• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.527-530
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• 2011

전 세계적인 LNG 수요 증가에 따라 LNG 운반선의 대형화 및 극한 환경의 항로 선택이 불가피해지고 있다. 이러한 상황에서 LNG의 슬로싱 현상에 따른 화물창의 구조적 안정성 여부가 큰 이슈거리로 떠오르고 있다. 슬로싱 현상에 의한 구조 안전성을 평가하는 가장 이상적인 방법은 유체 영역과 탱크의 복합적인 상호 작용을 완벽하게 구현하는 것이다. 하지만 과도한 계산 시간과 결과의 정확성이 확보되지 못한 상황에서 LNG 운반선 화물창의 안전성 평가에 적용하기에는 문제가 있다. 많은 연구 단체에서는 불규칙적인 슬로싱 압력 신호를 삼각파 등의 형태로 이상화하여 구조해석에 적용하고 있지만 이 또한 유체의 압축성 및 비선형성을 고려하는데 한계를 드러내고 있다. 본 연구에서는 슬로싱 하중을 받는 구조의 안전성을 평가함에 있어 쌍방향(2-way) FSI(Fluid-Structure Interaction)의 과도한 해석 시간 및 수렴의 어려움을 보안하고 유체의 비선형성을 고려할 수 있는 단 방향(1-way) FSI 기법을 이용하는 절차를 제안하고자 한다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2016년)
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• pp.90-95
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• 2016

본 연구에서는 교육 및 연구를 위한 CFD 해석 프로그램인 EDISON_CFD 프로그램을 이용하여 화물 트럭의 후면부 형상변화에 따른 공력특성을 분석해보았다. 먼저 추가적인 부착물을 장착하지 않은 기본적인 형상의 화물트럭의 공력특성을 확인 후, 후면부에 여러 형상의 Boat tail(보트 테일)과 전면부에 Cap-roof fairing(캡루프 페어링)이 부착된 형상을 해석하여 트럭이 받는 항력 감소를 통해 최적형상을 찾아가는 연구를 수행하였다. Cap-roof fairing이 부착된 형상에서 $15^{\circ}$의 특성길이가 0.3인 Boat tail에서 가장 좋은 항력 감소 효과를 얻을 수 있었다. Cap-roof fairing의 경우 6%의 항력 계수 감소를 보였고, Boat tail에서 20%의 항력 계수 감소효과를 관찰할 수 있었다. Boat tail의 각도와 길이를 변수로 하여 여러 해석을 진행한 결과 최적화된 형상을 선정할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.53-60
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• 2016

본 연구는 NO96 화물창의 BOG(boil off gas), BOR(boil off rate)을 감소시키기 위한 노력으로 단열재료 및 단열층을 변화시켜서 개발된 NO96-GW, NO96-L03의 방열구조에 대해서 BOG, BOR 값을 계산하고 단열성능을 비교 평가하였다. 두가지의 변형된 NO96 모델을 기존의 NO96 방열과 단열층 및 단열재료의 차이점을 비교하고, 각각의 열저항 및 BOG/BOR 값의 비교 결과를 제시하였다. 열저항 값은 유한요소해석법을 이용하여 계산되었으며, 준정적 열평형 상태를 가정하여 열유속과 온도분포를 통하여 단열성능을 비교하였다. 계산에 사용된 화물창의 모든 재료물성치는 온도 의존값으로서 반영하여 $-163^{\circ}C$에서의 극저온 상태에서 특성을 반영되었다. 각 화물창의 BOG, BOR 계산은 국부 열전달 해석을 통해 방열판에서 발생하는 열유속을 계산하고, 등가모델을 적용하여 계산하는 과정으로 수행되었으며, 그 결과를 각 화물창의 단열성능을 비교 평가하기 위해서 검토하였다.

• 한국항만경제학회지
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• 제24권2호
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• pp.71-90
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• 2008

전라북도에서 발생하는 수출입 컨테이너화물 264,120TEU 중에서 군산항에서는 6.60%만이 처리되고 나머지는 광양항과(55.90%) 부산항(34.15%), 기타항(4.45%)에서 94.40%가 타항만에서 처리되고 있는 것으로 분석되었다. 군산항에서 처리하는 수출입 컨테이너화물은 31,715TEU로 전국항만 대비 0.20%를 처리하고 있으며, 중국의 상해항과 청도항의 수출입 컨테이너화물이 전체 26,912TEU로 군산항 전체 수출입 컨테이너화물 처리물량의 80.15%의 비중을 차지하고 있다. 이와 같이 전라북도에서 발생되는 수출입 컨테이너화물의 50%만 군산항을 이용해도 약 130,000TEU을 유치할수 있을 것으로 추정된다. 최적권역을 이용하지 않고 타항만으로 유출입되는 1,947,069TEU 수출입 컨테이너 화물의 약 10%만 군산항으로 유치한다면 약 190,000TEU의 물동량 증대를 가져올 수 있을 것으로 추정되며, 이중 중국의 상해항과 청도항의 수출입 컨테이너화물 중 최적권역을 이용하지 않은 타항만을 이용하는 수출입 컨테이너화물은 총 383,184TEU로 이중 약 10%만 군산항으로 유치하면 약 38,000TEU의 컨테이너화물을 유치할 수 있을 것으로 추정된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.337-344
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• 2017

환경 문제로 인해 기존 연료를 대체하는 천연가스의 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 액화천연가스 운반선의 화물창이 거대화되면서 화물창 내의 슬로싱 하중이 증가하게 된다. 액화천연가스 화물창의 종류 중 하나인 Mark-III 타입의 1차 방벽은 액화천연가스와 직접적으로 접촉하고 있으며 슬로싱 하중 및 액화천연가스의 자중을 받는다. 슬로싱 하중에 의해 다양한 범위의 하중이 1차 방벽에 지속적으로 작용하며 이로 인해 피로 파괴를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Mark-III 타입의 1차 방벽을 포함한 단열시스템을 유한요소 모델로 구성하였으며 1차 방벽에 대해 피로수명을 평가하여 피로 특성을 확인하였다. 수치해석을 통해 주응력 범위 및 최대 주응력이 발생하는 위치를 계산하였으며 이를 통해 1차 방벽의 피로수명을 수치적으로 평가하였다. 또한, 다양한 단열시스템 타입에 대해 모델링을 실시하였으며, 피로수명 평가 결과를 통해 1차 방벽의 피로 파괴 안전성을 확보하는 최적의 단열시스템에 대해 제안하였다. 본 연구의 결과는 Mark-III 타입 1차 방벽의 피로 기반 설계에 있어 활용가치가 있을 것으로 판단된다.

• 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.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.246-252
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• 2023

멤브레인 형 LNG 화물창시스템(Cargo containment system, CCS) 내 유리섬유 강화 복합재료 기반 2차 방벽 설치 시 본딩 자동화 머신(automatic bonding machine, ABM) 활용한 prolonged 구조임과 동시에 양단 접착 고정 사이 비 접착(non-bonding, N-B) 영역의 복합재에서 극저온 열 수축 기인한 상당한 열 응력이 발생하기 때문에 이를 고려한 구조 안전성평가 관점에서 수행된 연구가 있으나 실제로 무한히 긴 길이 고려한 기계적 물성 평가를 수행한 연구는 찾아볼 수가 없었다. 해당 복합재는 파단강도 분산이 큰 세라믹 재료 취성 파괴임을 고려하여 2-파라미터 Weibull 통계분석을 통해 실제 길이 대상 신뢰도 있는 기계적 물성치 값을 표준화 하였으며 LNG 운반 환경을 고려한 극저온 환경까지의 특정 온도별 단축 인장실험을 수행하였다. 실험결과, -70℃에서 기계적 강도가 -20℃에 비해 약 1.5배 급증하고 초기 권축 섬유 신장의 비선형 거동이 억제되었다. 또한, 극저온 환경까지 온도가 낮아질수록 기계적 강도는 계속해서 증가하였으나 반대로 연신은 줄어드는 저온 취성의 현상이 확인되었다. 본 연구에서 제시하는 기계적 물성치 데이터는 멤브레인 형 LNG 화물창 구조 안전성 평가 시 신뢰도 높은 해석 지원 물성치 확보 측면에서 유용하게 적용되어지리라 사료된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.108-118
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• 1997

LNG운반선은 일반 상선과는 달리 경제성 관점에서의 적정 Boil-Off Rate(BOR)과 안전성 관점에서의 Steel Grade 결정을 위한 Cargo tank 온도분포 해석이 필수적이다. Membrane형 LNG선의 경우 이미 여러가지 해석이 수행된 바 있지만 대부분이 상당히 영향을 주는 부재들의 영향을 무시하였다. 본 연구에서는 이전의 연구에 더하여 온도 분포 해석에 가장 중요한 대류 열전달 계수의 산정에 더욱 정확한 상관식을 적용하였고 Longitudinal과 Floor등 주요 부재의 영향을 충분히 고려한 3차원 온도분포 해석과 BOR을 산정하는 program을 개발하였다. 또한 여러 가지 경우에 대해 타당성을 검토한 후 그 결과를 설계에 반영하였다.

• 대한조선학회 특별논문집
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• 대한조선학회 2011년도 특별논문집
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• pp.95-100
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• 2011

In general, thickness of bottom floor in fore/aft cargo hold region for container ship has been determined based on FEM analysis result of mid cargo hold region. But this approach has room for improvement because section shape and frame spacing in fore/aft cargo hold of container ship are quietly different from those of mid cargo hold. From this study, correlation between FEM result and grillage analysis result has been investigated and simple method for thickness determination of bottom floor in fore/aft cargo hold using newly improved grillage analysis is proposed.

• 대한조선학회지
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• 제31권3호
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• pp.33-35
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• 1994

본 고에서는 선체국부팬널의 대종을 이루고있는 판요소, 보강판, 복판팬널 및 복합재료적층판의 진동특성을 구하는 근사방법으로서 주로 Rayleigh-Ritz방법을 적용한 연구결과들을 정리하였다. 이를 통해 향후 추가로 연구가 이루어져야 할 내용을 다음과 같이 도출하였다 1) 팬널주위의 경제조건으로서 탄성구속을 고려 할 수 있도록 정식화는 이루어져 있으나 실제 선체 팬널의 탄성구속도를 구하는 방법이 정립되어 잇지 못하기 때문에 해석결과의 정도 문제가 발생한다. 따라서 해석정도의 향상을 위해 실제 선체팬널의 탄성구속도에 대한 연구가 수행되 어야 하며, 이와 같은 연구는 조선소에서 이루어지는 것이 타당한 것으로 사료된다. 2) Mindlin 판, 복합판널, 복합재료적층판에 대한 정식화에서 경제조건이 회전방향탄성고속만 고려되고 힁방향 변위는 고정되어 자유와 단순지지 사이의 경제조건은 고려될 수 없으므오 이 에대한 보완 연구가 이루어져야 한다. 3) 본 고에서는 접수효과에 대한 연구결과의 소개는 없었으나, 이에대한 현재까지의 연구는 주로 평판에 대해 이루어졌다. 화물창내 국부판널 또는 이중저의 진동해석을 정도 노ㅍ게 수행하기 위해서는 보강판 및 복판팬널의 접수효과에 대한 연구가 적극적으로 이루어져야 한다.