• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권9호
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• pp.1349-1357
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• 2003

This paper deals with verification of the theoretical model for dynamic behavior of Pipeline Inspection Gauge (PIG) traveling through high pressure natural gas pipeline. The dynamic behavior of the PIG depends on the differential pressure across its body. This differential pressure is generated by injected gas flow behind the tail of the PIG and expelled gas flow in front of its nose. To analyze the dynamic behavior characteristics such as gas flow in pipeline, and the PIG position and velocity, not only the mathematical models are derived, but also the theoretical models must be certified by actual pigging experiment. But there is not any found results of research on the experimental certification for dynamic behavior of the PIG. The reason is why the fabrication of the PIG as well as, a field application are very difficult. In this research, the effectiveness of the introduced solution using the method of characteristics (MOC) was certified through field application. In-line inspection tool, 30" geometry PIG, was fabricated and actual pigging was carried out at the pipeline segment in Korea Gas Corporation (KOGAS) high pressure system, Incheon LT (LNG Terminal) -Namdong GS (Governor Station) line. Pigging is fulfilled successfully. Comparison of simulation results with experimental results show that the derived mathematical models and the proposed computational schemes are effective for predicting the position and velocity of the PIG with a given operational conditions of pipeline.

• 한국해양공학회지
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• 제24권5호
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• pp.16-21
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• 2010

During the loading/offloading operation of a liquefied natural gas carrier (LNGC) that is moored in a side-by-side configuration with an offshore plant, sloshing that occurs due to the partially filled LNG tank and the interactive effect between the two floating bodies are important factors that affect safety and operability. Therefore, a time-domain software program, called CHARM3D, was developed to consider the interactions between sloshing and the motion of a floating body, as well as the interactions between multiple bodies using the potential-viscous hybrid method. For the simulation of a floating body in the time domain, hydrodynamic coefficients and wave forces were calculated in the frequency domain using the 3D radiation/diffraction panel program based on potential theory. The calculated values were used for the simulation of a floating body in the time domain by convolution integrals. The liquid sloshing in the inner tanks is solved by the 3D-FDM Navier-Stokes solver that includes the consideration of free-surface non-linearity through the SURF scheme. The computed sloshing forces and moments were fed into the time integration of the ship's motion, and the updated motion was, in turn, used as the excitation force for liquid sloshing, which is repeated for the ensuing time steps. For comparison, a sloshing motion coupled analysis program based on linear potential theory in the frequency domain was developed. The computer programs that were developed were applied to the side-by-side offloading operation between the offshore plant and the LNGC. The frequency-domain results reproduced the coupling effects qualitatively, but, in general, the peaks were over-predicted compared to experimental and time-domain results. The interactive effects between the sloshing liquid and the motion of the vessel can be intensified further in the case of multiple floating bodies.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.226-233
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• 2023

In this study, we compared the performance of several refrigeration cycles using different refrigerants and utilizing the cold heat of liquefied natural gas (LNG) for the liquefaction of carbon dioxide. The final conditions for the liquefied CO₂ were set to -20℃ and 20 bar. The refrigerants used included R404a, ammonia, propane, and propylene using a vapor recompression refrigeration cycle. For the refrigeration cycle, the CO₂ at room temperature and pressure was compressed in a two-stage compression process with an intermediate cooling stage using a refrigeration unit. To compare with the liquefaction process using refrigeration, we compressed the CO₂ to 8 bar in a single compression stage and cooled it to around -50℃ using the cold heat of the LNG before liquefying it. Results showed that using ammonia as the refrigerant required the least amount of compressor power for the liquefaction process, and the heat transfer area of the evaporator was the smallest when using propylene as the refrigerant. Using the cold heat of LNG instead of refrigeration using R404a resulted in approximately 69% less energy consumption.

• 에너지공학
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• 제25권3호
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• pp.1-8
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• 2016

현재 북한은 국제사회와의 마찰로 인한 경제제재와 에너지 생산 감소로 산업생산력 저하라는 경제위기를 겪고 있다. 본 논문에서는 북한의 경제회복과 에너지산업 협력을 위해 필요한 천연가스산업과 석탄산업의 기술현황과 에너지 산업 투자 방안에 대해 분석하였고, 에너지 산업 투자가 남북한에 미치는 경제적 파급 효과를 계산 하였다. 북한의 경제적 파급효과를 분석하기 위하여 2014년도 산업연관표(북한)를 작성하였고, 투입-산출모형을 이용하였다. 천연가스산업과 석탄산업 투자의 파급효과는 각각 10.12억 달러, 27.42억 달러이다. 또한, 남한의 경제에 미치는 파급 효과를 분석하기 위해 2013년 산업연관표(남한)와 산업연관분석의 수요유도형 모형을 이용하였다. 천연가스 및 석탄 산업 투자의 생산유발효과, 부가가치유발효과, 취업유발효과는 각각 2.02073, 0.62697, 8.99409, 2.02130, 0.62701, 9.00413으로 계산되었다.

• 한국가스학회지
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• 제17권3호
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• pp.27-32
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• 2013

극저온에서 운전되는 천연가스 액화공정은 에너지 소모가 매우 크다. 천연가스 액화공정 내 대부분의 에너지는 압축기에서 소모되기 때문에 압축기에 소모되는 총 에너지 소모량을 최소화 시키는 것이 공정 설계 및 운전 시 중요한 요소가 된다. 다양한 천연가스 액화공정 중 C3MR (Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정은 혼합냉매와 순수냉매 사이클로 구성된다. 본 연구에서는 C3MR 공정 내 순수냉매 사이클의 최적의 설계를 찾기 위해 압력의 수를 다르게 하여 모사하였다. 이를 통해 압력 단계에 따라 압축기에서 필요로 하는 에너지양을 비교하였다. 또한, 장치 수에 따른 공정의 비용 분석을 위해 동력 공급 장치 선택 모델을 적용하였다. 결론적으로 장치를 많이 사용하는 설계일수록 더 적은 에너지를 필요로 한다는 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 비용적인 측면으로 전환하여 평가 할 수 있는 기준을 제시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.157-157
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• 2010

우리나라는 기후변화협약에 대응하기 위한 교토의정서를 비준한 국가로서, 아직 온실가스의 의무감축 대상 국가는 아니다. 그러나 2012년부터 시작될 교토의정서 2차 공약기간 중에 브라질, 중국 및 인도와 같이 2차 의무감축대상이 가장 유력시 되는 국가로 지목되고 있으므로, 이러한 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 기술적, 사회적, 정책적 방안이 신속히 마련될 필요가 있다. CCS(carbon capture & storage)란 화석연료로 부터 연소시 대기 중으로 배출되는 온실가스($CO_2$)를 포집하여 재생 또는 지중, 해양에 저장하는 기술로서 국가녹색성장 핵심기술중의 하나로 분류되며, 대료적인 $CO_2$ 발생대상인 석탄화력발전소로 부터 $CO_2$ 회수방안, 회수, 처리관련 연구를 포함하여 국내외 적으로 활발한 연구가 이루어 지고 있다. 순산소 연소기술을 통한 $CO_2$ 회수, 처리기술은 연료(천연가스, 석탄, 석유)의 산화제를 공기대신 순도 95% 이상의 고농도 산소를 이용하여 순산소연소를 하며, 이때 발생하는 배가스의 대부분은 $CO_2$와 수증기로 구성되어 있다. 발생된 배가스의 약 70~80%를 다시 연소실로 재순환시켜 연소기의 열적 특성에 적절한 연소가 가능하도록 최적화함과 동시에 배가스의 $CO_2$ 농도를 80% 이상으로 농축시켜 회수를 용이하게 하며, 특히 공해물질은 NOx 발생량을 10ppM 이하로 줄일 수 있다. 천연가스가 생산되는 LNG기지에서 LNG를 기화시키기 위하여 해수식 기화기(ORV : Open Rack Vaporizer와 수중연소식 기화기(SMV ; Submerged Combustion Vaporizer)를 사용하고 있으며, 특히 SMV는 버너를 이용하여 $-162^{\circ}C$ LNG를 $10^{\circ}C$의 LN로 기화시키는 설비로서 이때 연소시 $CO_2$를 상당량 발생시킨다. 본 논문에서는 SMV에서 순산소 연소방식을 적용하여 연료인 천연가스를 연소시키고, 이때 발생되는 $CO_2$와 수분이 주 성분인 배가스를 연소기에 재순환시켜, 연소실내 고온문제를 해결하며, 최종적으로 배가스중 $CO_2$는 $-162^{\circ}C$의 LNG 냉열을 이용하여 고순도의 액체 $CO_2$로 액화시키므로서 $CO_2$의 회수, 처리문제를 해결하는 방식을 소개하고자 한다. 이러한 방식은 천연가스에서 발생되는 $CO_2$ 회수를 LNG 냉열을 활용하므로서 폐열을 활용하는 에너지 효율적인 문제와 사용가능한 고순도 $CO_2$로 회수하므로서 환경적인 문제를 처리하는 기술이라 할 수 있다.

• 한국실천공학교육학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.9-14
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• 2011

국내 천연가스 공급계통에 있어서 냉열 에너지의 동력 회수에 관한 엑서지 해석 방법을 개발하므로, 에너지 시스템의 유효이용 방안 모색과 함께 엑서지 해석의 효용성을 증명한다. 현재 운영 중인 (1) 가열기에 의한 가열-PVC 감압 공급 시스템, (2) 감압과정에 팽창기를 도입하는 가열-팽창일-PVC 감압 공급 시스템, (3) 가열기 없이 팽창기를 도입한 팽창기-PVC 감압의 경우에 대해 엑서지 해석을 수행한다. 시뮬레이션은 NG 공급 시스템에 팽창기를 도입을 모델링하고, 유입 NG의 압력과 온도, 출구 NG의 압력과 온도에 대해 이루어 졌다. 팽창기로부터 얻을 수 있는 전력생산량은 팽창기 입출구의 NG 압력비가 클수록 많아진다. 그러나 압력비가 커면 온도의 하강이 심해져, 팽창기 입구에서의 가스 가열이 필요하며 이에 따른 연료소비량도 압력비 증가와 함께 상승한다. 엑서지 해석은 시스템 내 에너지 손실 위치와 양을 알 수 있다. 해석결과 가열-PVC 감압의 공급 시스템에서 PCV에 의해 소멸되는 엑서지가 가장 높았으며, 이 소멸 엑서지는 팽창기 설치를 통해 동력을 회수하므로 줄일 수 있다. 팽창기 입구에서 NG의 온도 증가는 엑서지 회수율을 향상시킬 수 있지만, NG의 열손실로 인해 팽창기의 기계 엑서지 효율은 감소한다. 이들 결과로 부터 엑서지 해석의 효용성을 알 수 있다.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.82-88
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• 2015

가열용 공업로는 설치 후에는 기본적인 로의 크기 및 열용량의 수정이 어려우므로 설계, 제작 설치 전 정확한 기본사양의 산출을 위한 통합적 설계 프로그램의 개발이 필요하다. 설계를 위한 프로그램을 개발하기에 앞서, 본 연구에서는 만족할 수 있는 연속식 가열로의 효율을 결정하기 위하여 로의 기본 사양에 의한 각 부의 손실열량을 계산하는 산술적 모듈을 제작하여 산소용 공업로에 적용하였다. 이를 통해 로의 설계 조건인 사용 연료 종류, 연소방식, 배기가스 재순환 유무에 따라 생산량이 110Ton/hour인 공업로의 효율 변화를 확인하였다. 순 산소 연소 조건에서는 공기 연소 조건보다 효율이 15% 이상 높아진 것을 확인하였다. COG(Coke Oven Gas)를 사용하였을 시, 천연가스를 연료로 할 때보다 상대적으로 효율이 상대적으로 높아졌다. 공기 연소에서는 예열 공기를 사용하였을 시 냉 공기보다 효율이 33% 정도 증가하였으나, 순 산소 조건에서는 배기가스 양이 감소하여 효율이 7% 상승하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권3호
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• pp.262-268
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• 2020

The IMO (International Maritime Organization) has mandated the restriction of SOx emissions to 0.5 % for all international sailing vessels since January 2020. And, a number of countries have designated emission control areas for stricter environmental regulations. Three representative methods have been suggested to cope with these regulations; using low-sulphur oil, installing a scrubber, or using LNG (Liquefied Natural Gas) as fuel. In this paper, economic analysis was performed by comparing the method of installing a scrubber with the method of using low-sulphur oil without installing additional equipment. We suggested plausible layouts and compared the pros and cons of dif erent scrubber types for retrofitting. We selected an international sailing ship as the target vessel and estimated payback time and benefits based on navigation route, fuel consumption, and installation and operation costs. Two case of oil prices were analyzed considering the uncertainty of fuel oil price fluctuation. We found that the expected payback time of investment varies from 1 year to 3.5 years depending on the operation ratio of emission control areas and the fuel oil price change.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제10권3호
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• pp.107-118
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• 1986

The presenet research attempts to examine the combustion characteristics and the structure of the flame in turbulent premixed flames and thus enhance the combustion performance that leads to the design of the effective combustion system (untilizing LNG). Following experimental investigations for several stabilized premixed flames were attempted to identify the interactive mechanism between flame structures and flow fields; Visualization by Schlieren method, measurement of flow velocity by LDV, detection of ion current by ion probe, measurement of fluctuating temperature by thermocouple having compensation circuit, average values with respect to time of fluctuating amount for flow velocity, temperature, ion current, etc., variable RMS values, PDFs, autocorrelation, crosscorrelation, spatial macroscale, power spectra, and velocity scale. Continuing the authors published studies whose flame dominated by coherent structures and the characteristics of combustion reaction for irregular three dimensional flame and stabilized flame by step were investigated with obtained experimental quantities. Results of this research are following : The most turbulent flames support the structure of a Wrinkled laminar flame or laminar flamelets. It also observed that combustion reaction is related to small tubulence microscales of the turbulent flow fields closly.