• 한국가스학회:학술대회논문집
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• 한국가스학회 2003년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.65-72
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• 2003

현행 가스법상 지상식 LNG 저장탱크에 있어서 일정 용량의 저장탱크 주위에는 액상의 가스가 누출된 경우에 그 유출을 방지할 수 있는 방류둑(Dike) 또는 이와 동등 이상의 효과가 있는 시설을 설치하도록 규정하고 있어, 실제로 모든 지상식 LNG 저장탱크에 대해서 별도의 방류둑 설치를 의무화하고 있다. 또한, 예외규정으로 국제기준(international codes and standards)에 의해 설계되는 저장탱크는 심의를 통해 방류둑 기능을 인정할 수 있도록 하고 있다. 외국의 경우 LNG 저장탱크는 일반적으로 자국내 법령보다는 국제기준에 의해 건설됨으로써 1차 탱크로부터 일정거리의 둘레에 방류둑이 필요한 단일방호식 저장탱크 이외에 이중방호식, 완전방호식(full-containment) 및 멤브레인식(membrane) 저장탱크의 경우 외부(콘크리트, 강재)탱크가 방류둑 기능을 가지고 있어 별도의 방류둑이 필요없는 구조로 규정하고 있다. 멤브레인 LNG 저장탱크의 경우 프랑스, 일본 및 한국이 설계기술을 보유하고 있고, 최근 프랑스 및 한국에서 별도의 방류둑 없는 지상식 멤브레인 저장탱크 건설이 추진되고 있으나 양국 모두 자국법의 방류둑 규정에 의해 건설의 장애요소로 작용하고 있다. 따라서 지상식 멤브레인 LNG 저장탱크의 방류둑 기능에 대한 각 국의 법령 및 기준을 조사하고, 방류둑 일체형 저장탱크(완전방호식 및 멤브레인 저장탱크)의 형식별 안전성 평가 자료를 비교 검토함으로써 방류둑 일체형 멤브레인 저장탱크의 국내 도입의 타당성을 검토하고자 하였다. 조사결과 유럽, 미국 및 일본에서는 이중벽 LNG 저장탱크의 경우 콘크리트 외부탱크가 방류둑 기능을 가지는 것으로 규정하고 있으며, 특히 EN 1473과 제정중인 prEN 265002에서는 멤브레인 저장탱크의 경우 내부 멤브레인 탱크 누출시 단열시스템과 함께 외부 콘크리트 탱크가 액밀성 및 기밀성을 동시에 가지는 것으로 별도의 방류둑이 불필요함을 규정하고 있다. 프랑스 및 일본의 방류둑 일체형 LNG 저장탱크에 대한 위험성 평가 결과를 검토한 결과 멤브레인 저장탱크와 완정방호식 저장탱크는 안전성 차원에서 거의 동일한 것으로 나타났다. 따라서 국내에서 개발한 지상식 멤브레인 LNG 저장탱크 설계모델에 대한 안전성 제고 및 안전성 평가 등을 통해 객관적인 안전성 근거가 확보된다면 동 탱크의 경우에도 완전방호식 LNG 저장탱크와 같이 외부콘크리트 저장탱크의 방류둑 기능인정이 가능할 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.339-345
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• 2012

최근 안정성 및 경제성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크(full-containment LNG storage tank)의 대안으로 검토되고 있는 멤브레인 LNG 저장탱크(membrane LNG storage tank)에 대해서 정량적 위험성 평가 방법(QRA; Quantitative Risk Analysis)과 유한요소해석법(FEM; Finite Element Method)을 통하여 안전성 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 유한요소해석법(FEM)을 통한 구조안전성 평가에서 140,000 $m^3$ 저장용량을 갖는 LNG 저장탱크의 두 가지 모델은 저장탱크 시스템에 대한 강도 안전성과 누출 안전성 측면에서 해석한 결과에 의하면 모두 안전한 것으로 평가되었다. 또한, 고장수목분석(FTA; Fault Tree Analysis)을 통하여 멤브레인 LNG 저장탱크에 안전성을 강화하기 위해 설계 초기모델에 안전장치로서 멤브레인 바닥부의 충격흡수장치(impact absorber structure), 1차 멤브레인 저장 파손 시 콘크리트 외부탱크(outer tank) 코너부(corner part)의 열충격(thermal stress)을 감소시킬 수 있는 열보호장지(secondary barrier) 및 펌프 낙하 시 안전장치로서 펌프캐쳐(pump catcher)를 보완하고 평가하였다. 결론적으로 개선된 멤브레인 LNG 저장탱크는 안전성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크와 대등하다는 결론을 도출할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제16권6호
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• pp.48-54
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• 2012

최근 LNG 저장탱크 시장에서는 지상식 멤브레인 LNG 저장탱크의 대용량화 용이성, 친환경성, 내부탱크로부터의 낮은 누출 가능성(완만한 누출속도의 증가) 등의 장점으로 동 탱크의 건설에 대한 적극적인 검토가 이루어지고 있다. 이 논문에서는 고장수목분석법(FTA)을 활용하여 기존의 완전방호식 LNG 저장탱크와의 비교 위험성평가를 통해 멤브레인 LNG 저장탱크의 안전성을 분석하였다. 위험성평가 결과는 추가적인 안전장치를 갖지 않는 초기 멤브레인 LNG 저장탱크를 제외하고 두 형식의 LNG 저장탱크가 매우 유사한 위험수준을 가지는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제9권4호
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• pp.57-61
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• 2005

이 연구는 결함수분석(FTA)를 이용해 완전방호 형식 및 멤브레인 형식의 KOGAS 탱크 설계에 대한 비교 정량적 위험성평가를 위해 수행하였다. 이 연구를 위해 표준 완전방호식 탱크와 초기 멤브레인 탱크 및 4가지의 개선된 멤브레인 탱크를 포함한 총 6개 모델에 대해 위험성을 평가하였다. 이 연구에서는 FTA를 이용해 누출빈도를 정량화 하였다. 분석의 명확성 및 일관성을 위해서 모든 경우는 동일한 고장수(fault tree)를 이용해 정량화하였다. 개선되지 않은 멤브레인 저장탱크(초기 모델)를 제외하고 예측된 위험도 수준은 매우 유사해서 각각의 탱크는 동일한 위험도 수준(the same level of risk)을 나타내는 것으로 평가되었다. 펌프 낙하에 의한 손상은 완전방호식 탱크에 비해서 박판으로 되어있는 멤브레인 탱크가 두드러지게 큰 것으로 예측되었다.

• 한국가스학회지
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• 제9권2호
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• pp.34-37
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• 2005

LNG 저장탱크에 사용되는 멤브레인은 전체적으로는 선형거동을 하나, 국부적으로는 탄소성거동을 하며, 굽힘과 인장의 복합적인 응력을 받는 구조이다. 즉, 멤브레인 평가는 복합적인 하중을 부과하기가 어려워 소재의 피로특성만으로 평가할 수가 없으며, 실제 대형구조 멤브레인 실 모델을 이용하여 평가해야 하는데 이는 상당한 어려움이 있다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 멤브레인의 피로특성을 파악하여 LNG 저장탱크에 활용하기 위한 멤브레인 피로수명 예측식을 제안하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제26권5호
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• pp.49-57
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• 2022

미래에 수소 산업이 활성화되면 LH2 멤브레인 저장탱크 인수기지는 대용량 액화수소를 저장하고 송출할 수 있는 주요한 방안이다. 현재 이러한 인수기지가 존재하지 않기에, 기존 LNG 멤브레인 저장탱크 인수기지 설계 자료를 참고하여 기지 공정모사 모델을 완성하였다. 이 모델을 베이스로 하여 멤브레인 저장탱크 인수기지 운영에서 매우 주요한 인자인 기지 설계조건 변화에 따른 BOG 발생량을 예측하였다. 이를 통하여 LH2 멤브레인 저장탱크 인수기지가 운영될 때를 대비하여 하역시 BOG 발생량을 최소화 할 수 있는 적절한 운전조건을 검토하고자 하였다.

• 한국가스학회지
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• 제13권6호
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• pp.9-14
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• 2009

본 연구에서는 LNG 저장탱크의 단열재 공간에 설치된 코너프로텍션에 작용하는 응력 및 변형거동 특성을 FEM으로 해석하였다. 제시된 코너프로텍션은 기존의 멤브레인식 LNG 저장탱크의 강도안 전성과 LNG 누출안전성을 증대시킬 수 있다. LNG 저장탱크 시스템에 작용하는 응력과 변위 거동량을 단열재 상자, 멤브레인 내부탱크, PC 외부탱크에 대하여 해석하였다. 유한요소법으로 계산한 해석결과에 의하면, 내부탱크와 외부탱크 사이에 코너프로텍션을 설치한 새로운 LNG 멤브레인 저장탱크의 응력과 변형 거동량은 기존의 LNG 저장탱크에 비하여 현저하게 줄어드는 경향을 보여주고 있다. 이러한 현상은 LNG 저장탱크 시스템의 강도 안전성이 코너프로텍션을 설치함에 따라서 강성도가 증가하기 때문인 것으로 설명될 수 있다.

• 한국가스학회지
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• 제9권3호
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• pp.27-31
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• 2005

LNG 저장탱크 내부에 설치되는 멤브레인은 LNG 저장시 발생하는 온도와 압력의 하중변화에 따른 열수축과 팽창을 주름에서 흡수하도록 설계 되어있다 따라서 멤브레인 주름부의 변형률 측정을 통한 성능평가가 중요하며 이를 위해 유한요소해석 및 실험을 수행한다. 스트레인 게이지를 이용한 응력측정 시스템을 구축하여 운전 상태에서 멤브레인 주름 거동을 파악하기 위하여 변형률을 측정하였다. 일부 측정값을 유한요소해석에 의해 구한 결과와 비교하여 KOGAS 멤브레인의 특성을 검토하였다.

• 한국가스학회지
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• 제14권2호
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• pp.40-46
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• 2010

본 연구에서는 기존 멤브레인식 LNG 저장탱크의 측정장치와 안전장치에 대한 고찰과 분석을 통해 초대형 멤브레인 식 LNG 저장탱크에 적합한 새로운 통합제어안전관리시스템 연구를 수행하고자 한다. 통합제어안전관리시스템은 기존에 단수로 설치한 압력계를 추가하고, 기존의 LNG 저장탱크에는 없는 변위센서와 하중센서를 내부탱크와 예응력 콘크리트 구조물 사이를 관통하는 강재앵커에 새로이 설치함으로써 초대형 LNG 저장탱크의 안전성과 효율성을 향상시키는 역할을 담당할 것으로 예상된다. 변위센서와 하중센서는 멤브레인 패널의 파손여부, 내부탱크로부터 발생된 LNG 누설의 단서를 제공하게 될 것이다. 기존의 누설센서는 내부탱크 뒤편의 보냉재 공간에 설치한 온도센서에 의해 LNG 누설이라는 신호를 보낼 때까지도 멤브레인 패널의 손상에 관련된 적절한 정보를 제공하지 못할 수 있다. 결국 새로운 통합제어안전관리시스템은 온도, 압력, 변위량, 하중, LNG의 밀도 데이터를 수집하고 분석하기 위한 것으로, 탱크시스템의 안전성과 내부탱크의 누설을 제어하기 위한 시스템이다. 또한, 디지털 데이터는 멤브레인 패널의 안전성에 관련된 변위량과 하중, LNG의 액위와 밀도, 쿨다운 공정, 누설, 압력 등을 제어하기 위해 측정된다.

• 한국가스학회지
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• 제6권4호
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• pp.47-52
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• 2002

멤브레인은 LNG온도에 따른 열수축과 팽창을 흡수하는 주름을 가지고 있는 스테인레스판으로 저장탱크 내부에 설치된다. 유한요소 해석법을 적용하여 LNG저장탱크용 멤브레인을 개발하였다. 액압 및 온도 하중 조건에 따른 멤브레인 주름부의 변형 거동 특성 및 강도 그리고 앵커 고정부의 반력을 구하였고 이 해석 데이터를 바탕으로 멤브레인의 안정성과 피로강도를 확인하였다.