• 대한기계학회논문집A
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• 제35권12호
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• pp.1543-1548
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• 2011

본 연구에서는 대용량 액화천연가스(LNG 즉 Liquefied Natural Gas) 저장탱크의 앵커스트랩(anchor strap)의 설계를 위한 구조해석이 수행되었다. 본 논문에 고려된 LNG 저장탱크는 반경이 40m 의 완전방호식 저장탱크로 크게 외조와 내조로 구성되고, 둘 사이의 공간은 단열재인 블랑켓과 펄라이트로 채워져있다. 앵커스트랩은 내조, 외조 및 코너프로텍션과 연결되어 있어 지진하중에 의한 내조의 파손을 방지하는 역할을 한다. 본 연구에서는 앵커스트랩만 고려한 단일모델과 실제 형상을 고려하여 앵커스트랩, 내조, 외조 및 코너프로텍션을 동시에 고려한 확장모델에 대해서 각각 유한요소해석을 수행하여 비교, 분석하였다. 하중조건으로는 LNG 의 유출상태 및 지진하중을 고려한 다섯 가지 경우를 고려하였고, 각 하중조건에 대한 두 모델의 Tresca 응력분포를 구하여 설계기준과 비교해 보았다.

• 한국가스학회지
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• 제8권2호
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• pp.35-41
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• 2004

본 논문은 완전 밀폐방식의 LNG 저장탱크에서 $9\%$ 니켈강재로 제작된 내부탱크 바닥판의 응력과 변위량에 대한 거동특성을 제시하고 있다. 내부탱크에 LNG가 유입되면서 바닥판이 최대 유체정압을 받는 경우, 내부탱크의 바닥판에 걸리는 응력과 변위량 분포를 내부탱크 바닥판의 기울기, 환상판 두께와 길이의 설계함수로 고찰하였다. 계산 결과에 의하면, $140,000m^3$ 저장용량의 내부탱크에서 바닥판의 기울기는 100${\~}$200 : 1 정도로 최적화 설계를 하는 것이 응력특성 측면에서 우수하다. 또한, 내부탱크 환상판의 두께는 20mm 정도, 환상판의 길이는 3m 이상으로 설정하는 것이 저장탱크의 안정성을 확보할 수 있다.

• 한국가스학회지
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• 제13권1호
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• pp.21-27
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• 2009

본 논문은 특별한 주름을 갖는 멤브레인 패널로 제작한 LNG 저장탱크용 예응력 콘크리트(PC) 외부탱크에 대한 강도안전성 연구를 수행하였다. 강도안전성을 유한요소법으로 해석하기 위해 멤브레인 패널로 제작한 내부탱크가 파손되면서 저장된 LNG가 PC 외부탱크로 누설되었다고 가정한다. 본 연구는 누설 LNG에 의해 발생하는 유체정압과 자중량, 온도차 하중, PC 구조물의 자중량, 증발가스 압력에 의해 형성되는 5가지의 복합하중에 대해 외부탱크에 작용하는 응력과 변형거동을 해석하였다. FEM 해석결과에 의하면, 멤브레인으로 제작된 내부탱크로부터 LNG가 누설되어도 200,000$m^3$의 저장용량을 갖는 LNG 외부탱크(PC 콘크리트 구조물)는 충분한 강도안전성을 갖지만, 누설 LNG에 의한 초저온 하중이 더욱 증가하게 되면 PC 외부탱크 구조물의 강도안전성은 계속 떨어지고, 궁극적으로 외부탱크의 붕괴로 발전할 수 있다는 점에 주의해야 한다.

• 한국가스학회지
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• 제8권3호
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• pp.8-15
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• 2004

본 논문은 내부탱크 바닥판의 중심부에서 바닥판의 가장자리인 코너부로 연결되는 반경 방향의 거리를 따라서 바닥판에 걸리는 von Mises 응력, 변위량, 회전 뒤틀림 모멘트를 나타내고 있다. 계산결과에 의하면 내부탱크를 냉각하는 초기과정에서 LNG의 충진율, 즉 LNG와 직접 접촉하는 반경방향 거리는 내부탱크의 바닥판에 대하여 중요한 영향을 미치게 된다. 내부탱크에 공급된 $-162^{\circ}C$의 액상 LNG와 내부에서 증발된 $-80^{\circ}C$의 LNG 가스가 내부탱크의 바닥판과 환상판, 측벽면 등에 접촉하면서 온도차 하중에 의한 열적거동 특성을 위치에 따라 서로 다르게 보여주고 있다. 유한요소해석 결과로부터, LNG의 증발가스와 초저온 액체($-162^{\circ}C$)에 의한 온도차는 바닥판의 열적 불안정성을 일으키는 원인으로 작용하며, 이러한 열적 뒤틀림 현상은 내부탱크 시스템의 안전성을 위협할 수도 있다.

• 한국가스학회지
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• 제14권2호
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• pp.40-46
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• 2010

본 연구에서는 기존 멤브레인식 LNG 저장탱크의 측정장치와 안전장치에 대한 고찰과 분석을 통해 초대형 멤브레인 식 LNG 저장탱크에 적합한 새로운 통합제어안전관리시스템 연구를 수행하고자 한다. 통합제어안전관리시스템은 기존에 단수로 설치한 압력계를 추가하고, 기존의 LNG 저장탱크에는 없는 변위센서와 하중센서를 내부탱크와 예응력 콘크리트 구조물 사이를 관통하는 강재앵커에 새로이 설치함으로써 초대형 LNG 저장탱크의 안전성과 효율성을 향상시키는 역할을 담당할 것으로 예상된다. 변위센서와 하중센서는 멤브레인 패널의 파손여부, 내부탱크로부터 발생된 LNG 누설의 단서를 제공하게 될 것이다. 기존의 누설센서는 내부탱크 뒤편의 보냉재 공간에 설치한 온도센서에 의해 LNG 누설이라는 신호를 보낼 때까지도 멤브레인 패널의 손상에 관련된 적절한 정보를 제공하지 못할 수 있다. 결국 새로운 통합제어안전관리시스템은 온도, 압력, 변위량, 하중, LNG의 밀도 데이터를 수집하고 분석하기 위한 것으로, 탱크시스템의 안전성과 내부탱크의 누설을 제어하기 위한 시스템이다. 또한, 디지털 데이터는 멤브레인 패널의 안전성에 관련된 변위량과 하중, LNG의 액위와 밀도, 쿨다운 공정, 누설, 압력 등을 제어하기 위해 측정된다.

• 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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• 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.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.115-120
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• 2003

Several methodologies were devised to reasonably predict the temperature boundary conditions of inner face of the concrete outer tank so as to set up heat transfer analysis model of the full containment above-ground LNG storage tank. In this model, outer tank is solely taken into account and the beneficial effect of suspended deck and insulation layers on the temperature distribution of outer tank is separately formulated according to the proposed procedures. More effective design of the insulations can be achieved when the proposed simple schemes are used in the preliminary stage.

• Steel and Composite Structures
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• 제32권5호
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• pp.571-582
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• 2019

This study aimed to assess the feasibility on the wide and long 9%Ni steel plate for use in the LNG storage inner tank shell. First, 5-m-wide and 15-m-long 9%Ni steel plates were test manufactured from a steel mill and specimens taken from the plates were tested for strength, toughness, and flatness to verify their performance based on international standards and design specifications. Second, plates with a thickness of 10 mm and 25 mm, a width of 4.8~5.0 m, and a length of 15 m were test fabricated by subjecting to pretreatment, beveling, and roll bending resulting in a final width of 4.5~4.8 m and a length of 14.8m with fabrication errors identical to conventional plates. Third, welded specimens obtained via shield metal arc welding used for vertical welding of inner tank shell and submerged arc welding used for horizontal welding were also tested for strength, toughness and ductility. Fourth, verification of shell plate material and fabrication was followed by test erection using two 25-mm-thick, 4.5-m-wide and 14.8-m-long 9%Ni steel plates. No undesirable welding failure or deformation was found. Finally, parametric design using wide and long 9%Ni steel plates was carried out, and a simplified design method to determine the plate thickness along the shell height was proposed. The cost analysis based on the parametric design resulted in about 2% increase of steel weight; however, the construction cost was reduced about 6% due to large reduction in welding work.

• 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.