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

9% 니켈강재식 LNG 저장탱크용 통합제어안전관리시스템에 관한 연구

김청균(Chung Kyun Kim) 한국가스학회 2010 한국가스학회지 Vol.14 No.5

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. This paper presents the development of an integrated control and safety management system for 9% nickel steel LNG storage tank. The new system added the measuring equipment of pressure, displacement and force compared to the conventional measurement and control system. The measured data has simultaneously been processed by integrating and analyzing with new control equipments and safety management systems. The integrated control and safety management system, which may increase a safety and efficiency of a super-large full containment LNG storage tank, added additional pressure gauges and new displacement/force sensors at the outer side wall and a welding zone of a stiffener and top girder of an inner tank, and the inner side wall of a corner protection tank. The displacement and force sensors may provide failure clues of 9% nickel steel structures such as an inner tank and a corner protection, and a LNG leakage from the inner tank. The conventional leak sensor may not provide proper information on 9% nickel steel tank fracture even though LNG is leaked until the leak detector, which is placed at the insulation area between an inner tank and a corner protection tank, sends a warning signal. Thus, the new integrated control and safety management system is to collect and analyze the temperature, pressure, displacement, force, and LNG density, which are related to the tank system safety and leakage control from the inner tank. The digital data are also measured from control systems such as displacement and force of 9% nickel steel tank safety, LNG level and density, cool-down process, leakage, and pressure controls.

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 저장탱크용 통합제어안전관리시스템에 대한 연구

김청균(Chung Kyun Kim) 한국가스학회 2010 한국가스학회지 Vol.14 No.2

본 연구에서는 기존 멤브레인식 LNG 저장탱크의 측정장치와 안전장치에 대한 고찰과 분석을 통해 초대형 멤브레인식 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 위한것으로, 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. In this study, the integrated control and safety management system for a super-large LNG membrane storage tank has been presented based on the investigation and analysis of measuring equipments and safety analysis system for a conventional LNG membrane storage tank. The integrated control and safety management system, which may increase a safety and efficiency of a super-large LNG membrane storage tank, added additional pressure gauges and new displacement/force sensors at the steel anchor between an inner tank and a prestressed concrete structure. The displacement and force sensors may provide clues of a membrane panel failure and a LNG leakage from the inner tank. The conventional leak sensor may not provide proper information on the membrane panel fracture even though LNG is leaked until the leak detector, which is placed at the insulation area behind an inner tank, send a warning signal. Thus, the new integrated control and safety management system is to collect and analyze the temperature, pressure, displacement, force and LNG density, which are related to the tank system safety and leakage control from the inner tank. The digital data are also measured from measurement systems such as displacement and force of a membrane panel safety, LNG level and density, cool-down process, leakage, and pressure controls.

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.

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.

내연기관용 무연 핀부싱의 마찰특성에 관한 실험적 연구

김청균(Chung Kyun Kim),오경석(Kyoung Seok Oh) 한국트라이볼로지학회 2007 한국윤활학회지(윤활학회지) Vol.23 No.6

This paper presents the friction characteristics of pb-fres pin bushing bearings for an automotive gasoline engine. The external load is 100 N to 600 N and the speed of the pin bushing bearing is 1000 rpm to 3000 rpm against the rubbing surfaces. And the contact modes of rubbing surfaces between a piston pin and a pb-free pin bushing specimen are a dry friction, an oil lubricated friction and a mixed friction that is starved by a lack of engine oil. Two influential factors of a contact rubbing modes and a material property are very important parameters on the tribological performance of a friction characteristic between a piston pin and a pb-free pin bushing. The experimental result shows that the pin bushing speed of 2000 rpm shows a typical oil film lubricated sliding contact mode in which means that as the applied load is increased, the friction loss is increasing. But other contact mode depending on the speed and the load may affect to the fiction coefficient without a regular and uniform trend. In summary, the oil lubricated rubbing surface definitely decreases a running-in period in short and increase oil film stiffness, and this may leads the reduction of a friction loss.