SF<SUB>6</SUB> 가스 안전밸브 디스크 시일의 최적설계에 관한 연구

김청균(Chung Kyun Kim),조승현(Seung Hyun Cho) 한국트라이볼로지학회 2004 한국윤활학회지(윤활학회지) Vol.20 No.5

코너프로텍션 설치에 따른 멤브레인 LNG 저장탱크 시스템의 응력 및 변형거동 특성에 관한 수치해석

김청균(Chung Kyun Kim) 한국가스학회 2009 한국가스학회지 Vol.13 No.6

본 연구에서는 LNG 저장탱크의 단열재 공간에 설치된 코너프로텍션에 작용하는 응력 및 변형거동특성을 FEM으로 해석하였다. 제시된 코너프로텍션은 기존의 멤브레인식 LNG 저장탱크의 강도안전성과 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. In this study, the stress and deformation characteristics of corner protection in which is fabricated in an insulation area have been analyzed using a finite element method. The proposed corner protection may increase the strength and leakage safeties of conventional LNG storage system. The stress and deformation of LNG storage tank system are computed for an insulation panel box, membrane inner tank, and prestressed concrete outer tank. The FEM computed results indicate that the stress and displacement of new membrane LNG tank system with a corner protection between an inner tank and an outer tank are reduced in comparison to those of a conventional membrane LNG tank. This is explained that the strength safety of LNG membrane tank system may be increased due to a strength stiffness of a corner protection.

댐핑안전 구조물을 고려한 완전밀폐식 LNG 저장탱크 시스템의 강도안전성에 관한 유한요소해석

김청균(Chung Kyun Kim),김태환(Tae Hwan Kim) 한국가스학회 2007 한국가스학회지 Vol.11 No.4

인장강선을 사용한 완전방호식 LNG 저장탱크의 강도안전성에 관한 유한요소해석

김청균(Chung Kyun Kim),김태환(Tae Hwan Kim),김도현(Do Hyun Kim) 한국가스학회 2008 한국가스학회지 Vol.12 No.2

본 논문은 완전방호식 LNG 저장탱크의 9% 니켈강재 내부탱크에 대해 응력 및 변형거동 특성을 FEM으로 해석하였다. 내부탱크의 강도안전성을 확보하기 위해 기존 LNG 저장탱크에 유체정압, 초저온하중 등을 가할 경우, 취약부로 알려진 지역에 인장강선을 설치하였다. 기존의 9% 니켈강재 내부탱크와 내부탱크의 하단부에 인장강선을 설치한 탱크에 대한 FEM 해석결과에 의하면, 새롭게 설계한 내부탱크는 인장강선을 설치하지 않은 기존의 내부탱크에 비해 더 안전한 것으로 나타났다. FEM 해석결과에 따르면, 내부탱크의 강도안전성 향상을 위해 내부탱크의 하단부에 직경 50 mm를 갖는 3~4개의 인장강선을 설치할 것을 권장하였는데, 이것은 결국 내부탱크의 응력 및 변위량을 낮출 수 있다. 따라서, 내부탱크에 인장강선을 설치하는 것은 LNG 저장탱크의 강도안전성 확보를 위해 기존 내부탱크에서 도입한 스티프너와 톱거더를 대체한 또 다른 안전장치로 활용될 수 있다. This paper presents the stress and deformation behaviors of 9% nickel steel inner tank in a full containment LNG storage tank using a FE analysis. For an increased strength safety of an inner tank, the tension cable was fastened around the outside wall of an inner tank, which is known as a weak zone for the hydrostatic pressures, cryogenic temperature loads, and other loadings. Based on the FEM computed results between a conventional inner tank and a inner tank with tension cables around the lower part of the side wall of an inner tank, the redesigned inner tank is more safe than that of the conventional tank without a tension cable. The FEM results recommend 3~4 steel tension cables with a diameter of 50mm for an increased strength safety of the inner tank, which may decrease the stress concentration and deformation near the lower part of the side wall. Thus the tension cable around the inner tank may be used as an alternative safety device compared to the stiffener and the top girder structures for the increased LNG storage tank, especially.

완전밀폐식 LNG 저장탱크에 작용하는 풍압에 의한 강도안전 해석에 관한 연구

김청균(Chung Kyun Kim),정남인(Nam In Jeong) 한국가스학회 2008 한국가스학회지 Vol.12 No.1

본 논문에서는 완전밀폐식 LNG 저장탱크의 외부탱크 측벽면과 지붕 구조물에 대한 강도안전성을 유한요소법으로 해석하였다. 예응력 콘크리트 구조물로 건설된 외부탱크는 내부탱크의 붕괴로 인해 발생하는 LNG 유체정압과 유체동압, 그리고 태풍을 포함한 외부의 풍압하중을 받는다. FEM 해석결과에 의하면, 외부탱크의 측벽면과 지붕 구조물이 서로 연결되는 링빔 구조물은 저장탱크에 작용하는 대부분의 내·외부 하중을 담당하고 있다. 이러한 해석결과는 외부탱크의 설계 포인트를 링빔에 두고, 그 다음은 지붕 구조물의 중심부에 대한 설계 안전성을 검토하는 것이다. 완전밀폐식 LNG 저장탱크 해석에서 사용한 해석모델은 LNG 누설에 의한 내부압력 및 태풍과 같은 외부압력이 결합된 복합하중에서도 안전한 강도안전성을 유지하고 있음을 알 수 있다. Using the finite element analysis, this paper presents the strength safety of a side wall of an outer tank and a roof structures in a full containment LNG storage tank system. The outer tank structure in which is constructed with a prestressed concrete is forced by internal hydrostatic and hydrodynamic pressures of a leaked LNG and an external wind pressure including a typhoon one. The FEM computed results show that the ring beam between a side wall of an outer tank and a roof structure supports most of the internal and the external loads. This means that the design point of the outer tank system is a ring beam structure and the other one is a center part of the roof structure. In this FE analysis model of a full containment LNG tank system, the outer tank and the roof structures are safe for the given combined loads such as an internal leaked LNG pressure and an external typhoon pressure.

멤브레인식 LNG 탱크벽체의 누설안전에 관한 수치해석적 연구

김청균(Chung Kyun Kim),심종현(Jong Hyun Shim) 한국가스학회 2008 한국가스학회지 Vol.12 No.4

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㎥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. In this numerical study, the leakage safety of the LNG tank in which is constructed by membrane inner tank-plywood-polyurethane form-plywood-prestressed concrete structures has been presented for four leakage analysis models. The LNG leak criterion of the tank wall with a storage capacity of 200,000 ㎥ is analyzed based on the thermal resistance technique. This means that if the cryogenic temperature of a leaked LNG is detected at the outer side of the PC wall, it may be leaked through the wall thickness of the tank. The calculated results based on the thermal resistance method between two walls show that the plywood, PUF, and another plywood walls may block the leakage of the leaked LNG even though the strength of these walls is already collapsed by a leaked LNG pressure. But, the leaked LNG may pass the thickness of the prestressed concrete wall for a period of elapsed time even though the PC outer tank supports the leaked LNG pressure. Thus, the PC outer tank may extend the leakage time of a leaked LNG.

멤브레인식 LNG 저장탱크용 PC 외부탱크의 강도안전성에 관한 연구

김청균(Chung Kyun Kim),김도현(Do Hyun Kim) 한국가스학회 2009 한국가스학회지 Vol.13 No.1

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㎥의 저장용량올 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. This paper presents the numerical study on the strength safety of the prestressed concrete outer tank for a LNG storage tank, which is manufactured by sets of membrane panels with special corrugations. This study for a finite element analysis assumes that the membrane panel of the inner tank was fractured and the liquefied natural gas stored in the inner membrane tank was leaked to the prestressed concrete outer tank. The stress and displacement of the outer tank have been analyzed for five different loadings, which are originated by a hydrostatic pressure and a weight of a LNG, a temperature difference, a weight of the prestressed concrete and a boil-off gas pressure. The computed FEM results indicate that the PC outer tank with a storage capacity of 200,000㎥ has a good strength safety for a leaked LNG from the membrane inner tank, but the increased cryogenic loadings in which are originated by a leaked LNG decreases the strength safety of the PC structure. This may lead to the collapse of the outer storage tank.

전륜구동 수동변속기에 대한 트라이볼로지적 고장사례 연구

김청균(Chung Kyun Kim),이일권(Il Kwon Lee) 한국트라이볼로지학회 2008 한국윤활학회지(윤활학회지) Vol.24 No.6

The purpose of this paper is to present the case study of tribological failure analysis on the gear damages, oil leakage, and sealant sealing in a manual transmission of front engine and front wheel drive vehicle. The manual transmission is to change the speed range and direction of the engines depending on the driving conditions by friction driving forces with input and output gear system. The material property and surface roughness of the gears are strongly related to the gear noise and micro-vibration, oil leakage and wear, which may decrease the real contact area of the gear and the strength of the oil film thickness between the driving gear and driven one. The O-ring damage of speedometer driven gear and bad sealant sealing of oil pan may produce oil leakage through the contact surfaces, which cause the oil shortage and seizure on the sliding surfaces of the transaxle gears. In the failure case study, the proper repair working and good lubrication are very important for the long life of the transaxle without any tribological failures and oil leakage.

오일점도에 따른 디젤엔진용 핀부시 베어링의 유막거동에 관한 연구

김청균(Chung Kyun Kim),이병관(Byoung Kwan Lee) 한국트라이볼로지학회 2008 한국윤활학회지(윤활학회지) Vol.24 No.1

A pin bush bearing is one of the most important element in the piston engine which is joined a piston to a connecting rod. A pin bush is suffered by heat and changeable repeat loads, which are come from the explosive gas heat and pressures during a reciprocating stroke. Therefore, a tribological behavior of pin bush bearings is very severe compared to other parts of a piston assembly. To keep a stable operation of pin bush bearings effectively, it would be satisfied with proper oil film strength for severe operating conditions and durability, which are strongly related to the oil film thickness, oil film pressure, and a friction loss power. The computed results show that the viscosity of engine oils slightly affects to the minimum oil film thickness and oil film pressure distribution, but is an influential parameter on a total friction loss power. Thus the low viscosity engine oils for an increased operation condition should select a high level of base oil and add a viscosity index improver as an oil film additive.

LNG 저장탱크의 통합제어 안전관리 시스템에 관한 연구

김청균(Chung Kyun Kim) 한국가스학회 2005 한국가스학회지 Vol.9 No.1