• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.44-51
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• 2018

LNG저장탱크가 노후화 됨에 따라 외벽 콘크리트에 균열, 철근부식 등 결함이 발생할 경우, 손상 종류 및 정도에 따라 구조물의 붕괴 등 대형사고 발생 위험이 존재하게 된다. LNG저장탱크는 2014년부터 정밀안전진단이 시작 되어 안전점검이 수행되고 있으며, 부재별 상태평가기준은 2016년 1월에 개정되어 적용하고 있다. 상태평가는 액화천연가스 저장탱크에 대한 외관 조사 및 재료시험 결과를 바탕으로 저장탱크에 대한 상태를 평가하는 것을 말하는 것으로 유지관리에 있어서 중요하다. 또한 각각의 LNG 저장탱크 대표상태를 나타내는 종합적 상태평가기준이 유지관리 시 중요하지만, LNG저장탱크 외조 콘크리트에 대한 관련 기준이 국내 외에 부재하여 상태평가 기준 개발 필요하다. 이 논문에서는 LNG 저장탱크 구조적 특성 검토, 부재별 상태평가 기준현황 분석, 부재별 가중치 부여를 통한 종합적 상태등급 산정 방안을 수립하였다. 부재별 가중치 산출은 AHP(Analytic Hierarchy process)기법을 이용하고 전문기관의 설문조사 등을 통해 종합적 상태평가 기준을 개발하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제25권4호
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• pp.445-466
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• 2007

As the LNG (Liquefied Natural Gas) tank contains cryogenic liquid, realistic thermal analyses are of a primary importance for a successful design. The structural details of the LNG tank are so complicated that some strategies are necessary to reasonably predict its temperature distribution. The proposed heat transfer model can consider the beneficial effects of insulation layers and a suspended deck on temperature distribution of the outer concrete tank against cryogenic conditions simply by the boundary conditions of the outer tank model. To this aim, the equilibrium condition or heat balance in a steady state is utilized in a various way, and some aspects of heat transfer via conduction, convection and radiation are implemented as necessary. Overall thermal analysis procedures for the LNG tank are revisited to examine some unjustifiable assumptions of conventional analyses. Concrete and insulation properties under cryogenic condition and a reasonable conversion procedure of the temperature-induced nonlinear stress into the section forces are discussed. Numerical examples are presented to verify the proposed schemes in predicting the actual temperature and stress distributions of the tank as affected by the cryogenic LNG for the cases of normal operation and leakage from the inner steel tank. It is expected that the proposed schemes enable a designer to readily detect the effects of insulation layers and a suspended deck and, therefore, can be employed as a useful and consistent tool to evaluate the thermal effect in a design stage of an LNG tank as well as in a detailed analysis.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.375-380
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• 2002

Tong-young LNG tank is a LNG storage tank of 140,000 kl, and it is composed of Bottom Slab(Annular, Center), Outer Wall, Ring Beam and Roof. Generally, when concrete temperature arise, the complex thermal stress of inner and outer part can cause serious thermal crack and damage at structure. So in this paper, for the control of this thermal crack, we did the concrete mix design with the base of fly-ash 30% substitute at binder, and through the computer modelling at Bottom Slab(Annular, Center), Outer Wall, Ring Beam and Roof, we studied the probability of thermal crack by thermal crack index.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.155-164
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• 2019

이 연구에서는 기초의 종류에 따라 지반-구조물 상호작용(SSI) 효과가 LNG 저장탱크의 지진응답해석에 미치는 효과를 분석하였다. 이를 위하여 직경 71m인 LNG 탱크와 기반암 위 점토지반의 깊이가 30m인 지반조건을 고려하였다. 그리고 기초형식으로 네 가지(얕은 기초, 말뚝지지 전면기초, 말뚝기초(지표면 접촉식, 부유식)를 고려하였다. 지반의 비선형성은 자유장 지반에 대하여 등가선형화기법으로 고려되었다. 또한, 말뚝기초의 시공과정에서 발생하는 동다짐 효과에 대해서도 분석하였다. SSI 해석을 위하여 진동수영역 해석프로그램인 KIESSI-3D를 이용하였다. 지반-구조물 상호작용 해석을 통해 LNG 저장탱크의 외조 벽체 쉘의 응력과 내조탱크의 밑면전단력 및 전도모멘트를 구하였다. 해석결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다: (1) 고정 기초해석에 의한 외조와 내조탱크의 지진응답이 SSI 효과로 인한 지진응답보다 매우 컸다. (2) SSI의 효과가 내조탱크와 외조탱크의 동적응답에 미치는 영향은 기초의 형식에 따라 다르게 나타난다. (3) 말뚝지지 전면기초에서 동다짐 효과에 의한 구조물 응답의 변화는 약 10%로서 무시할 수 없을 정도로 큰 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제6권4호
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• pp.33-39
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• 2002

[ $9\%$ ]니켈형 LNG 저장탱크는 내조와 외조가 독립적으로 초저온의 LNG를 저장할 수 있는 이중구조로 되어있다. 내조의 재료로는 초저온에서의 기계적 성질이 우수한 $9\%$니켈강을 사용한다. 그리고 내조파손에 의해 유출된 LNG를 저장할 수 있도록 콘크리트 외조가 설계된다. 코너프로텍션은 LNG 유출시 콘크리트 외조 코너부에 발생하는 열응력을 감소시키기 위해 단열재와 $9\%$니켈강 라이너를 시공하는 것을 말한다. 열하중에 의해 팽창과 수축이 반복되는 코너프로텍션의 경우 복잡한 응력상태가 발생되기 때문에 설계상의 어려움이 있다. 현재 한국가스공사에서 운용하고 있는 LNG탱크에는 TKK, KAWASAKI, WHESSOE사에서 설계한 코너프로텍션이 시공되어 있다. 본 논문에서는 유한요소해석을 통해 이들의 설계사양에 대해 ASME Section VIII Div. 2. Appendix 4에 기초한 건전성을 비교/분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-8
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• 2005

본 연구에서는 $9\%$ 니켈강재식 LNG저장탱크에 대한 누설 안전성을 여러 가지 단열재와 코너 프로텍션, PC 구조물 사이에 존재하는 열저항 평형온도 효과를 고려하여 유한요소법으로 해석하였다. FEM 계산결과에 따르면, 파이버 글라스 블랑켓, 펄라이트 파우더, 셀루러 글라스 단열재 등은 재질의 취약한 강도 때문에 누설 LNG에 의한 하중이 가해지면 단열재 자체가 파손되므로 누설 안전성을 보장할 수 없게 된다. 그러나, 내부탱크와 단열재가 동시에 파손되어도 $9\%$ 니켈강재로 제작된 코너 프로텍션(CP) 예응력 콘크리트(PC)구조물의 외부탱크는 LNG의 복합하중에 대하여 강도 안전성을 확보하고 있으므로, 누설 LNG를 최소한 10일 정도는 안전하게 체류시킬 수 있다. 따라서, $9\%$ 니켈강제식 LNG 저장탱크 시스템은 이들 두 가지 구조물에 의해 누설 안전성이 확보된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.367-374
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• 2019

논문에서는 수직방향 지진입력에 의한 지반-구조물 상호작용 효과가 기초 종류에 따라 LNG 저장탱크의 지진응답에 미치는 효과를 분석하였다. 이를 위하여 직경 71m인 LNG 탱크와 기반암 위 점토지반의 깊이가 30m인 지반조건을 고려하였다. 그리고 기초형식으로 네 가지(얕은 기초, 말뚝지지 전면기초, 말뚝기초(지표면 접촉식, 부유식)를 고려하였다. 지반의 비선형성은 자유장 지반에 대하여 등가선형화기법으로 고려되었다. 또한, 말뚝기초의 시공과정에서 발생하는 동다짐 효과에 대해서도 분석하였다. SSI 해석을 위하여 진동수영역 해석프로그램인 KIESSI-3D를 이용하였다. 지반-구조물 상호작용 해석을 통해 LNG 저장탱크의 외조 벽체 쉘의 응력을 구하였다. 해석결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다: (1) 얕은 기초에서 외조탱크의 수직응력은 SSI 효과로 인하여 고정기초응답 보다 작았다. (2) 말뚝으로 지지된 기초에서 말뚝으로 인해 기초의 수직강성이 커지고 방사감쇠가 작아질 수 있기 때문에 SSI 응답이 고정기초응답 보다 커질 수 있다. (3) 동다짐 효과는 수직지진에 의한 LNG 저장탱크의 응답에 미치는 영향이 매우 작았다.

• 한국가스학회지
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• 제14권5호
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• pp.13-18
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• 2010

본 연구는 9% 니켈강재식 LNG 저장탱크용 통합제어안전관리시스템을 개발하고자 한다. 새로운 통합제어안전관리 시스템은 기존의 측정 및 제어시스템에 비해 압력, 변위, 하중을 측정할 수 있는 장치를 추가하였다. 또한, 측정된 데이터는 새로운 제어장치와 안전관리 시스템에 의해 통합되고 분석하는 프로세스를 동시적으로 진행하는 것이다. 초대형 완전밀폐식 LNG 저장탱크의 안전성과 효율성을 증가시키기 위해 통합제어안전관리시스템은 압력계이지를 추가하고, 내부탱크의 외측벽과 스티프너, 톱거더의 용접지역, 코너 프로텍션 탱크의 외측벽에 새로운 변위센서/압력센서를 설치하였다. 변위센서와 하중센서는 내부탱크와 코너 프로텍션 탱크의 9% 니켈강재 구조물에 대한 파손징후를 제공할 수 있고, 내부탱크로부터 누설되는 LNG를 감시할 수 있다. 기존의 누설센서는 내부탱크와 코너 프로텍션 사이의 단열지역에 설치한 누설감지기에 의해 경고신호가 접수될 때까지도 9% 니켈강재 탱크의 파괴에 대한 적절한 정보를 제공하지 못한다는데 문제가 있다. 따라서, 새로운 통합제어안전관리시스템은 온도, 압력, 변위, 하중, LNG의 밀도 데이터를 수집하고 분석하기 위한 것으로, 탱크시스템의 안전성과 내부탱크의 누설을 제어하기 위한 시스템이다. 또한, 디지털 데이터는 9% 니켈강재로 제작한 탱크의 안전성에 관련된 변위와 하중, LNG의 액위와 밀도, 쿨다운 공정, 누설, 압력 등을 제어하기 위해 측정한다.

• 한국가스학회지
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• 제14권5호
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• pp.7-12
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• 2010

본 논문은 H빔과 강화 콘크리트에 의해 건설된 LNG 저장탱크의 외부탱크에 대한 응력 및 변위거동 안전성을 유한요소법으로 해석하였다. 외부탱크의 바닥면 콘크리트 구조물 중심부에 0.2g의 가진력을 가하였다. FEM 계산결과에 의하면, von Mises 최대응력은 돔루프 구조물의 가장자리 부근에서 발생하고, 최대변위 거동량은 돔루프의 중심부에서 형성되고 있음을 알 수 있다. 여기서 제시한 해석결과에 의하면, H빔의 개수가 증가할수록 집중응력과 변위거동량은 완만하게 증가한다는 사실이다. 이것은 강화 콘크리트 구조물의 강성도가 H빔의 강성도에 비해 대단히 높기 때문에 H빔의 개수가 돔루프의 안전성에 큰 영향을 미치지 못한다는 것이다. 따라서 0.2g 정도의 가진력을 가할 경우는 H빔의 자중량을 고려하여 개수를 60개 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.447-455
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• 2019

극한지에서 LNG 저장구조물을 건설할 때 현장 타설 방식으로 제작 및 시공되는 경우, 열악한 작업 환경 및 조건으로 의해 공사금액 및 공사기간이 증가되는 문제점이 발생할 수 있어 모듈형 에너지 저장탱크에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 LNG 연료 저장탱크의 경량화를 위해 SCP 모듈의 사용을 대안으로 제시하고자 하였다. 이에 SCP 모듈을 두께별로 제작하고 그에 따른 휨성능을 평가함으로써 SCP 구조의 LNG 연료 저장탱크에 대한 현장적용 가능성을 평가하고자 하였다. 실험 결과 두께 100mm 실험체는 설계상 극한하중인 413 kN까지는 선형을 유지하면서 증가하다가 기울기가 급격하게 변하면서 파괴되었다. 두께 200mm 실험체 또한 설계상 극한하중인 약 822 kN까지 선형을 유지하다가 파괴양상을 보였다. 두 조건 모두 SCP의 휨 시험에서 INCA guidance의 기준대로 철판이 항복에 도달할 때까지 선형 거동을 나타내었다가 극한하중이후에는 급격한 철판 항복을 동반하는 거동을 하였다. 또한, 목표로 제시한 설계 휨강도를 만족하여 SCP 모듈을 활용하여 LNG 저장탱크 외조구조물에 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 추후 압축, 전단 시험 등을 추가로 진행하여 SCP의 구조성능에 대한 평가가 필요할 것으로 판단된다.