• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제18권4호
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• pp.28-34
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• 2021

Among the currently available types of fuel, LNG emits a relatively small amount of nitrogen oxide and carbon dioxide when it burns in the engine. However, since LNG is a flammable material, leakage during bunkering can lead to accidents, such as fires. Therefore, it is necessary to install a remote operation emergency shut-down (ESD) valve to block the flow and leakage of LNG in an emergency situation that occurs during bunkering. The ESD valve uses a hydraulic driving device consisting of a hydraulic control valve and a hydraulic motor to control globe valve disc displacement, which regulates the flow path for LNG transfer. At this time, there are various nonlinearities in hydraulic driving devices; hence, it is necessary to design a controller with robust control performance against these uncertainties. In this study, modeling of the ESD valve was carried out, and a sliding mode controller to control the displacement of the globe valve disc was designed. As a result, it was confirmed that the designed control performance could be achieved by overcoming nonlinearity characteristics using the designed controller.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권2_2호
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• pp.315-325
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• 2023

Recently, various dynamic risk analysis methods have been suggested for estimating the risk index by predicting the possibility of accidents and damage. It is necessary to maintain and support the safety system for responding to accidents by continuously updating the probability of accidents and the results of accidents, which are quantitative standards of ship risk. In this study, when a LNG leakage that may occur in the LN G Fuel Gas Supply System (FGSS) room during LN G bunkering operation, a reliability physical model was prepared by the change in monitoring data as physical parameters to estimate the accident probability. The scenario in which LNG leakage occur were configured with FT (Fault Tree), and the coefficient of the covariate model and Weibull distribution was estimated based on the monitoring data. The possibility of an LNG leakage, which is the top event of FT, was confirmed by changes in time and monitoring data. A method for estimating the LNG leakage based on the reliability physical analysis is proposed, which supports fast decision-making by identifying the potential LNG leakage at the accident.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권6호
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• pp.433-440
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• 2023

This study aims to establish safety zones for bunkering operations of hydrogen propulsion ships in coastal areas through risk assessment and evaluate their validity. Using a 350 kW-class ferry operating in Busan Port as the subject of analysis, with quantitative risk assessment based on accident consequence and frequency analysis, along with a social risk assessment considering population density. The results of the risk assessment indicate that all scenarios were within acceptable risk criteria and ALARP region. The most critical accident scenarios involve complete hose rupture during bunkering, resulting in jet flames (Frequency: 2.76E-06, Fatalities: 9.81) and vapor cloud explosions (Frequency: 1.33E-08, Fatalities: 14.24). For the recommended safety zone criteria in the 6% hose cross-sectional area leakage scenario, It could be appropriate criteria considering overall risk level and safety zones criteria for hydrogen vehicle refueling stations. This research contributes to establishing safety zone for bunkering operations of hydrogen propulsion ships through risk assessment and provides valuable technical guidelines.

• 한국해양공학회지
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• 제35권6호
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• pp.393-402
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• 2021

As greenhouse gas emissions from maritime transport are increasing, the International Maritime Organization is continuously working to strengthen emission regulations. Liquefied natural gas (LNG) fuel is less advantageous as a point of CO₂ reduction due to the methane leakage that occurs during the bunkering and operation of marine engines. In this study, greenhouse gas emissions from an LNG-fueled ship were analyzed from the perspective of the life cycle. The amount ofmethane emission during the bunkering and operation procedures with various boil-off gas (BOG) treatment methods and gas engine specifications was analyzed by dynamic simulation. The results were also compared with those of other liquid fuel engines. As a result, small LNG-fueled ships without a BOG treatment facility emitted 32% more greenhouse gas than ships utilizing marine gas oil or heavy fuel oil. To achieve a greenhouse gas reduction via a BOG treatment method, a gas combustion unit or re-liquefaction system must be mounted, which results in a greenhouse gas reduction effect of about 25% and 30%. As a result of comparing the amount of greenhouse gas generated according to the BOG treatment method used with each tank size from the perspective of the operating cycle with the amounts from using existing marine fuels, the BOG treatment method showed superior effects of greenhouse gas reduction.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권7호
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• pp.964-970
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• 2023

국제해사기구의 온실가스 감축 노력으로, 해운 산업에서는 저탄소 연료로서 액화천연가스와 메탄올, 그리고 무탄소 연료로서 수소와 암모니아가 대두되고 있으며, 환경 친화적인 연료로 평가되고 있다. 특히 암모니아의 경우 화물로써 운반선을 통한 상당 기간의 운항 경험을 보유하고 있으며, 24년 하반기에는 암모니아 선박 엔진이 공급 예정으로, 상용화가 상대적으로 용이한 연료 중 하나로 간주되고 있다. 그러나 암모니아를 연료로 사용하기 위해서는 독성의 문제점을 극복해야할 필요가 있다. 5ppm 수준의 농도에서 후각으로 판단이 가능하며, 300ppm 이상을 30분 이상 흡입할 경우 회복이 불가능한 상태에 이를 수 있는 독성물질이다. 화학물질안전원에서 제공하는 KORA 프로그램을 사용하여 암모니아 벙커링시 누설시 발생할 수 있는 위험성에 대하여 평가하였으며, 1분간의 누설로 인해서 반경 약 7.5km에서 5ppm의 영향이 있을 수 있으며 이는 부산시 주요지역에 해당하며, 인체에 치명적일 수 있는 300ppm의 경우 벙커링 인근 인구밀집지역 및 학교등에 심각한 영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 암모니아 벙커링 관련 법제도가 부재한 상태로 작은 누설에도 광범위한 지역에 독성의 영향이 미칠 수 있기 때문에 지자체, 소방, 환경관서 등과의 유기적인 체계 구축이 마련될 수 있도록 법제도 개발이 필요하다.

• 한국항해항만학회지
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• 제47권1호
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• pp.25-36
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• 2023

선박의 온실가스 감축을 위한 다양한 환경규제가 발효되었고, 이로 인해 액화 천연 가스(Liquid natural gas, LNG), 액화 석유 가스(Liquefied petroleum gas, LPG), 암모니아 그리고 바이오 연료 등 여러 대체 연료를 선박에 적용하고 있다. 대안 연료의 대부분이 액화가스형태의 저인화점 연료가 많이 거론되고 있고 그 사용량은 지속적으로 늘어날 것으로 예상된다. 이에 따라, 이러한 저인화점 연료를 선박 연료로써 이용하기 위한 표준이나 지침서가 필요한데 아직까지 미비한 실정이다. LNG의 경우, 벙커링과 관련하여 ISO 표준이 마련되었고 비영리민간기구(NGO)인 선박가스연료협회(Society for Gas as a Marine Fuel, SGMF)에서도 LNG 벙커링에 대한 지침서를 마련하여 발간하였다. 이와 더불어, 선급에서도 안전한 벙커링을 위해 벙커링 방법과 절차에 따라 안전관리구역을 지정하도록 하고 있다. 따라서, 연료에 따른 안전관리구역을 설정하기 위한 절차를 마련하고 절차 수립을 위해 벙커링 환경조건과 가스 누출 시나리오를 분석하고 이를 토대로 수치해석적 방법으로 검증이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 절차 수립을 위한 초기 연구로써, 산업계의 적용 현황과 표준을 살펴보고 선급 지침서와 기존 선행 연구를 분석 및 조사하였다. 이를 바탕으로 국내 항만에서 벙커링을 위한 안전관리구역 설정을 위한 절차를 마련하고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.876-880
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• 2015

IMO의 규제인 신조 선박에 대한 NOx 80% 감축의 2016년 발효를 앞두고, 청정에너지인 LNG연료 선박 및 벙커링 선박의 보급이 유럽 선진국들을 중심으로 추진되고 있다. LNG 저장탱크는 LNG 벙커링의 필수 설비로 현재의 액체질소 등을 저장하는 극저온 액체 저장탱크와 동일한 구조이며, IMO의 "C"형 가압탱크인 내외 용기로 구성된 2중 탱크에 진공펄라이트 단열재가 충전되는 형식이다. 그러나 이 단열방식은 진공작업이 어렵고 일 LNG 기화량이 2.0 % 내외가 되어 보다 고효율의 탱크가 요구되어 진다. 본 연구에서는 진공과 단열재를 분리하여 내외탱크에 고진공을 적용하고 외부 탱크에 우레탄폼을 가설시킨 탱크 단열 방식을 새로이 고안하여 열해석을 수행하였다. 해석결과 본 개발 탱크는 진공도가 $10^{-3}Torr$ 이하일 때 일 기화량이 0.03 % 이하로 매우 적게 유지될 수 있고, $10^{-4}Torr$ 이하가 되면 일 기화량이 0.11 %가 되었다. 진공이 파괴되는 경우에도 현재 진공펄라이트 단열은 일 4.9 %의 증발이 발생하나, 새 고안 탱크는 일 증발율이 4.12 %가 되는 매우 효율이 높고 안전한 LNG 탱크 단열방식이 되었다.

• 한국가스학회지
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• 제22권4호
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• pp.1-6
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• 2018

IMO에서 규정하는 LNG 벙커링 선박용 연료 탱크 중 C형 가압탱크는 내외 2중 용기로 구성된 초저온 탱크에 $10^{-2}$ Torr 진공과 펄라이트 단열재가 충전되는 것이다. 그러나 이 단열방식은 LNG 기화량이 하루당 2.0 % 내외로 증발율이 커서 보다 단열효과가 좋은 탱크가 요구되어 진다. 본 연구에서는 내외탱크 사이에 고진공을 적용하고 외부탱크의 내벽체에 중간 단열로 펄라이트 진공단열을 적용하는 단열 방식을 새로이 고안하여 열해석을 수행하였다. 이의 장점으로는 진공 공간의 감소로 고진공 형성 시간을 크게 감소되고, 진공도 $10^{-4}$ Torr 이하에서 하루당 증발율이 0.16 %에 불과한 매우 효율이 높은 탱크 단열방식이 되었다. 만약 현재의 IMO C형 탱크의 진공펄라이트 단열에서 진공이 파괴되는 경우, C형 탱크는 하루당 4.9 %의 증발이 발생하고 새 고안 탱크는 5.23 %로 거의 동일하게 된다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2018년도 공동국제학술발표회
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• pp.163-163
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• 2018

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.174-179
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• 2016

해양의 환경오염을 줄이기 위하여 LNG 운송선박, 벙커링 선박 및 LNG를 연료로 추진되는 선박의 건조가 증가하고 있다. 이러한 LNG 선박의 저장탱크들은 외부로부터의 열유입으로 증발가스가 지속적으로 발생하고 있으며, 최근 국내 조선사들은 이 BOG를 재액화하여 회수하는 장치를 개발하여 보급하고 있다. 본 연구에서는 부분재액화 처리장치들의 이론적 최대 재액화 수율을 분석하고 재액화 수율에 미치는 영향 인자들을 비교하였다. 해석결과, BOG와 플래시 가스가 보유한 냉열을 열교환으로 간접 이용하는 부분재액화 처리장치는 최대 48.7%가 되었으며, BOG와 플래시 가스가 혼합 합체되어 냉열이 직접 이용되는 부분재액화 처리장치는 최대 41%로 해석되었다. 또한 액체 수율에 크게 영향을 미치는 인자로는 열교환기의 효율로 열교환기의 성능과 단열이 매우 중요한 것임을 알 수 있다.