• 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.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권4호
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• pp.335-342
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• 2019

The objective of this study is to analyze the mechanical properties of plywood used as a thermal insulating material for LNG CCS (Liquefied Natural Gas, Cargo Containment System). It is created by bonding an odd number of parallel and perpendicular direction for preventing contraction and expansion of wood. Also plywood is widely used as LNG CCS insulating material because of its durability, light weight and high stiffness. Since LNG CCS is loaded with liquid cargo, the impact load by sloshing during operation and the wide temperature range (room temperature, low temperature, cryogenic temperature) exposed during loading, unloading should be considered. The thickness of the plywood which is used for the membrane type MARKIII was selected as the thickness of the test specimen. In this present study, plywood is analyzed by the fracture behavior and mechanical properties of plywood by temperature and grain direction. In addition, it is necessary to analyze the fracture shape and predict the fracture strain by using regression model because the critical load may cause cracks inside the tank, which may affect the leakage of cryogenic liquid.

• 한국해양공학회지
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• 제33권5호
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• pp.394-399
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• 2019

Plywood is a laminated wood material where alternating layers are perpendicular to each other. It is used in a liquefied natural gas (LNG) carrier for an insulation system because it has excellent durability, a light weight, and high stiffness. An LNG cargo containment system (LNG CCS) is subjected to loads from gravity, sloshing impact, hydrostatic pressure, and thermal expansion. Shear forces are applied to an LNG CCS locally by these loads. For these reasons, the materials in an LNG CCS must have good mechanical performance. This study evaluated the shear behavior of plywood. This evaluation was conducted from room temperature ($25^{\circ}C$) to cryogenic temperature ($-163^{\circ}C$), which is the actual operating environment of an LNG storage tank. Based on the plywood used in an LNG storage tank, a shear test was conducted on specimens with thicknesses of 9 mm and 12 mm. Analyses were performed on how the temperature and thickness of the plywood affected the shear strength. Regardless of the thickness, the strength increased as the temperature decreased. The 9 mm thick plywood had greater strength than the 12 mm thick specimen, and this tendency became clearer as the temperature decreased.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권5호
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• pp.627-644
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• 2022

In past major earthquakes (1994 Northridge, 1995 Kobe, Chi-Chi 1999, Kocaeli 1999), significant damages occurred in the liquid storage tanks. The basic failure patterns were observed to be the buckling of the tank wall and uplift of the anchorage system. The damages in the industrial facilities and nuclear power plants have caused the spread of toxic substances to the environment and significant fires. Seismic isolation can be used in liquid storage tanks to decouple the structure and decrease the structural demand in the superstructure in case of ground shaking. Previous studies on the use of seismic isolation systems on liquid storage tanks show that an isolation system reduces the impulsive response but might slightly increase the convective one. There is still a lack of understanding of the seismic response of seismically isolated liquid storage tanks considering the fluid-structure interaction. In this study, one broad tank, one medium tank, and one slender tank are selected and designed. Two- and three-dimensional elastomeric bearings are used as seismic isolation systems. The seismic performance of the tanks is then investigated through nonlinear dynamic time-history analyses. The effectiveness of each seismic isolation system on tanks' performance was investigated. Isolator tension forces, modal analysis results, hydrodynamic stresses, strains, sloshing heights and base shear forces of the tanks are compared. The results show that the total base shear is lower in 3D-isolators compared to 2D-isolators. Even though the tank wall stresses, and strains are slightly higher in 3D-isolators, they are more efficient to prevent the tension problem.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.104-117
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• 1991

자유표면을 가지는 유체에서 물체가 운동을 하게되면 물체와 자유표면의 교차점 주위에서 유제유동이 매우 급격해진다. 이 유동현상은 부유체의 운동에 따르는 유체유동, 탱크내에서의 슬로싱, 조파기 문제, 물체의 입수등 여러문제에서 발생된다. 이 유동은 교차점 주위에서 특이성을 가진다고 알려져 있었으나 Roberts(1987)는 물체의 운동이 충격운동이 아닐 경우에는 특이성이 존재하지 않는다는 것을 밝혔다. 본 논문에서는 표면장력을 고려하여 물체의 운동이 충격운동인 경우에도 특이성을 가지지 않는 해석해를 구하였고, 해의 특성을 조사하여 진동현상에 대한 임계치를 구하여 교차점에서 떨어진 거리가 이 임계치보다 작은 곳에서는 진동현상이 존재하지 않는다는 것을 밝혔다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.342-349
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• 2023

In this study, a numerical simulations were conducted to analyze the phase change behavior of a liquid hydrogen storage container. The effects of gravity direction and hydrogen filling rate on boil-off gas (BOG) in the storage container were investigated. The study employed the volume of fluid, which is the phase change analysis model provided by ANSYS Fluent (ANSYS, Canonsburg, PA, USA), to investigate the sloshing phenomenon inside the liquefied hydrogen fuel tank. Considering the transient analysis time, two-dimensional simulation were carried out to examine the characteristics of the flow and thermal fields. The results indicated that the thermal flow characteristics and BOG phenomena inside the two-dimensional liquefied hydrogen storage container were significantly influenced by changes in gravity direction and hydrogen filling rate.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.911-920
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• 2010

저수지와 같은 갇혀진 수체는 상류에서 유입되는 오염물질 뿐만 아니라 성층현상에 의해서도 오염될 수 있다. 갇혀진 수체에서의 연직순환은 이러한 오염을 줄이는데 중요한 역할을 하는데, 연직순환을 일으키는 인자로는 빛의 입사, 바람, 물의 온도 및 열의 확산 등이 있으며, 그중에서도 가장 중요한 것은 바람의 영향이다. 그러므로 성층화된 흐름에서 바람에 의해 발생하는 연직순환에 대한 수치모형을 개발하고 적용하는 것이 필요하다. 본 연구는 수온성층흐름을 해석할 수 있는 3차원 수치모형을 제시하였다. 유속성분은x-축과 y-축 방향에서의 운동량방정식으로부터 3단계에 걸쳐 계산되고, 자유수면 변위와 온도변화 등의 스칼라양은 각각 자유수면방정식과 이송-확산 방정식으로부터 계산된다. 본 연구에서 제시한 모형의 정확도를 검증하기 위하여 정사각형수조에서 진동하는 자유수면의 해석해와 비교하였고, 성층화된 흐름에서 발생하는 연직순환에 대하여 수치모의를 실시하였다. 그 결과, 본 연구에서 개발된 수치모형이 흐름 내부의 현상을 잘 묘사함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.227-234
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• 2018

슬로싱과 같은 액체의 동적 거동을 측정하고 제어하는 연구가 다양한 공학분야에서 활발히 진행중이다. 건축공학분야에서도 건축물의 풍진동을 저감시키는 동조액체감쇠기의 연구에 액제 진동이 측정되고 있다. 본 논문에서는 기존 파고 측정 센서의 한계를 극복하기 위하여 레이저 장비 중 LDV와 스캐닝 장비 중 갈바노미터스캐너를 이용하여 동조액체감쇠기 내의 액체 진동을 측정하는 방법을 제안하고 검증하였다. LDV가 속도와 변위를 측정하는 원리를 기술하였고 갈바노미터스캐너의 구동 원리에 따라 LDV의 단일 포인트로 다점측정이 가능한 시스템을 구성하였다. 동조 액체감쇠기의 4점 액체 진동을 측정하여 각 점의 시간 영역 데이터를 기존에 사용하던 비디오 센싱 데이터와 비교하였고 파형 분석을 통해 진행파와 정상파를 구별할 수 있음을 확인하였다. 또한 측정 딜레이가 있는 데이터를 상호 상관을 취하여 특이값 분해를 하고 이론 및 비디오 센싱 결과와 일치하는 고유진동수와 모드형상을 도출하였다.

• Composites Research
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• 제32권2호
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• pp.90-95
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• 2019

LNG 운반선의 슬로싱 충격하중은 LNG 화물창 내 단열시스템의 파손을 야기하는 주원인이다. 단열시스템의 파손은 LNG 화물창 내 극저온을 유지시키는 데 치명적으로 작용하게 된다. 극저온을 유지하기 위해서는 단열재료의 성능 강화가 가장 전형적인 방법이다. 일반적으로 LNG 화물창 내의 단열재료는 폴리우레탄 폼과 플라이우드, 이 두 재료를 접합시키기 위한 접착제가 사용된다. 본 연구에서는 단열시스템에 채용되는 단열재료를 강화하기 위한 일환으로 글라스 버블/에폭시 복합수지를 제작하여 충격 하중이 작용할 때 재료의 흡수에너지를 향상시켰다. 실험 시나리오는 글라스버블의 첨가량, 온도의 영향성을 분석하기 위한 상온 및 극저온 환경을 고려하여 자유낙하 실험을 수행하였다. 실험 결과는 글라스 버블 첨가량이 20 wt.%에 도달할 경우 극저온 흡수에너지가 최대의 성능이 나타나는 것을 확인하였다. 반면에 상온 흡수에너지는 첨가량 0 wt.%에서 최대 성능을 보였다. 글라스버블/에폭시 수지의 혼합성능의 경우 첨가량이 20 wt.%가 되면 교반성능 저하로 인하여 응집현상이 발생하여, 접착성능이 떨어질 것으로 판단된다.