• Steel and Composite Structures
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• 제10권4호
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• pp.361-371
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• 2010

Enhancement in the seismic buckling capacity of steel tanks caused by the addition of fiber reinforced polymers (FRP) retrofit layers attached to the outer walls of the steel tank is investigated. Three-dimensional non-linear finite element modeling is utilized to perform such analysis considering non linear material properties and non-linear large deformation large strain analysis. FRP composites which possess high stiffness and high failure strength are used to reduce the steel hoop stress and consequently improve the tank capacity. A number of tanks with varying dimensions and shell thicknesses are examined using FRP composites added in symmetric layers attached to the outer surface of the steel shell. The FRP shows its effectiveness in carrying part of the hoop stresses along with the steel before steel yielding. Following steel yielding, the FRP restrains the outward bulging of the tank and continues to resist higher hoop stresses. The percentage improvement in the ultimate base moment capacity of the tank due to the addition of more FRP layers is shown to be as high as 60% for some tanks. The percentage of increase in the tank moment capacity is shown to be dependent on the ratio of the shell thickness to the tank radius (t/R). Finally a new methodology has been explained to calculate the location of Elephant foot buckling and consequently the best location of FRP application.

• 한국가스학회지
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• 제5권4호
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• pp.85-91
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• 2001

내부탱크의 파손에 따른 외부탱크의 누설 안전성을 검토하기 위해서 PC 구조물의 누설 저지효과에 대해 고찰하고자 한다. 이러한 누설 안전성 해석은 완전 방호식의 PC 구조물로 제작된 외부탱크가 내부탱크로부터 유입된 $-162^{\circ}C$의 초저온 액체에 의해 파손될 것이라는 가정을 하고, BS 7777에서 규정한 잔류압축구간의 개념을 도입하여 누설 안전성을 예측하였다. 계산된 결과에 의하면 PC 구조물로 제작된 외부탱크가 $10\%$ 잔류압축구간이 설치될 경우 $-162^{\circ}C$ 초저온 액체에 의해 누설된 총시간은 215시간(약 9일) 걸리는 것으로 해석되었고, 내부탱크에 설치된 주펌프 3대($330m^3/hr$ 송출용량)를 가동하면 $140,000m^3$ 규모의 LNG를 이웃 저장탱크에 이송하는데는 6일정도 걸리기 때문에 최소한 수치적으로는 안전하다는 결과이다.

• 한국가스학회지
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• 제12권4호
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• pp.14-20
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• 2008

본 논문에서는 멤브레인 내부탱크, 합판, PUF 보냉재, 또 다른 합판, 예응력 콘크리트(PC) 구조물로 건설된 LNG 저장탱크의 강도안전성을 4가지의 누설해석 파괴모델에 대해 수치적으로 해석하였다. $200,000\;m^3$의 저장용량을 갖는 탱크벽면을 통한 LNG의 누설기준은 열저항 온도해석의 핵심이론이다. 결국 누설 LNG의 초저온 온도가 외부탱크의 외측벽면에서 검출되면, 이것은 저장탱크의 벽면두께를 통해 누설되었다고 가정할 수 있다. 열저항법에 기초한 누설안전성 해석결과에 의하면 합판이나 PUF 등은 벽면을 통해 누설하는 LNG를 차단할 수 있지만, 이들 벽면은 누설 LNG의 압력에 의해 파괴되므로 누설안전성을 보장하지 못한다. 그러나, PC 외부탱크는 누설된 LNG 압력을 접해도 초기에는 견디지만, 시간이 경과하면서 누설된 LNG가 탱크벽체 내부로 계속 스며들어 벽체의 온도가 급격하게 떨어지면서 누설은 진행될 것으로 예상된다. 따라서 PC 외부탱크는 누설 LNG를 일정기간 체류시켜 LNG의 누설기간을 연장하는 효과를 제공할 뿐이다.

• 한국가스학회지
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• 제8권4호
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• pp.1-7
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• 2004

본 연구에서는 멤브레인식 LNG 저장탱크의 누설 안전성을 목재와 PUF로 구성된 단열재 및 예응력 콘크리트(PC) 재질이 균일하다는 가정하에 열저항 평형온도 효과를 고려하여 유한요소법(FEM)으로 해석하였다. FEM 계산결과에 따르면, 목재와 PUF로 구성된 단열재 구조물은 누설 LNG에 의해 구조물 자체가 먼저 파손되므로 누설 안전성을 보장할 수 없다. 그러나, 내부탱크와 단열재가 동시에 파손되어도 외부탱크 PC 구조물은 강도 안전성을 확보하고 있으므로 누설 LNG를 최소 10일 정도는 안전하게 지연시킬 수 있어 멤브레인식 LNG 저장탱크 시스템의 누설 안전성은 확보될 수 있다.

• Computers and Concrete
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• 제14권4호
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• pp.369-385
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• 2014

In the existing method for analyzing the liquid tightness of the outer concrete tank in an emergency LNG spillage, the temperature variation over time inside the tank, and the concrete properties dependent on temperature and internal moisture content, have not been taken into account. In this study, the analyses for a typical LNG concrete tank subjected to thermal load due to spillage were performed with three different cases: the existing method was adopted in the first case, the transient temperature variation was considered in the second, and the temperature-moisture content dependent concrete properties were taken into account as well as the transient states of temperature in the third. The analysis results for deformation, compressive zone size, cracking, and stress of reinforcements were compared, and a discussion on the difference between the results obtained from the different analysis cases was made.

• 한국가스학회지
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• 제21권5호
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• pp.64-69
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• 2017

한국은 세계 2위의 LNG 수입국이고 2017년 기준 약 70기의 LNG 저장탱크가 상업운전 중에 있다. LNG산업의 핵심설비인 LNG 저장탱크는 1986년 상업운전 이후 설계보증 연한인 30년이 경과 되면서 도시가스사업법 개정을 통해 2014년부터 정밀안전진단을 수행하고 있다. 정밀안전진단 시 LNG 저장탱크의 외조 콘크리트에 대해서 상태평가를 할 수 있는 기준이 부재한 상태이다. LNG 저장탱크의 구조적 특성과 기존 토목구조물 상태평가 기준 분석을 통해 저장탱크의 대표부재에 대한 상태평가기준을 개발하였다. 개발된 객관적 상태평가기준은 LNG 저장탱크의 안전성 및 신뢰성을 향상시키고 보수기준을 제시할 수 있다.

• 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 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.128-131
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• 2003

In a design of LNG storage tank, one of the major loading conditions that significantly affects liquid tightness of the outer concrete wall is the cryogenic temperature of LNG under the emergency condition of LNG leakage. Proposed in this study are the more consistent procedures to ensure the liquid tightness of LNG tank focusing on the design of prestressing tendon. It is expected that the proposed schemes lead to a more effective serviceability design of LNG tank that satisfies various requirements for the liquid tightness in an efficient manner.

• 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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• 제18권1호
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• pp.31-40
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• 2014

LNG 저장탱크의 외조는 콘크리트 부재로 수직 방향 및 원환 방향 프리스트레싱 벽체 구조인데, 저장탱크의 대형화가 이루어짐에 따라 프리스트레싱 구간이 길어지고 결과적으로 프리스트레스 손실량이 증가하고 있다. 본 연구는 주요 사회기반시설구조물의 하나인 LNG 저장탱크에 비행체 충돌과 같은 사고가 발생하였을 때 안전성 향상을 위하여 충돌 저항 성능에 대한 분석연구를 수행하였다. 해석은 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 270,000kL급 LNG 저장탱크 외조의 비산물체 충돌에 대한 거동을 평가해보고자 하며, 해석 시 LNG 저장탱크의 대형화로 인한 PS 텐던의 길이증가에 따른 프리스트레스 손실 또한 고려될 것이다. 또한 프리스트레스 손실의 적용 유무에 따른 비산 물체 충돌에 대한 PSC 구조물의 거동 비교를 통해 구조물의 안전성 및 사용성을 평가해보고자 한다. 이 연구의 결과를 통해 프리스트레스 손실량의 적용에 따른 구조물의 거동 변화를 확인하고, 설계시 안전성 기준 및 검토의 보조자료로 활용할 수 있도록 하고자 한다.