• 대한조선학회논문집
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• 제44권3호
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• pp.305-313
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• 2007

The aim of present paper is to investigate the dynamic strength characteristics of LNG cargo containment system under sloshing impact loads numerically. The dynamic stress transmission mechanism under the impact load was analyzed based on the dynamic Finite Element Analysis. Based on the insights obtained from the numerical studies, the characteristics of internal stress distribution and stress concentration have been reported. The material option including anisotropic material features required for the commercial FEA code application were suggested based on the comparison with the experimental results.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권6호
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• pp.515-522
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• 2019

Since Liquefied Natural Gas (LNG) is normally carried at 1.1 bar pressure and at -163℃, special Cargo Containment System (CCS) are used. As LNG carrier is becoming larger, typical LNG insulation systems adopt a method to increase the thickness of insulation panel to reduce sloshing load and Boil-off Rate (BOR). However, this will decrease LNG cargo volume and increase insulation material costs. In this paper, silica aerogel, glass bubble were synthesized in polyurethane foam to increase volumetric efficiency by improving mechanical and thermal performance of insulation. In order to increase dispersibility of particles, ultrasonic dispersion was used. Dynamic impact test, quasi-static compression test at room temperature (20℃) and cryogenic temperature (-163℃) was evaluated. To evaluate the thermal performance, the thermal conductivity at room temperature (20℃) was measured. As a result, specimens without ultrasonic dispersion have a little effect on strength under the compressive load, although they show high mechanical performance under the impact load. In contrast, specimens with ultrasonic dispersion have significantly increased impact strength and compressive strength. Recently, as the density of Polyurethane foam (PUF) has been increasing, these results can be a method for improving the mechanical and thermal performance of insulation panel.

• 한국가스학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-8
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• 2005

본 연구에서는 $9\%$ 니켈강재식 LNG저장탱크에 대한 누설 안전성을 여러 가지 단열재와 코너 프로텍션, PC 구조물 사이에 존재하는 열저항 평형온도 효과를 고려하여 유한요소법으로 해석하였다. FEM 계산결과에 따르면, 파이버 글라스 블랑켓, 펄라이트 파우더, 셀루러 글라스 단열재 등은 재질의 취약한 강도 때문에 누설 LNG에 의한 하중이 가해지면 단열재 자체가 파손되므로 누설 안전성을 보장할 수 없게 된다. 그러나, 내부탱크와 단열재가 동시에 파손되어도 $9\%$ 니켈강재로 제작된 코너 프로텍션(CP) 예응력 콘크리트(PC)구조물의 외부탱크는 LNG의 복합하중에 대하여 강도 안전성을 확보하고 있으므로, 누설 LNG를 최소한 10일 정도는 안전하게 체류시킬 수 있다. 따라서, $9\%$ 니켈강제식 LNG 저장탱크 시스템은 이들 두 가지 구조물에 의해 누설 안전성이 확보된다.

• 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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• 제10권4호
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• pp.458-467
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• 2018

Efforts have been made in this paper to develop the measuring device for the insulation performance of full scale NO96 LNG CCS. The facility was designed to maintain environmental conditions which are similar to operation conditions of full scale LNG CCS. In the facility, the heat sink boundary was kept cryogenic temperature by cold chamber which contains liquefied nitrogen and heat source boundary was made by external case heated by natural convection. Heat Flow Meter method (HFM) was applied to this facility, hence Heat Flux Sensors (HFS) were attached to specimen. The equivalent thermal conductivity of full scale NO96 unit box was targeted to measure and PUF of same size was used for the calibration test. Additionally, the finite element analysis was carried out to check the performance of the developed test facility and experimental results were also compared with those predicted by the numerical method.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.307-313
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• 2016

액화 천연가스(LNG)를 운반, 저장하는 화물창은 LNG의 기화를 막기 위해 항상 저온의 상태로 유지되어야 한다. 이러한 극한 환경으로 인해 LNG 화물창에 적용되는 단열시스템의 기술은 상당히 중요하다. 이러한 이유로 LNG 화물창 단열시스템 내에는 구조 및 단열성능을 가지는 적층형 목재인 플라이우드(plywood)가 널리 사용되고 있다. 그러나 최근 슬로싱(sloshing)으로 인한 플라이우드의 파손현상이 보고되면서 이를 해결하기 위한 강도적인 보강이 필요할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 B타입 LNG 탱크의 지지대로 사용되는 적층형 목재인 압축목재(compressed wood)를 플라이우드를 대체하기 위한 대체 재료로 고려하게 되었다. 이를 위해 압축목재에 대해 압축 및 굽힘시험을 수행하였고 기계적 물성과 파손특성을 확인하였다. 또한 온도와 적층방향을 실험변수로 설정하여 이에 따른 압축 목재의 특성 변화를 분석하였다. 마지막으로 참고문헌을 통해 획득한 플라이우드의 물성과 실험결과를 비교하여 압축 목재의 적용가능성을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.539-543
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• 2011

LNG cargo containment system (CCS) has the primary function of ensuring adequate thermal insulation with keeping natural gas below its boiling point. From the viewpoint of structural design, this LNG CCS can be treated as a laminated composite structure showing complex structural responses under the sloshing load which can be defined as a violent behavior of the liquid contents in cargo tanks due to external forced motions. As LNG CCS type, Mark III containment system from TGZ is considered in this paper and then its structural strength assessment is performed based on a simple higher-order shear deformation theory and maximum stress, maximum strain, Tsai-Wu failure criteria developed for laminated composite plates. The assessment is performed to the initial failure of the Mark III CS plate by investigating failure locations and loads.

• 한국가스학회지
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• 제14권2호
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• pp.40-46
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• 2010

본 연구에서는 기존 멤브레인식 LNG 저장탱크의 측정장치와 안전장치에 대한 고찰과 분석을 통해 초대형 멤브레인 식 LNG 저장탱크에 적합한 새로운 통합제어안전관리시스템 연구를 수행하고자 한다. 통합제어안전관리시스템은 기존에 단수로 설치한 압력계를 추가하고, 기존의 LNG 저장탱크에는 없는 변위센서와 하중센서를 내부탱크와 예응력 콘크리트 구조물 사이를 관통하는 강재앵커에 새로이 설치함으로써 초대형 LNG 저장탱크의 안전성과 효율성을 향상시키는 역할을 담당할 것으로 예상된다. 변위센서와 하중센서는 멤브레인 패널의 파손여부, 내부탱크로부터 발생된 LNG 누설의 단서를 제공하게 될 것이다. 기존의 누설센서는 내부탱크 뒤편의 보냉재 공간에 설치한 온도센서에 의해 LNG 누설이라는 신호를 보낼 때까지도 멤브레인 패널의 손상에 관련된 적절한 정보를 제공하지 못할 수 있다. 결국 새로운 통합제어안전관리시스템은 온도, 압력, 변위량, 하중, LNG의 밀도 데이터를 수집하고 분석하기 위한 것으로, 탱크시스템의 안전성과 내부탱크의 누설을 제어하기 위한 시스템이다. 또한, 디지털 데이터는 멤브레인 패널의 안전성에 관련된 변위량과 하중, LNG의 액위와 밀도, 쿨다운 공정, 누설, 압력 등을 제어하기 위해 측정된다.

• 한국가스학회지
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• 제14권5호
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• pp.13-18
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• 2010

본 연구는 9% 니켈강재식 LNG 저장탱크용 통합제어안전관리시스템을 개발하고자 한다. 새로운 통합제어안전관리 시스템은 기존의 측정 및 제어시스템에 비해 압력, 변위, 하중을 측정할 수 있는 장치를 추가하였다. 또한, 측정된 데이터는 새로운 제어장치와 안전관리 시스템에 의해 통합되고 분석하는 프로세스를 동시적으로 진행하는 것이다. 초대형 완전밀폐식 LNG 저장탱크의 안전성과 효율성을 증가시키기 위해 통합제어안전관리시스템은 압력계이지를 추가하고, 내부탱크의 외측벽과 스티프너, 톱거더의 용접지역, 코너 프로텍션 탱크의 외측벽에 새로운 변위센서/압력센서를 설치하였다. 변위센서와 하중센서는 내부탱크와 코너 프로텍션 탱크의 9% 니켈강재 구조물에 대한 파손징후를 제공할 수 있고, 내부탱크로부터 누설되는 LNG를 감시할 수 있다. 기존의 누설센서는 내부탱크와 코너 프로텍션 사이의 단열지역에 설치한 누설감지기에 의해 경고신호가 접수될 때까지도 9% 니켈강재 탱크의 파괴에 대한 적절한 정보를 제공하지 못한다는데 문제가 있다. 따라서, 새로운 통합제어안전관리시스템은 온도, 압력, 변위, 하중, LNG의 밀도 데이터를 수집하고 분석하기 위한 것으로, 탱크시스템의 안전성과 내부탱크의 누설을 제어하기 위한 시스템이다. 또한, 디지털 데이터는 9% 니켈강재로 제작한 탱크의 안전성에 관련된 변위와 하중, LNG의 액위와 밀도, 쿨다운 공정, 누설, 압력 등을 제어하기 위해 측정한다.

• KSTLE International Journal
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• 제7권2호
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• pp.45-50
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• 2006

In this paper, the leakage safety of prestressed concrete structure including the insulation panels has been analyzed using a finite element analysis just after a collapse of 9% nickel inner tank. This FEM study shows that the outer tank may contain the leaked cryogenic liquid for the time being until the primary pump in the inner tank transports stored cryogenic liquids to the nearest LNG storage tank before the outer tank is demolished. This means that the total tank thickness from the insulation panel to the outer tank system safely may retain the leaked cryogenic fluids. The FE computed results indicate that the current structure in a full containment tank is obviously enough to securing the leak-proof safety of the tank system with two primary pumps.