• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.290-295
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• 2019

본 연구에서는 액화 천연 가스 운반선 단열 시스템에 적용되는 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam, PUF)의 열적 성능 및 내충격성을 향상시키기 위한 목적으로, PUF에 복합 단열 매트를 보강하였다. 복합 단열 매트는 극저온 환경에서 운용이 가능한 케블라, 에어로겔, 그리고 크라이오겔 매트를 선정하였다. 열적 성능은 $20^{\circ}C$의 상온에서 열전도율을 측정하였으며, 내충격성은 $20^{\circ}C$의 상온 및 $-163^{\circ}C$의 극저온에서 30 J의 충격에너지로 낙하 충격 시험을 수행하여 측정하였다. 측정된 열전도율은 유효 열전도율 이론 값을 통해 보강되지 않은 PUF와 비교하였으며, 내충격성은 접촉력, 접촉 시간, 그리고 흡수에너지를 평가하였다. 실험 결과 크라이오겔 복합 매트 보강 시 가장 우수한 열적 성능을 나타났으며, 내충격성은 에어로겔 복합 매트 보강 시 가장 우수하게 나타났다.

• 한국해양공학회지
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• 제36권4호
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• pp.217-231
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• 2022

Reinforced polyurethane foam (R-PUF), a material for liquefied natural gas cargo containment systems, is expected to have different mechanical properties depending on its stacking position of foaming as the glass fiber reinforcement of R-PUF sinks inside R-PUF under the influence of gravity. In addition, since R-PUF is not a homogeneous material, it is also expected that the coordinate direction within this material has a great correlation with the mechanical properties. So, this study was conducted to confirm this correlation with the one between the mechanical properties and the stacking position. In particular, in this study, R-PUF of 3 different densities (130, 170, and 210 kg/m³) was used, and tensile, compression, and shear tests of this material were performed under 5 temperatures. As a result of the tests, it was confirmed that the strength and modulus of elasticity of the material increased as the temperature decreased. Specifically, the strength and modulus of elasticity in the Z direction, which was the lamination direction, tended to be lower than those in the other directions. Finally, the strength and elastic modulus of different specimens of the material found at the bottom of their lamination compared to the specimens with these properties found at positions other than their lamination bottom were evaluated. Further analysis confirmed that as the temperature decreased, hardening of R-PUF occurred, indicating that the strength and modulus of elasticity increased. On the other hand, as the density of R-PUF increased, a sharp increase in strength and elastic modulus of R-PUF was observed.

• 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.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권4호
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• pp.213-221
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• 2023

The demand for Liquefied Natural Gas (LNG) carriers and LNG-fueled ships has significantly increased in recent years due to the sulfur-oxide emission regulations by the International Maritime Organization (IMO). The main goal of this paper is to introduce the process for the Engineering Critical Assessment (ECA) of IMO independent type-B cargo tanks made from 9% nickel alloy. A methodology proposed by the British Standard was used to conduct ECA for any structure with initial flaws. Based on this standard, a Matlab code was developed to perform ECA. Coarse mesh Finite Element Analysis (FEA) was performed on an independent type-B LNG cargo tank with a capacity of 15,000 m³. The location with the highest development of maximum principal stress was identified at the bottom of the cargo tank. Fine mesh FEA was performed to obtain the stress range required for ECA. The dynamic cargo tank loads used for FEA were determined using some ship rules presented by Det Norske Veritas. As a result of performing a 20-year long-term crack propagation analysis with a semi-elliptical surface crack, the fracture-to-yield ratio exceeded the Fracture Assessment Line (FAL) and some structural reinforcement was necessary. Performing a 15-day short-term crack propagation analysis, the fracture-to-yield ratio remained within the FAL, and no significant LNG leaks were expected. This paper is believed to provide a guide for performing ECA of LNG cargo tanks in the future by providing the basic theory and application sample necessary to perform ECA.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.207-212
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• 2024

Recently, with the strengthening of environmental regulations, there has been an increasing interest in eco-friendly energy sources, leading to a trend of the increasing scale of Cargo Containment Systems (CCS) for Liquefied Natural Gas (LNG) carriers. Among these systems, membrane tanks have gained popularity in LNG transport vessels due to their superior spatial utilization and competitiveness. However, due to high initial investment costs and the difficulty in repair in case of damage, a safety layer, the secondary barrier, must be installed without fail. In this study, in order to apply a new secondary barrier to the existing membrane-type LNG CCS, tests were conducted on the fiberglass layer previously used in the Triplex-Flexible Secondary Barrier (FSB), substituting it with basalt fiber. Tensile and vertical tensile tests were performed to assess the newly applied material. Environmental tests were conducted at room temperature (25℃) and extremely low temperatures (-170℃), considering the temperatures to which substances may be exposed during LNG vessel operations. The basalt-FSB produced in this study demonstrated superior results compared to the specifications of the existing product, confirming its potential applicability for implementation.

• 동력기계공학회지
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• 제11권2호
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• pp.5-11
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• 2007

액화천연가스(LNG : Liquified Natural Gas)는 연료로 사용하기 위하여 기화하는 과정을 거치게 되는데 기화하는 방식에는 해수에 의한 기화와 공기에 의한 기화의 두 가지 방식으로 나뉘게 된다. 해수에 의한 기화는 LNG 인수기지에서 대량의 LNG를 NG로 기화하기 위하여 사용하며, 공기에 의한 기화는 LNG 위성기지에서 사용처에 적합한 온도를 얻기 위해서 일반적으로 많이 사용하고 있는 공기식 기화기를 이용하여 기화를 하는 방식을 취하고 있다. LNG가 NG로 기화하는 과정에서 1kg당 200kcal의 냉열을 외부로 방출하고 있으며, 이러한 냉열의 방출로 인하여 공기식 기화기의 표면에 결빙현상을 발생시킨다. 또한 현재 사용하고 있는 기화기는 $2{\sim}3$개의 기화기를 연결하여 사용하고 있어 그 비용의 손실이 크다고 할 수 있다. 그리하여 본 연구는 최근 사용빈도가 증가하고 있는 공기식 기화기에 관한 것으로 작동유체는 실제 LNG와 특성이 비슷한 초저온 액화가스인 $LN_2$를 사용하였다. 이번 연구에 사용된 변수는 다음과 같다. 첫째, 각각의 기화기의 길이를 4000mm, 6000mm, 8000mm으로 하였고 핀의 type을 finless, 4fin, 8fin으로 하여 적용하였다. 두 번째는 봄, 여름, 가을, 겨울철에 따른 기화기의 성능을 알고자 각각의 계절별 온도와 습도를 적용하였다. 마지막으로 계절별 풍속과 실험을 하는 시간 동안의 유량을 알고자 압력을 1 bar로 적용하였다. 그리하여 이번 연구의 목적으로는 각각의 변수를 통하여 실험을 진행 한 후 vaporizer type과 길이에 대한 최적의 성능을 가지는 기화기에 대한 자료를 제시하고자 한다.기성분은 균주에 따른 약간의 차이가 있었으나 경향은 비슷하게 나타났다. 이상의 결과 알코올 발효 균주에 따른 참다래 와인의 이화학적 품질특성에는 큰 차이가 없었으나 고급알코올함량을 비교하였을 때 Sacch. cerevisiae Wine 3이 와인제조에 가장 적합한 것으로 평가되었다.장 낮은 값을 나타내었으며, 홍국의 함유량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다. b값은 CSB가 가장 낮은 값을 나타내었으며, 홍국의 함유량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다. 물성측정 결과 경도와 응집성은 각 시료들 간의 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 탄력성과 부서짐성은 CSB가 가장 낮았으며, 홍국의 함유량이 증가할수록 증가하였다. 점착성은 SDB1이 가장 낮았으며, 홍국의 함유량이 증가할수록 증가하였다. 관능검사 결과 기공의 균일성은 SDB1이 가장 균일한 것으로 나타났으며, 색은 홍국의 함유량이 증가할수록 높게 나타났다. 경도, 탄력성, 단맛 및 신맛 등은 홍국 함유량이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 이취는 SDB1이 가장 적게 나는 것으로 나타났으며, 전반적인 기호도는 SDB1이 가장 높았다. 따라서 홍국을 10% 첨가한 sourdough starter를 3일 동안 발효한 후 반죽에 첨가하여 sourdough bread를 제조할 때 품질이 가장 우수한 제품을 얻을 수 있었다.생수와 여러 물질의 혼합용액의 온도가 장에 끼치는 자극에 차이가 있지 않나 추측되며 이에 관한 추후 연구가 요망된다. 총대장통과시간의 단축은 결장 분절 모두에서 줄어들어 나타났으나 좌측결장 통과시간의 감소 및 이로 인한 이 부위의 통과시간 비율의 저하가 가장 주요하였다. 이러한 결과는 차가운 생수 섭취가 주로 결장 근위부를 자극하는 효과를 발휘하는 것이 아닌가

• 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.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.52-58
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• 2023

지구 기상이변에 대해 탄소중립의 중요성이 대두됨에 따라 무탄소 연료인 수소의 에너지원으로서의 활용도 역시 증대되고 있다. 일반적으로 수소는 연료전지(FC, Fuel Cell)에 활용되고 있으나, 이는 연소를 기반으로 하는 내연기관(ICE, Internal Combustion Engine)에도 활용될 수 있다. 특히 연료전지만으로 수소 활용 및 인프라 확장이 어려운 때에 이미 생산 측면이나 공급 측면에서 인프라가 기 구축되어 있는 내연기관은 수소 에너지 저변 확대에 큰 도움을 줄 수 있다. 다만 수소를 연소기반으로 활용할 경우 고온에서 공기 중 질소가 산소와 반응하여 유해배기물질인 질소산화물(NOx, Nitrogen Oxides)이 생성될 수 있는 단점은 존재한다. 특히 냉간 (Cold Start) 운전 영역시 포함될 EURO-7 배기규제의 경우 워밍업(Warm-up) 과정에서 발생하는 배기배출물의 저감을 위한 노력도 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2 L급 수소 직접분사방식 전기점화 (SI, Spark Ignition) 엔진을 활용하여 냉각수를 상온에서 88 ℃로 워밍업하는 과정에서 질소산화물 및 연료소모율의 변화 특성을 살펴보았다. 특히 수소는 기존의 가솔린, 천연가스, 액화석유가스(LPG, Liquified Petroleum Gas)와 달리 가연범위(Flammable range)가 넓기 때문에 공기과잉률(Excessive air ratio)을 희박하게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 워밍업하는 과정에 있어서 공기과잉률을 1.6/1.8/2.0으로 변화하여 그 결과를 분석하였다. 본 실험의 결과는 워밍업 시 공기과잉률이 희박해질수록 시간당 질소산화물의 배출이 적고, 열효율도 상대적으로 높으나 최종 온도까지 도달 시간이 길어짐에 따라 누적 배출량 및 연료소모율은 악화될 수도 있음을 시사한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2007년도 추계학술대회 및 제23회 정기총회
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• pp.51-55
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• 2007

이 글은 선박매매에 관하여 해사법상 법률관계와 영국 보통법상 판례의 판결 그리고 한국 해운산업에 대하여 몇 가지 입법적 제언으로 구성한다. 최근 신조선박의 수주량과 거래는 대부분 동아시아의 한국, 일본 그리고 중국에서 형성되고 있다 특히 한국의 주요 조선소들은 규모를 확대하고 있고 LNG(액화천연가스) 수송을 위한 새로운 해운산업을 개척하고 있다. 여기에 한국의 정부도 점차 인터넷을 통한 중고선박매매의 활성화에 관심을 두고 있으며, 한국해운거래소를 설립할 계획도 모색하고 있다. 그러므로 이 글은 선박매매의 법적 특질, 선박매매의 표준서식, 및 선박매매에 관한 해사법상 문제점 과 개선방안을 제언함으로 결론적으로 해사법상 선박매매의 입법적 제시와 한국형 선박매매서식의 제작, 해사법상 선박매매에 관한 현행법 제 ${\cdot}$ 개정 및 특별법제정과 한국해운거래소 설립의 필요성을 제언한다.

• 한국항만경제학회지
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• 제36권3호
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• pp.21-38
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• 2020

최근들어 항만도시에서의 대기오염이 심각한 문제로 대두되고 있다. 그러나 항만의 하역기계에서 배출되는 온실가스는 선박, 트럭 등 타 수단에 비해 상대적으로 주목받지 못하였다. 본 연구에서는 인천항에서 디젤엔진으로 가동되는 하역기계로부터 배출되는 대기오염물질 배출량을 산정하였다. 이를 위해 각 항만하역사로부터 2017년 기준 하역장비의 대수, 제원, 가동시간 등 활동자료를 수집하였다. 분석 결과, CO 105.6톤, NOX 243.2톤, SOX 0.005톤, PM 22.8톤, VOC 26.0톤, NH3 0.2톤이 발생한 것으로 나타났다. CO와 NOX의 배출은 하역기계 전체 배출량의 87.71%를 차지하였으며, 크레인, 지게차, 트랙터, 로더의 배출량이 하역기계 전체 배출량의 84.79%를 차지하였다. 또한 노후화된 디젤엔진을 장착한 하역기계가 주 배출원임을 규명하였다. 분석된 대기오염물질 배출량 수치는 하역기계에 의한 항만 대기 오염의 심각성을 나타내며, 다음과 같은 친환경장비 도입이 시급함을 시사한다. 첫째, 오래된 디젤 장비의 LNG연료 또는 전기장비로의 교체가 필요하다. 둘째, NOX의 배출을 감소시킬 수 있는 선택적환원촉매(SCR)와 같은 후처리장비의 사용이 필요하다. 향후 체계적이고 공식적인 국가 대기오염배출 인벤토리 정립 방법을 설정하고, 매년 하역기계에서 배출되는 대기오염물질 배출량을 모니터링 및 평가하는 것이 필요하다.