 이로 인하여 배관 내에는 2상 유동 (2-Phase Flow)이 자주 형성된다. 본 연구에서는 일차적으로 이러한 배관내의 2상 유동대한 압력강하량 계산법을 연구하였고, 단열재와 배관 표면을 통한 외부 열유입량과 그에 따른 BOG (Boil-off Gas) 발생량 계산 방법을 연구하여, 이들을 기반으로 LNG 배관시스템의 열유동 해석 프로그램을 개발하였다. 또한 본 연구 및 프로그램 개발을 토대로 최적의 단열재 두께와 배관 Size를 구할 수 있는 최적 설계 프로그램을 구축하였다. 이는 배관설계 시 주어진 최대 허용 압력 강하량과 BOG 발생량 등의 허용 운전 조건과, 단위 길이 당 배관가격과 단위 부피당 단열재가격을 기준으로 허용 범위 내의 최소 설비 비용을 찾는 최적 설계 방법이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.141-147
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• 2010

LNG 천연가스로서 저장과 운반이 용이한 액체로 변형이 가능하며, 청정연료로 각광받게 되어, 석유에너지의 의존도를 낮추고 에너지사용의 다변화를 위해 1986년 인도네시아로부터 처음 도입된 이래로 산업의 성장과 더불어 그 수요량이 지속적으로 증가하고 있다. LNG는 천연가스의 부피를 영하 약 $-162^{\circ}C(-260^{\circ}F)$까지 냉각시켜 1/600까지 줄일 수 있으므로, 저장 및 운반에 있어서 매우 효율적이다. 현대의 LNG 저장탱크는 철근 콘크리트 이중벽과 내부 니켈방호벽 및 벽사이의 효율이 높은 단열재로 구성된 완전 방호식이 적용되고 있다. 단열재는 극저온의 온도가 LNG 탱크 외벽으로 전달되는 것을 차단하며, 바닥슬래브, 외벽 및 상부에 설치된다. LNG 저장탱크의 단열재의 배치에 따라 콘크리트 외조에 작용하는 온도분포에 차이가 나므로, 본 연구에서는 기 건설된 완전 방호식 LNG 저장탱크 바닥판 단열재의 배치에 대해 검토하고, 이를 바탕으로 단열시스템 개선 방안을 제안하고자 한다.