• Structural Engineering and Mechanics
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• 제25권4호
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• pp.445-466
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• 2007

As the LNG (Liquefied Natural Gas) tank contains cryogenic liquid, realistic thermal analyses are of a primary importance for a successful design. The structural details of the LNG tank are so complicated that some strategies are necessary to reasonably predict its temperature distribution. The proposed heat transfer model can consider the beneficial effects of insulation layers and a suspended deck on temperature distribution of the outer concrete tank against cryogenic conditions simply by the boundary conditions of the outer tank model. To this aim, the equilibrium condition or heat balance in a steady state is utilized in a various way, and some aspects of heat transfer via conduction, convection and radiation are implemented as necessary. Overall thermal analysis procedures for the LNG tank are revisited to examine some unjustifiable assumptions of conventional analyses. Concrete and insulation properties under cryogenic condition and a reasonable conversion procedure of the temperature-induced nonlinear stress into the section forces are discussed. Numerical examples are presented to verify the proposed schemes in predicting the actual temperature and stress distributions of the tank as affected by the cryogenic LNG for the cases of normal operation and leakage from the inner steel tank. It is expected that the proposed schemes enable a designer to readily detect the effects of insulation layers and a suspended deck and, therefore, can be employed as a useful and consistent tool to evaluate the thermal effect in a design stage of an LNG tank as well as in a detailed analysis.

• 대한조선학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.168-174
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• 2020

Recently, the size of Liquified Natural Gas (LNG) carriers has been increasing, in turn increasing the load generated during operation. To handle this load, the thickness of LNG Cargo Containment Systems (CCSs) should be increased. Despite increasing the thickness of LNG CCSs, a secondary barrier is still used in conventional thickness. Therefore, the mechanical performance of the existing secondary barrier should be verified. In this study, tensile test of the secondary barrier was performed to evaluate mechanical properties under several low- and cryogenic-temperature conditions considering LNG environment, and in each fiber direction considering that the secondary barrier is composed of anisotropic composite materials depending on the glass fibers. Additionally, the coefficient of thermal expansion was measured by considering the degradation of the mechanical properties of the secondary barrier caused by the generated thermal stress during periodical unloading. As a result, the mechanical performance of secondary barrier in the Machine Direction (MD) was generally found to be superior than that in the Transverse Direction (TD) owing to the warp interlock structure of the glass fibers.

• Ocean Systems Engineering
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• 제8권4호
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• pp.427-439
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• 2018

Floating Production Storage and Offloading (FPSO) units have the advantages of their ability to provide storage and offloading capabilities which are not available in other types of floating production systems. In addition, FPSOs also provide a large deck area and substantial topsides payload capacity. They are in use in a variety of water depths and environments around the world. It is a good solution for offshore oil and gas development in fields where there is lack of an export pipeline system to shore. However due to their inherently high motions in waves, they are limited in the types of risers they can host. The Low Motion FPSO (LM-FPSO) is a novel design that is developed to maintain the advantages of the conventional FPSOs while offering significantly lower motion responses. The LM-FPSO design generally consists of a box-shape hull with large storage capacity, a free-hanging solid ballast tank (SBT) located certain distance below the hull keel, a few groups of tendons arranged to connect the SBT to the hull, a mooring system for station keeping, and a riser system. The addition of SBT to the floater results in a significant increase in heave, roll and pitch natural periods, mainly through the mass and added mass of the SBT, which significantly reduces motions in the wave frequency range. Model tests were performed at the Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO) in the fall of 2016. An analytical model of the basin model (MOM) was created in Orcaflex and calibrated against the basin-model. Good agreement is achieved between global performance results from MOM's predictions and basin model measurements. The model test measurements have further verified the superior motion response of LM-FPSO. In this paper, numerical results are presented to demonstrate the comparison and correlation of the MOM results with model test measurements. The verification of the superior motion response through model test measurements is also presented in this paper.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.150-163
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• 2015

가스화 기술은 석탄, 중질잔사유, 펫코크, 등의 저급 화석연료를 고효율 및 고청정으로 활용할 수 있는 대표적인 차세대 화석연료 활용기술로서 관련 시장은 지속적으로 그리고 급속도로 팽창하고 있다. 수년전만 하더라도 기존 미분탄 활용 기술에 비하여 대용량화 및 이용률 등의 한계가 지적되어 왔으나 최근에는 이러한 한계들이 대부분 극복되고 있으며, 미래에는 가스터빈 또는 산소제조를 위한 이온전달 멤브레인 등의 관련 기술의 지속적인 발전으로 인하여 보다 경쟁력이 있는 기술이 될 것으로 예상된다. 초기에는 미국과 유럽에서 기술 개발 및 시장을 주도하여 왔으며 최근에는 중국이 매우 빠른 속도로 대용량화 기술 개발을 완료하여 자국에서 시장 확대 및 외국으로의 진출을 노리고 있다. 특히 석탄가스화 기술은 이산화탄소 포집 기술을 포함할 경우 매우 매력적인 기술이며, 우리나라와 같이 천연가스 가격이 비싼 나라에서는 석탄가스화에 의한 천연가스 생산 플랜트가 지금도 충분한 경제성을 가진다는 점 등을 고려하면 석탄가스화 기술은 지속적으로 관심을 가져야 하는 기술이다. 이에 본고에서는 가스화 기술에 관한 세계 최대의 컨퍼런스인 2014 가스화 기술 컨퍼런스에서의 자료와 최신 자료들을 활용하여 주요 기술 보유 업체들의 최근의 기술개발 및 상업화 동향을 살펴보았다.

• 한국농공학회논문집
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• 제57권5호
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• pp.51-60
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• 2015

In Korea, 69.4 % of duck farms had utilized conventional plastic greenhouses. In this facilities, there are difficulties in controlling indoor environments for raising duck. High rearing density in duct farms also made the environmental control difficult resulting in getting more stressed making their immune system weaker. Therefore, a facility is needed to having structurally enough solidity and high efficiency on the environmental control. So, new design plans of duck house have recently been conducted by National Institute of Animal Science in Korea. As a study in advance to establish standard, computational fluid dynamics (CFD) was used to estimate the aerodynamic problems according to the designs by means of overall and regional ventilation efficiencies quantitatively and qualitatively. Tracer gas decay (TGD) method was used to calculate ventilation rate according to the structural characteristics of duck houses including installation of indoor circulation fan. The results showed that natural ventilation rate was averagely 164 % higher than typically designed ventilation rate, 1 AER ($min^{-1}$). Meanwhile, mechanically ventilated duck houses made 81.2 % of summer ventilation rate requirement. Therefore, it is urgent to develop a new duck house considering more structural safety as well as higher efficiency of environmental control.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권2호
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• pp.109-116
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• 2004

석유/천연가스 저류층 특성화는 사용 가능한 현장자료를 이용하여 여러 저류층 물성의 공간적 특성을 정량적으로 추정하는 과정이다. 저류층 물성 중 특히 공극률과 유체투과율은 저류층 내의 유체 함유 공간의 크기와 유체 유동 능력을 나타내며, 저류층 평가와 운영에 있어 가장 중요한 특성변수이다. 불균질 저류층에 있어 코어가 채취되지 않은 구간이나 시추공에서 일반적인 물리검층 자료로부터 기존의 통계적 방법을 통해 공극률과 유체투과율을 추정하는 것은 매우 어렵고 복잡한 작업이므로, 이 연구에서는 물리검출 자료를 이용한 저류층 물성결정 방법으로 퍼지이론과 신경망을 이용한 지능형 기법을 제시하였다. 퍼지이론을 기초로 한 퍼지 곡선법으로 코어 공극률, 유체투과율 자료와 상관성이 높은 물리검층 자료를 선택하고, 선택된 물리검층 자료와 코어분석 자료를 이용한 신경망 학습을 통해 저류층의 공극률과 유체투과율을 추정하고자 하였다. 이 연구에서 제시한 지능형 저류층 특성화 기법을 이용하여 국내대륙붕 시추공의 유정자료를 분석하여 기존 방법 보다 정확하고 신뢰성 있는 해석 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 지능형 저류층 특성화 해석기법은 국내외 석유/천연가스 개발사업에 있어 보다 신뢰성 있는 물리검층 자료를 이용한 저류층 특성화 도구로 활용할 수 있을 것이다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.150-155
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• 2015

최근 전세계적인 액화천연가스(LNG) 수요의 증가로 인해 LNG 터미널의 건설이 크게 늘어나고 있으며 기존의 LNG 터미널도 저장시설을 확장하고 있는 추세이다. 이에 따라 LNG 터미널의 다수의 저장탱크가 존재할 때 LNG를 송출하게 될 탱크와 각 송출량을 선택하는 것은 전체 공정 운전에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 전체 송출량이 정해져 있을 경우 레벨이 각기 다른 탱크들에 대해 발생하는 BOG 양을 최소화 할 수 있도록 각 탱크의 송출량을 최적화하는 연구를 수행하였다. 저장 탱크의 특성과 구조에 맞게 벽면과 바닥면에서 유입되는 열과 탱크 재질의 열전도도를 고려한 동적모델을 구성하였고, 레벨을 변화시켜 각 레벨에 따른 BOG 양을 계산하여 얻은 BOG 발생량을 탱크 레벨에 따라 지수함수로 회귀분석하였다. 이를 통해 탱크의 특성과 레벨에 따라 BOG 발생량을 예측할 수 있는 BOR(Boil-off Rate) 모델을 얻을 수 있었다. 개발한 BOR 모델을 이용하여 BOG 발생량을 최소화하는 목적함수를 설정하고 요구되는 송출량, 탱크내 레벨 제한, 탱크 당 가능한 송출량을 제한조건으로 설정하여 각 탱크의 최적 송출량을 결정하는 운전 최적화를 수행하였다. 이를 실제 운전되고 있는 인천 LNG 터미널의 18개 저장탱크에 적용하여 다양한 레벨이 분포되어 있고 총 송출량이 80,000 m3/day(최대 송출량)이 요구되는 시나리오에 대해 최적화를 수행하여 가정한 기존의 운전방법과 비교하였을 때 BOG 양을 약 9% 감소시킬 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제36권3호
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• pp.154-160
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• 2017

본 연구는 하천수 중 bisphenol계 화합물 종 6 (BPA, BPB, BPC, BPE, BPF, BPS)을 동시분석하기 위하여 GC-MS를 이용하였다. 또한 최적의 전처리 방법을 확립하고자 SPE 및 LLE법을 이용하여 표준시료로부터 검량선의 직선성, MDL, LOQ, 정확도 및 정밀도를 비교하였다. SPE 및 LLE 전처리 방법에 의한 MDL은 각각 $0.0005{\sim}0.0234{\mu}g/L$와 $0.0037{\sim}0.2034{\mu}g/L$, LOQ는 각각 $0.0015{\sim}0.0744{\mu}g/L$와 $0.0117{\sim}0.6477{\mu}g/L$, 검량선의 결정계수($r^2$)는 모두 0.9969이상 정확도는 각각 93.2~108%와 97.4~120%, 정밀도는 각각 1.7~4.6%와 0.7~6.5%범위로 만족한 정도관리 결과를 얻었다. 하지만 SPE법에 의한 MDL 및 LOQ 값은 LLE법보다 약 4~45배 정도 높은 감도를 보였고, 특히 BPA의 경우는 다른 화합물들보다 45배 정도 높았다. 따라서, 본 연구에서는 SPE법을 적용하여 하천수 시료를 분석하였고, 조사지점은 본류 7개, 지류 6개, 하수종말처리장 2개 지점을 선정하였다. Bisphenol계 화합물 중에서 BPB, BPC, BPE, BPF 및 BPS는 모두 불검출 되었으나, BPA 농도는 $0.0095{\sim}0.2583{\mu}g/L$ 범위로 본류 $0.0166{\sim}0.0810{\mu}g/L$, 지류 $0.0095{\sim}0.2583{\mu}g/L$, 하수종말처리장$0.0352{\sim}0.1217{\mu}g/L$으로 미량 수준이었다.

• 펄프종이기술
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• 제48권2호
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• pp.34-45
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• 2016

Global warming and climate change have been caused by combustion of fossil fuels. The greenhouse gases contributed to the rise of temperature between $0.6^{\circ}C$ and $0.9^{\circ}C$ over the past century. Presently, fossil fuels account for about 88% of the commercial energy sources used. In developing countries, fossil fuels are a very attractive energy source because they are available and relatively inexpensive. The environmental problems with fossil fuels have been aggravating stress from already existing factors including acid deposition, urban air pollution, and climate change. In order to control greenhouse gas emissions, particularly CO2, fossil fuels must be replaced by eco-friendly fuels such as biomass. The use of renewable energy sources is becoming increasingly necessary. The biomass resources are the most common form of renewable energy. The conversion of biomass into energy can be achieved in a number of ways. The most common form of converted biomass is pellet fuels as biofuels made from compressed organic matter or biomass. Pellets from lignocellulosic biomass has compared to conventional fuels with a relatively low bulk and energy density and a low degree of homogeneity. Thermal pretreatment technology like torrefaction is applied to improve fuel efficiency of lignocellulosic biomass, i.e., less moisture and oxygen in the product, preferrable grinding properties, storage properties, etc.. During torrefacton, lignocelluosic biomass such as palm kernell shell (PKS) and empty fruit bunch (EFB) was roasted under an oxygen-depleted enviroment at temperature between 200 and $300^{\circ}C$. Low degree of thermal treatment led to the removal of moisture and low molecular volatile matters with low O/C and H/C elemental ratios. The mechanical characteristics of torrefied biomass have also been altered to a brittle and partly hydrophobic materials. Unfortunately, it was much harder to form pellets from torrefied PKS and EFB due to thermal degradation of lignin as a natural binder during torrefaction compared to non-torrefied ones. For easy pelletization of biomass with torrefaction, pellets from PKS and EFB were manufactured before torrefaction, and thereafter they were torrefied at different temperature. Even after torrefaction of pellets from PKS and EFB, their appearance was well preserved with better fuel efficiency than non-torrefied ones. The physical properties of the torrefied pellets largely depended on the torrefaction condition such as reaction time and reaction temperature. Temperature over $250^{\circ}C$ during torrefaction gave a significant impact on the fuel properties of the pellets. In particular, torrefied EFB pellets displayed much faster development of the fuel properties than did torrefied PKS pellets. During torrefaction, extensive carbonization with the increase of fixed carbons, the behavior of thermal degradation of torrefied biomass became significantly different according to the increase of torrefaction temperature. In conclusion, pelletization of PKS and EFB before torrefaction made it much easier to proceed with torrefaction of pellets from PKS and EFB, leading to excellent eco-friendly fuels.