• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권10호
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• pp.1002-1010
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• 2015

Natural gas hydrates are newly emerging as an environment-friendly source of energy to substitute for fossil fuels in the 21stcentury.NGHs are reported to holds much amounts of natural gas (up to 182 standard volumes of gas per volume of hydrate); they are easy to store and safe to carry at about minus 20 degree Celsius under atmospheric pressure because of the self-preservation phenomenon of gas hydrates. The transporting method by gas-ice-hydrate ship carriers has been introduced and developed by a variety of industry and research institutions. Our team has been conducted to develop NGH total systems, including a breakthrough NGH carrier for sea transportation, since 2011. The NGH pellet carrier does not require a separate cooling system for cargo, and the initial temperature is maintained through insulation of the cargo tanks throughout the transport to the final destination. The heat conducted from the exterior and passing through the insulation material of the hull should be cut off as much as possible, but heat inflow inside the cargo tank from an external source is inevitable during transport. In this study, the heat transfer in a cargo tank of a 115K NGH carrier was analyzed through simulation with a commercial CFD code to estimate the boil-off gas/boil-off rate on the developed carrier and understand major hazards that could significantly impact the safety of the vessel.

• 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.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제23권2호
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• pp.140-149
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• 1999

This study is on the development of the computer program that calculates a 3-D hull temperadistribution and analyzes BOR(Boil off rate) to be important to the heat design of a membrane type LNG carrier. The quarter of a tank is taken as an calculation model. And the thermal conductivity of insulation is assumed to be the function of a temperature. In the present steady state calculation, the temperature of LNG in a cargo tank is assumed to be -$162^{\circ}C$ and the air temperature of a cofferdam, to be +$5^{\circ}C$. The lowest air temperature in compartments is calculated as $21.39^{\circ}C$ under the USCG condition ($T_{air}=-18^{\circ}C,\;T_{sw}=O^{\circ}C)$ and B.O.R value is O.0977%/day under the maximum boil-off condition, IMO IGC ($T_{air}=45^{\circ}C,\;T_{sw}=32^{\circ}C$), which satisfies the requirement by KOGAS. The calculated temperature distribution over tank panels at each condition is maximum 3% less than GTT's results. From the results of this study, it can be concluded that the present design of LNG cargo tank satisfies the requirement by KOGAS.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권10호
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• pp.659-664
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• 2009

LNG선의 건조 동향을 보면 2003년을 기점으로 하여 기하급수적으로 증가하기 시작 하였으며, 2008년을 기점으로 하여 그 건조량은 감소하는 추세이나 건조 선박 중 많은 부분이 재액화 시스템이 장착된 대형 LNG선박으로 대형 LNG선은 216K급의 Q-Flex급, 260K급의 Q-Max급이 주를 이루고 있다. 이러한 LNG선박의 대형화는 LNG선의 화물창 보온 설계 기준인 BOR(Boil Off Rate) 0.15%를 기준해서 상대적으로 많은 양의 BOG가 발생하게 되었으며 선박의 주 추진기관의 연료로 사용 하더라도 잉여 가스가 남게 되어 화물탱크의 압력상승을 막기 위해서는 BOG를 재 액화하여 화물탱크로 반송하거나 소각하는 방법 등으로 처리하지 않으면 안 되게 되었다. 이러한 이유로 인하여 206K(206,000m3)급 이상의 대형 LNG 선박에서는 필수적으로 LNG 재액화 시스템을 탑재하도록 설계를 하게 된다. 본 연구에서는 현재 개발 되어 운항선에 적용되고 있는 여러 가지 LNG 재액화 시스템의 사이클 성능을 동일한 기기 조건하에서 해석함으로써 각각의 장단점을 비교하여 LNG선박의 설계 및 운항 시 재 액화 시스템의 최적화 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.234-240
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• 2015

In the face of the world's growing energy storage needs, liquid hydrogen offers a high energy density solution for the storage and transport of energy throughout society. A 5 L liquid hydrogen storage tank has been designed, fabricated and tested to investigate boil-off rate of liquid hydrogen. As the insulation plays a key role on the cryogenic vessels, various insulation methods have been employed. To reduce heat conduction loss, the epoxy resin-based insulation supports G-10 were used. To minimize radiation heat loss, vapor cooled radiation shield, multi-layer insulation, and high vacuum were adopted. Mass flow meter was used to measure boil-off rate of the 5 L cryogenic vessel. A series of performance tests were done for liquid nitrogen and liquid hydrogen to compare with design parameters, resulting in the boil-off rate of 1.7%/day for liquid nitrogen and 16.8%/day for liquid hydrogen at maximum.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.193-200
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• 2011

본 연구를 통해 superlite라 불리는 단열 파우더를 채용한 NO96 멤브레인 타입 LNG선 단열 화물창의 만선항해 시 LNG의 BOR(Boil-Off Rate) 예측모델을 제시하였다. LNGCC(LNG Cargo Containment)의 비정상상태 열전달 FEM모델은 만선항해 시 대기 및 해수 조건을 반영하고 복잡한 화물창 단열구조에 균질화 기법을 적용하여 구축하였다. BOR은 만선항해중 LNGCC 내부로 침입하는 총 열량을 이용하여 평가되었으며, 주요 변수에 따른 BOR의 변화는 파라메트릭 열전달해석을 통하여 분석하였다. 그리고 파라메트릭 BOR 특성해석 결과를 토대로 LNG선의 탱크 크기, 단열층의 두께 그리고 superlite의 열전도율을 함수로 하는 BOR 예측모델을 유도하였다. 비선형 과도 열전달해석을 통해 직접 구한 BOR과의 비교를 통해 유도한 예측모델은 최대 1% 이내의 상대오차를 나타내었다.

• 한국가스학회지
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• 제22권3호
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• pp.45-52
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• 2018

국제해사기구(IMO)의 선박 배출가스 기준 강화로 인해 LNG 연료추진선박의 필요성이 대두되고 있으며 관련 분야에 대한 기술개발 및 실용화 촉진 연구가 활발하게 진행되고 있다. LNG 연료탱크는 운항 중 연료소비로 인하여 잔류량이 70% 미만이 될 경우 슬로싱을 고려하여야 하므로 재액화 장치를 탑재하기 어려운 중소형 LNG 연료추진선박은 Type C 형태의 압력 탱크가 적용될 가능성이 높다. 이러한 LNG 연료추진선박에 적용되는 LNG 탱크는 구조적 안전성과 더불어 LNG를 오래 보관하기 위한 단열성능이 매우 중요하다. 본 연구에서는 Type C LNG Tank에 대한 단열성능 평가 절차를 제안하였고, 실험을 통해 LNG 탱크의 열적 특성으로 인한 온도, 압력, BOG(Boil Off Gas)의 변화를 비교, 분석함으로서 BOR(Boil Off Rate) 테스트 절차에 대한 타당성과 유효성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2008년도 정기 학술대회
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• pp.166-171
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• 2008

LNG carrier is a special-purpose vessel to transport natural gas (NG) from the place of origin to each consuming country. To increase the capacity of canying LNG carrier, the natural gas is conveyed as a state of liquid called LNG (Liquefied Natural Gas) during a voyage because the total volume of NG is surprisingly reduced when it is cooled down to $-162^{\circ}C$. That is why the design of insulation of the carriers is important to protect LNG from the external heat invasion, and it has been a great challenging subject for several decades in the shipbuilding industry. For this ultimate goal, the boil-off rate (BOR) needs to be accurately estimated during a voyage. Therefore, the goal of this study is to propose a numerical method for estimating the BOR of LNG for given insulation containment subject to external temperature conditions during voyage.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.1280-1285
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• 2003

In the developement of LNG cargo, the current concern focuses on the slim design of insulation layer to increase the LNG carrying capacity. Not only thermal stability with BOR(Boil-Off Rate) but structual stability against the LNG weight and the sloshing phenomenon must be also considered. In this paper, we applied the stitched sandwitch composite called the 3X-Board which is stitched through the core thickness direction using glass fiber to the LNG cargo. We evaluated the thermal and structural characteristics of 3X-Board by changing the core thickness and the material, in order to explore a validity for the slim design through the finite element analysis.

• 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.