LNG 탱크 방열구조의 슬로싱 충격 응답 해석법에 관한 연구

A Study on the Sloshing Impact Response Analysis for the Insulation System of Membrane Type LNG Cargo Containment System

멤브레인형 LNG 탱크의 구조적 안전성을 확보하기 위해서는 슬로싱에 의한 작용 압력과 구조응답을 정확히 평가할 수 있어야 한다. 탱크 방열구조에 작용하는 슬로싱 충격하중은 매우 불규칙적이며 이로 인한 구조 응답 역시 유탄성 거동을 포함하는 매우 복잡한 물리 현상이기 때문에 최신의 이론적 실험적 접근 방법을 동원하더라도 정확한 평가가 어렵다. 본 연구에서는 실험이나 수치해석으로부터 얻어진 슬로싱 압력 시계열을 이용하여 탱크 방열 구조의 구조응답을 간편하게 해석할 수 있는 방안을 제안하였다. 이 간이 해석법은 기본적인 삼각형 impulse 형태의 충격 압력에 대한 구조응답을 시간영역에서 과도응답해석법으로 계산한 후, 이렇게 구해진 구조물의 삼각형 응답함수를 조합하여 임의 형상의 압력 시계열에 대한 구조 응답을 구하는 방식이다. 여러 가지 예제 해석을 통하여 제안된 해석법의 타당성을 검토하였고, 이를 이용하여 실제 모형실험에서 얻어진 압력시계열을 바탕으로 구조응답을 계산하고 그 결과를 고찰하였다.

To ensure the structural integrity of membrane type LNG tank, the rational assessment of impact pressure and structural responses due to sloshing should be preceded. The sloshing impact pressures acting on the insulation system of LNG tank are typical irregular loads and the structural responses caused by them also very complex behaviors including fluid structure interaction. So it is not easy to estimate them accurately and huge time consuming process would be necessary. In this research, a simplified method to analyze the dynamic structural responses of LNG tank insulation system under pressure time histories obtained by sloshing model test or numerical analysis was proposed. This technique basically based on the concept of linear combination of the triangular response functions which are obtained by the transient response analysis under the unit triangular impact pressure acting on structures in time domain. The validity of suggested method was verified through the example calculations and applied to the structural analysis of real Mark III type insulation system using the sloshing impact pressure time histories obtained by model test.