• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.685-693
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• 2016

LNG 저장탱크의 외조는 콘크리트 부재로 수직 방향 및 원환 방향 프리스트레싱 벽체 구조인데, 저장탱크의 대형화가 이루어짐에 따라 프리스트레싱 구간이 길어지고 그에 따른 극한 하중을 받는 LNG 저장탱크의 거동에 대한 분석이 필요하다. 본 연구는 주요 사회기반시설구조물의 하나인 LNG 저장탱크에 테러와 같은 폭발 사고가 발생하였을 때 안전성 향상을 위하여 폭발 저항 성능에 대한 분석연구를 수행하였다. 해석은 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 270,000kL급 LNG 저장탱크 외조의 TNT 폭발에 대한 거동을 평가해보고자 한다. 또한 TNT 폭발량에 따른 폭발에 대한 LNG 저장탱크의 거동 비교를 통해 구조물의 안전성 및 사용성을 평가해보고자 한다. 이 연구의 결과를 통해 폭발량에 따른 구조물에 거동 변화를 확인하고, 설계 시 안전성 기준 및 검토의 보조자료로 활용할 수 있도록 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.333-340
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• 2019

모듈형 LNG Tank의 외조를 구성하는 SCP(sandwich concrete panel)에 대해서 중속충돌시험기로 충돌시험을 수행하고 이에 대한 수치해석을 수행하였다. 충돌시험에 사용된 시험체는 가로세로 각각 2m로 외조의 일반단면과 연결부단면의 특성을 가지도록 제작하였다. 51kg의 탄자를 설계기준에 규정된 충돌에너지를 갖도록 중속충돌시험기로 45m/sec로 이상의 속도로 가속하여 충돌시켰다. 이런 충돌시험을 두 차례 반복하고 시험체의 극한능력을 평가하기 위하여 충돌속도를 2배로 하여 충돌시켰다. 충돌시험의 수치해석 모델은 LS-DYNA를 이용하여 수행되었다. 외측의 강판와 그 사이의 충진콘크리트를 고체요소로 모델링하고 전단연결재는 보요소를 이용하여 모델링하였다. 강재의 재료모델은 탄소성 및 파단거동을 고려하였으며 콘크리트의 재료는 CSCM재료로 모델링하였다. 해석에서 전면부의 충돌변형은 시험에서 얻어진 변형과 유사한 값을 얻었으나 후면부의 변형은 시험결과와 다소 작은 값을 보였다. 일반부 단면에 대한 2배속 충돌시험에서는 전후면의 강판이 파손되었으나 해석결과에서는 전면부의 강판만 파손되었다. 수치해석에서 충돌에너지는 주로 충진 콘크리트로 전이되었는데 이는 이전 연구에서 보였던 고에너지를 가진 충돌의 경우와 다른 경향이다. 작성된 모델은 구조적으로 보수적인 결과를 보이므로 실제 설계에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항만경제학회지
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• 제32권1호
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• pp.123-133
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• 2016

환경오염에 따른 기후변화의 심각성이 대두됨에 따라 전 세계적으로 환경규제가 강화되고 있으며, 국제해사기구(IMO)에서도 선박연료유의 황함유량 제한 및 배출제한지역 설정 등 해운분야의 환경규제를 강화하고 있다. 이러한 환경규제 강화로 선박 연료유 교체에 대한 검토가 이루어져 왔으며, 가장 경쟁력 있는 대안으로써 LNG가 부각되고 있다. LNG는 기존 연료유 대비 유해가스 배출량을 대폭 줄일 수 있으며, 비용도 저렴하다. 따라서 해운에서는 LNG 추진선박의 건조가 확대되고 있고, 항만에서는 LNG 벙커링을 위한 터미널의 구축과 시범사업 등이 추진되어 있다. 부산항도 이러한 변화에 대응하기 위해 LNG 벙커링 터미널 개발을 준비하고 있다. 그러나 터미널 개발 이후 성공적인 사업운영을 위해 핵심적인 가격경쟁력 확보방안에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 기존 선행연구들도 대부분 LNG 벙커링 터미널의 설계, 안전과 LNG 추진선 도입의 타당성을 중심으로 수행되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 향후 부산항에 LNG 벙커링 터미널이 개발된다면 어떻게 가격경쟁력을 확보할 수 있을지에 대한 검토를 수행하였다. 이를 위해 본 연구에서는 우선, 해외 주요 항만의 사례를 기반으로 LNG 벙커링 공급구조와 가격구조를 분석하였다. 또한 벙커링 시장의 가격특성과 우리나라 LNG의 도입비용에 대해서도 분석 하였다. 연구 결과 부산항의 경우 해외 항만과 동일한 사업 구조 및 벙커링 방식으로는 경쟁항만인 싱가포르항 대비 가격경쟁력을 확보하기 어려울 것으로 나타났다. 또한 우리나라는 싱가포르에 비해 LNG 를 수입할 경우 톤당 약 50$이 더 높은 프리미엄이 책정되어 있다. 따라서 부산항은 LNG 벙커링 사업 구조를 LNG를 수입하고 벙커링용으로 판매하는 구조가 아닌 중개 방식의 사업구조를 도입함으로써 우리나라의 높은 '프리미엄'을 배제시켜 도입비용에서 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 판단된다. 또한 벙커링 방식도 하부시설 건설 시 공동구가 설치되어 있는 부산항 신항의 물리적인 장점을 활용하여 파이프라인을 이용한 벙커링을 함으로써 서비스 비용을 최소화할 수 있고, 초기 투자비의 최소화하는 관점에서 최적입지 선정도 중요하다.

• Composites Research
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• 제32권2호
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• pp.90-95
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• 2019

LNG 운반선의 슬로싱 충격하중은 LNG 화물창 내 단열시스템의 파손을 야기하는 주원인이다. 단열시스템의 파손은 LNG 화물창 내 극저온을 유지시키는 데 치명적으로 작용하게 된다. 극저온을 유지하기 위해서는 단열재료의 성능 강화가 가장 전형적인 방법이다. 일반적으로 LNG 화물창 내의 단열재료는 폴리우레탄 폼과 플라이우드, 이 두 재료를 접합시키기 위한 접착제가 사용된다. 본 연구에서는 단열시스템에 채용되는 단열재료를 강화하기 위한 일환으로 글라스 버블/에폭시 복합수지를 제작하여 충격 하중이 작용할 때 재료의 흡수에너지를 향상시켰다. 실험 시나리오는 글라스버블의 첨가량, 온도의 영향성을 분석하기 위한 상온 및 극저온 환경을 고려하여 자유낙하 실험을 수행하였다. 실험 결과는 글라스 버블 첨가량이 20 wt.%에 도달할 경우 극저온 흡수에너지가 최대의 성능이 나타나는 것을 확인하였다. 반면에 상온 흡수에너지는 첨가량 0 wt.%에서 최대 성능을 보였다. 글라스버블/에폭시 수지의 혼합성능의 경우 첨가량이 20 wt.%가 되면 교반성능 저하로 인하여 응집현상이 발생하여, 접착성능이 떨어질 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제43권3호
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• pp.143-152
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• 2019

본 논문에서는 LNG 벙커링 바지에 대한 예인안정성을 평가하였다. 친환경 에너지원인 LNG(액화천연가스)의 전환을 위한 인프라로 LNG 벙커링 바지가 개발되고 있다. LNG 벙커링 바지는 예인줄에 연결되어 이동하는 부선의 형태이기 때문에 LNG 공급용 부선의 예인안정성의 확보는 LNG 벙커링 바지 뿐 만아니라 주변 항해 선박의 안전을 위해 매우 중요하다. LNG 벙커링 바지의 예인안정성을 초기설계 단계에서 추정하기 위해 예인시뮬레이션을 위한 수치코드를 개발하였다. 초기설계 단계에서 활용 가능하도록 운동방정식에는 조종수학그룹 모델이 적용되었고 조종미계수에는 경험식이 적용되었다. 개발된 수치코드의 유효성을 확인하기 위해 발표된 계산 및 모형시험 결과와 비교하였다. 개발된 수치코드를 이용하여 LNG 벙커링 바지의 선미 스케그 면적과 예인 위치의 변화에 따른 예인시뮬레이션을 수행하였다. 수행된 시뮬레이션을 통해 설계된 선미 스케그 면적의 적정성을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.185-188
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• 2019

본 논문에서는 LNG 벙커링 바지에 대한 예인안정성을 평가하였다. 친환경 에너지원인 LNG(액화천연가스)의 전환을 위한 인프라로 LNG 벙커링 바지가 개발되고 있다. LNG 벙커링 바지는 예인줄에 연결되어 이동하는 부선의 형태이기때문에 LNG 벙커링 바지의 예인안정성의 확보는 LNG 벙커링 바지 뿐만아니라 주변 항해 선박의 안전을 위해 매우 중요하다. LNG 벙커링 바지의 예인안정성을 초기 설계단계에서 추정하기 위해서 예인시뮬레이션을 위한 수치코드를 개발하였다. 초기설계단계에서 활용 가능하도록 운동방정식에는 조종수학그룹(MMG)모델이 적용되었고 조종미계수에는 경험식이 적용되었다. 개발된 수치코드의 유효성을 확인하기 위해 발표된 계산 및 모형시험의 결과와 비교하였다. 개발된 수치코드를 이용하여 LNG 벙커링 바지의 선미 스케그 유무에 따른 예인시뮬레이션을 수행하였다. 수행된 시뮬레이션을 통해 설계된 선미 스케그 면적의 적정성을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권2호
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• pp.248-253
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• 2023

대다수의 부유식 해양플랜트는 위치 유지의 방법으로서 체인 계류 시스템을 사용하나, 그 설계 변경 과정은 논문으로 찾아보기 힘들다. 본 연구는 FLBT를 대상 해양플랜트로 선정하여 계류 초기설계안과 모형시험을 수치해석으로 분석하고, 변경된 설계조건에 따라 새로운 계류 설계안을 제시하였다. 주된 환경 방향에 따라 계류선 묶음(bundle)의 주 방향을 조절하는 것이 계류 설계하중 감소에 크게 유효했다. 터렛 계류된 해양플랜트라도 횡파에 노출되며, 횡파 중 운동 때문에 높은 계류 인장력이 발생했다. 일치된 환경 방향 조건은 설계조건이 될 수 없으며, 바람, 파도, 조류의 각 환경 방향이 복잡한 조건에서 설계 계류 하중이 발생했다. 횡요 운동이 계류 인장력에 미치는 영향이 큼으로 적절한 횡요 감쇠 계수를 계류해석에 적용하는 것이 중요하다.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권4호
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• pp.222-230
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• 2023

In the present work, the scale effect on the Boil-Off Rate (BOR) was investigated based on an analytical method to systematically evaluate the thermal performance of a Liquefied Natural Gas (LNG) Cargo Containment System (CCS). A two-dimensional thermal resistance network model was developed to accurately estimate the heat ingress into the CCS from the outside. The analysis was performed for the KC-1 LNG membrane tank under the IGC and USCG design conditions. The ballast compartment of both the LNG tank and cofferdam was divided into six sections and a thermal resistance network model was made for each section. To check the validity of the developed model, the analysis results were compared with those from existing literature. It was shown that the BOR values under the IGC and USCG design conditions were agreed well with previous numerical results with a maximum error of 1.03% and 0.60%, respectively. A SDR, the scale factor of the LNG CCS was introduced and the BOR, air temperature of the ballast compartment, and the surface temperature of the inner hull were obtained to examine the influence of the SDR on the thermal performance. Finally, a correlation for the BOR was proposed, which could be expressed as a simple formula inversely proportional to the SDR. The proposed correlation could be utilized for predicting the BOR of a full-scale LNG tank based on the BOR measurement data of lab-scale model tanks.

• 한국해양공학회지
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• 제37권2호
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• pp.58-67
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• 2023

While extensive research is being conducted to reduce greenhouse gases in industrial fields, the International Maritime Organization (IMO) has implemented regulations to actively reduce CO₂ emissions from ships, such as energy efficiency design index (EEDI), energy efficiency existing ship index (EEXI), energy efficiency operational indicator (EEOI), and carbon intensity indicator (CII). These regulations play an important role for the design and operation of ships. However, the calculation of the index and indicator might be complex depending on the types and size of the ship. Here, to calculate the EEDI of two target vessels, first, the ships were set as Deadweight (DWT) 50K container and 300K very large crude-oil carrier (VLCC) considering the type and size of those ships along with the engine types and power. Equations and parameters from the marine pollution treaty (MARPOL) Annex VI, IMO marine environment protection committee (MEPC) resolution were used to estimate the EEDI and their changes. Technical measures were subsequently applied to satisfy the IMO regulations, such as reducing speed, energy saving devices (ESD), and onboard CO₂ capture system. Process simulation model using Aspen Plus v10 was developed for the onboard CO₂ capture system. The obtained results suggested that the fuel change from Marine diesel oil (MDO) to liquefied natural gas (LNG) was the most effective way to reduce EEDI, considering the limited supply of the alternative clean fuels. Decreasing ship speed was the next effective option to meet the regulation until Phase 4. In case of container, the attained EEDI while converting fuel from Diesel oil (DO) to LNG was reduced by 27.35%. With speed reduction, the EEDI was improved by 21.76% of the EEDI based on DO. Pertaining to VLCC, 27.31% and 22.10% improvements were observed, which were comparable to those for the container. However, for both vessels, additional measure is required to meet Phase 5, demanding the reduction of 70%. Therefore, onboard CO₂ capture system was designed for both KCS (Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO) container ship) and KVLCC2 (KRISO VLCC) to meet the Phase 5 standard in the process simulation. The absorber column was designed with a diameter of 1.2-3.5 m and height of 11.3 m. The stripper column was 0.6-1.5 m in diameter and 8.8-9.6 m in height. The obtained results suggested that a combination of ESD, speed reduction, and fuel change was effective for reducing the EEDI; and onboard CO₂ capture system may be required for Phase 5.

• Annals of Occupational and Environmental Medicine
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• 제34권
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• pp.7.1-7.10
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• 2022

Background: Occupational skin diseases are skin conditions that occur or worsen in relation to work and known to be the second most common type of occupational disease affecting individuals in the United States. In Korea, epidemiological reports related to occupational skin diseases are rare. But, no cases of occupational contact dermatitis caused by welding and grinding work have been reported previously. Case presentation: Nine male workers working in the production department for liquefied natural gas (LNG) ships in Ulsan complained of erythematous papules/patches and itching in various areas of the body after welding and grinding work. The work environment monitoring report revealed that the amount of nickel dust exceeded the time weighted average (TWA) and poor local ventilation status. Based on the symptoms and the overall results of surveys, several tests, and work environment monitoring report, the 2 workers who had positive patch-test reactions to nickel were diagnosed with nickel dust-induced allergic contact dermatitis. The other 7 workers were diagnosed that there was a high probability that they had nickel dust-induced irritant contact dermatitis. The 2 workers who had nickel dust-induced allergic contact dermatitis were recommended to switch their jobs. Conclusions: Nickel is one of the most common cause of allergic contact dermatitis. In this case, the dust was assumed to be created by welding work with a high nickel content new welding rod and subsequent grinding work, and the concentration of this dust exceeded the time weighted average. Thus, it is thought that the nickel dust may have caused contact dermatitis through continuous contact with the workers' exposed skin in a poorly ventilated space. Currently, several domestic shipbuilding companies are manufacturing LNG tankers using a new construction method. Consequently, it is highly likely that similar cases will occur in the future, which makes this case report meaningful.