• 한국해양공학회지
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• 제32권5호
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• pp.380-385
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• 2018

With the tightening of environmental regulations (i.e., IMO Tier III), natural gas (NG) has been spotlighted as an eco-friendly fuel with few air pollutants other than nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx). For reasons of economic efficiency, it is mainly stored and transported in a liquid state at $-163^{\circ}C$, which is a cryogenic temperature, using a liquefied gas storage tank. Accordingly, it is necessary to reduce the boil-off gas (BOG) occurrence due to the heat flow according to the temperature difference between the inside and outside of the storage tank. Therefore, in this study, a BOG measurement test on an independent-type storage tank made up of SUS304L was carried out. The test results showed the tendency for BOG occurrence according to the temperature under different filling ratios.

• 한국해양공학회지
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• 제30권5호
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• pp.349-355
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• 2016

Divinycell, which functions as both insulation and a supporting structure, is generally applied in the NO96-type liquefied natural gas (LNG) insulation system. Polymer-material-based Divinycell, which has a high strength and low weight, has been widely used in the offshore, transportation, wind power generation, and civil engineering fields. In particular, this type of material receives attention as an insulation material because its thermal conductivity can be lowered depending on the ambient temperature. However, it is difficult to obtain research results for Divinycell, even though the component materials of the NO96-type LNG cargo containment system, such as 36% nickel steel (invar steel), plywood, perlite, and glass wool, have been extensively studied and reported. In the present study, temperature and strain-rate dependent compressive tests on Divinycell were performed. Both the quantitative experimental data and elastic recovery are discussed. Finally, the mechanical characteristics of Divinycell were compared to the results of polyurethane foam insulation material.

• 한국추진공학회지
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• 제25권2호
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• pp.110-118
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• 2021

액체로켓엔진의 구성품인 연소기 산화제 개폐밸브는 연소기에 공급되는 산화제를 제어한다. 밸브가 닫힐 때 산화제는 연소기 대신 재순환 유로로 공급되며, 이때 발생한 수격현상에 의해 설계 기준보다 큰 압력이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 액체질소를 운용 유체로 사용하여 재순환 유로의 초기 조건에 따른 수격 시험을 수행하였으며, 그 결과 발생하는 압력파를 분석하였다. 초기 조건에 따라 재순환유로 내부 압력파의 경향이 달랐으며, 특히 재순환 유로 끝단에서는 응축에 의한 수격이 발생할 때 압력이 최대로 커질 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제27권1호
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• pp.49-57
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• 2023

자가증기 가압시스템은 저비용, 고신뢰도의 장점으로 차세대 재사용 발사체들의 추진기관에 널리 채택되고 있다. 자가증기 가압시스템은 구조가 간단하나 탱크 내부에서 일어나는 열과 물질의 전달과정에 대한 이해가 필요하다. 이러한 이유로 자가증기 가압시스템의 모사시험을 구상하였다. 모사시험설비는 해외 가압시험설비 사례와 전문가의 자문을 기반으로 구성하였는데, 실제 자가증기 가압시스템과 달리 추진제 탱크를 단열하여 외부환경에 의한 영향을 배제하고자 하였으며, 열과 물질 전달현상의 연구의 편의를 위하여 가압가스 공급라인과 추진제 배관을 분리하였다. 제작된 자가증기가압 모사시험설비를 이용하여 극저온 추진제에서 가압가스의 응축현상, 헬륨을 이용한 가압과 증발된 추진제를 이용한 자가증기가압의 효율성 비교, 그리고 자가증기의 온도에 따른 가압능력을 평가할 수 있다.

• 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.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권6_3호
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• pp.1289-1295
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• 2023

Polyurethane foam insulation required for storing and transporting cryogenic liquefied gas is already widely used as a thermal insulation material for commercial LNG carriers and onshore due to its stable price and high insulation performance. These polyurethane foams are reported to have different mechanical performance depending on the density, and the density parameter is determined depending on the amount of the blowing agent. In this study, density-dependent polyurethane foam was fabricated by adjusting the amount of blowing agent. The mechanical properties of polyurethane foam were analyzed in the room temperature and cryogenic temperature range of -163℃ at 1.5 mm/min, which is a quasi-static load range, and the cells were observed through microstructure analysis. The characteristics of linear elasticity, plateau, and densification, which are quasi-static mechanical behaviors of polyurethane foam, were shown, and the correlation between density and mechanical properties in a cryogenic environment was confirmed. The correlation between mechanical behavior and cell size was also analyzed through SEM morphology analysis. Polyurethane foam with a density of 180 kg/m³ had a density about twice as high as that of a polyurethane foam with a density of 96 kg/m³, but yield strength was about 51% higher and cell size was about 9.5% smaller.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.33-40
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• 2019

많은 풍력회사들은 큰 용량, 작은 크기 및 가벼운 무게의 풍력 발전기를 개발하기 위해 노력해 왔다. 고온초전도 풍력발전기는 기존의 풍력 발전기에 비해 부피와 중량을 줄일 수 있기 때문에 풍력 발전시스템에 더 적합하다. 그러나 고온초전도 발전기는 큰 진공 용기 및 계자 코일의 유지 보수가 어려운 문제를 가지고 있다. 이러한 문제는 고온초전도 계자 코일의 모듈화를 통해 해소될 수 있다. 그런데 고온초전도 모듈 코일에는 직류 전류를 전달하기 위한 전류 리드가 필요하며, 이는 큰 열전달 부하를 발생시킨다. 따라서 전류 리드는 전도 및 Joule 열 부하를 줄이기 위해 최적으로 설계되어야 한다. 본 논문에서는 750 kW급 고온초전도 발전기에 대한 모듈 코일의 구조 설계 및 열 해석을 다루었다. 모듈 코일의 전도 및 복사열 해석은 3D 유한요소법 프로그램을 사용하여 분석하였으며, 그 결과 총 열부하는 극저온 냉각장치의 냉각 용량보다 작았다. 본 논문에서 제시한 설계 및 해석결과는 풍력 발전시스템의 초전도 발전기 개발에 효과적으로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.625-633
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• 2014

본 논문에서는 액화천연가스 운송을 위해 사용되는 맴브레인형 Mark III 화물창 시스템의 주요 구조물인, 방열 판 구조물의 파손 강도 평가를 수행한 내용을 다루고 있다. Mark III 방열 판 구조물을 복합적층 구조물로 고려하였으며 상용화된 범용 유한요소 프로그램인 MSC사의 PATRAN과 MARC를 사용하여 Mark III 방열 판 구조물의 유한요소 모델을 개발하였다. 특히, 액화천연가스 화물의 특성으로 인해 Mark III 방열 판 구조물이 접하는 상온에서 극저온에 이르는 광범위한 온도 분포에 따른 재료 물성치 변화를 유한요소 모델에 포함하였다. 이 유한요소 모델을 기반으로 파손 강도 평가 절차가 확립되었으며, 이 때 Mark III 방열 판 구조물의 파손 발생 여부를 판단하기 위해 Hashin, Hill, Hoffman, maximum stress, 그리고 Tsai-Wu와 같은 이방성 파손 기준들을 사용하였다. Mark III 방열 판 구조물의 전반적인 구조적 거동을 이해하였으며 이후 초기 파손 영역에서 강도 평가를 수행하여 파손이 발생되었을 때의 위치와 하중 등을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제6권1호
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• pp.104-113
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• 1997

본 연구에서는 상용공정모사기인 ASPEN PLUS를 이용하여 건식탄공급, 산소사용 분류층 가스화기인 Shell가스화공정, 저온가스정제공정, GE MS7001FA가스터빈, 삼압.자연순환식 폐열회수보일러, 재열복수식 증기터빈 및 극저온 산소분리공정을 채용한 IGCC시스템에 대하여 성능해석 모델을 개발하고 시스템 성능해석을 위한 민감도분석을 수행하였다. 본 모델의 적정성은 설계조건에서 대상탄을 이용한 정상상태 성능해석 결과를 타 시뮬레이션 결과와 비교함으로서 검증하였다.$^{1)}$ . Illinois#6탄을 대상으로 수행한 시뮬레이션 결과는 투입되는 탄에 함유된 수분의 양이 증가함에 따라 가스화기의 온도가 감소하며, 회분 및 황이 많은 경우에 현열손실이 증가하여 시스템 효율이 감소하였다. 개발된 모델을 이용하여 가스화기의 운전압력, 증기/석탄비율 및 산소/석탄비율에 따르는 시스템의 민감도분석을 수행한 결과 운전압력 증가에 따라 가스화기 노내온도가 상승하며, 가연성가스(CO＋H2) 생성율이 감소하였다. 증기/석탄비율 변화분석에서는 공급증기의 양을 변화시키면 가연성가스의 최고생성점이 보다 낮은 산소/석탄비율에서 나타남을 알 수 있었다. 또한 산소/석탄비율 변화분석에서는 증기/석탄 공급비율 0.2에서 산소/석탄 공급비율이 0.77인 경우에 가장 최적의 운전조건임을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제26권3호
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• pp.105-112
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• 2017

우리는 원자력발전시스템에서부터 상수도까지 많은 배관시스템을 사용하고 있다. 그리고 이들 배관시스템의 적절한 운용을 위하여 배관시스템의 유지 및 보수 등을 수행하고 있다. 특히 한국지역난방공사와 같은 대형플랜트 배관시스템의 고장은 기업의 생산성과 이익에 직결된 문제일 뿐만 아니라 국민의 안전과 편익과 같은 매우 중요한 문제를 유발할 수 있기 때문에 빠른 대응과 안전한 수리가 가장 중요한 문제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 한국지역난방공사 사용 중인 이중보온 열수송관(300A)의 유지보수를 위하여 액화질소를 이용한 배관 동결차수공법을 개발하였다. 본 연구에서는 전산해석기법을 채용하여 대상 열수송관과 전용 재킷에 대한 내부 유동 및 열전달 해석을 수행하여 최적의 시스템을 선정하고, 상세 모델을 설계, 제작하였다. 실험실 규모 시험장치를 개발하여 차수공법에 대한 자체시험을 수행하고, 한국지역난방공사 세종지사 Test bed에서 현장적용 성능평가 시험을 수행하였다.