연료가스 배관용 탄소강관의 잔존강도에 대한 연구

임상식(Sang-Sik Yim),김지선(Ji-sun Kim),류영돈(Young-don Ryu),이진한(Jin-Han Lee) 한국가스학회 2016 한국가스학회지 Vol.20 No.5

국내에서는 연료 가스 배관용 탄소강관으로 KS D 3631의 기준을 따르도록 되어있으며, 탄소강관이 지하에 매설되는 경우 부식을 방지하기 위해 강관에 합성수지로 피복을 한다. 피복은 부식 방지 조치를 하는 것으로 압축된 연료가스를 이송하는데 필요한 강도는 원관인 탄소강관이 그 역할을 수행한다. 따라서 탄소강관에 결함이 발생하였을 때, 그 결함에 따른 강도를 평가하는 것이 중요한데 국내에는 잔존강도를 평가하기 위한 방법이 부족하다. 결국 국외 기준인 DNV RP F101 또는 ASME B31G의 기준에 따라 잔존강도를 평가하는데, 그 결과가 국내 배관에 적용 타당성이 있는지 검증이 부족하며, 85% 이상의 결함에 대해서는 예측 할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 KS D 3631의 배관을 이용하여 인위적 결함을 가공하여 잔존강도를 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 그 결과 폭에 따라서 일정한 잔존강도의 차이를 보이며, 국내 연료 가스용 배관에는 DNV RP F101이 적합하다는 결론을 도출하였다. 본 연구의 결과는 결함 깊이가 큰 경우에 대한 결과와 타당한 국의 기준을 파악하기 위한 결과를 포함하고 있어, 배관의 잔존강도를 이용한 위험성 평가 등에 유용하게 활용될 것으로 기대한다. The standard(KS D 3631) should be obey for using fuel gas pipe in Korea and a carbon steel pipe is coated with synthetic resine for protecting the corrosion. The coating is just performed for anti-corrosion, and actual strength of pipe is given by the carbon steel pipe when the fuel gas is transported. When the flaws are occurred in the steel pipe, the estimation method which is used for residual strength is necessary. But the suitable method is not exist for applying the fuel gas pipe. Eventually, the residual strength is estimated by overseas regulation such as ASME B31G or DNV RP F101. But the method based on the relative regulations are not sufficiently valid and it can not estimate the 85% over even. Therefore, the test was performed for validation with pipe specimen. The specimen was made with artificial flaw. The test results showed the certain differences according to flaw depth and DNV RP F101 is suitable to estimate the residual strength in Korea. The results in this paper contain in case of the severe flaw depth and suitable mode for Korea, so the result can be expected as valuable and widely used in various field.

CCS 및 CCUS의 국제표준화 추진 동향

임상식(Sang Sik Yim),길성희(Seong Hee Kil),조영도(Young Do Jo) 한국에너지기후변화학회 2017 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2017 No.5

CCUS 표준의 현황 및 표준화 현안에 대한 고찰

임상식(Sang-sik Yim),이화영(Hwa-young Lee),길성희(Seong-hee Kil),김영규(Young-gyu Kim) 한국가스학회 2019 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.10

액팽창을 고려한 프로판용기의 내압 해소방안에 대한 연구

임상식(Sang-Sik Yim),장갑만(Kap-Man Jang),이진한(Jin-Han Lee),박기동(Ki-Dong Park),김기범(Ki-Bum Kim) 한국가스학회 2015 한국가스학회지 Vol.19 No.5

현행 액화석유가스의 안전관리 및 사업법의 시행규칙에 의거하면 액화 가스는 용기 체적의 85%까지 충전하도록 되어있다. 이에 상당하는 충전량은 65℃를 기준으로 내부에 액체의 열팽창을 고려한 수치이다. 하지만 소형 또는 이동이 용이한 용기가 특정 상황에서는 용기 내부 액체의 온도가 65℃ 미만을 유지한다고 단정 지을 수 없다. 열역학적 관점에서 액 팽창은 용기 재료의 강성만으로 제어하기 어려운 요소이며, 결국 파열 등의 사고를 유발 할 수 있는 잠재적인 위험 요인이 된다. 따라서 본 논문에서는 밀폐계에서 임계상태 액체 프로판의 열 팽창량을 추정하는 방법과 추정 된 결과를 제시 할 것이며, 내압 변화에 따른 용기의 체적 증가를 유도하는 구조적 요소를 실험적으로 제안할 것이다. 본 논문을 통해 제시된 결과는 향후 액화가스의 압력용기 설계에 있어 중요한 기초 자료가 될 것으로 사료된다. Liquefied petroleum gas can be charged up to 85% of cylinder volume by enforcement regulations of safety control and business of liquefied petroleum gas act. The charged mass by enforcement regulations is considered by liquid expansion of internal liquefied petroleum gas at 65℃. But the temperature of liquid would not be suspended under 65℃ in a cylinder or portable vessel at certain situation. In the thermodynamics view point, the cylinder can be exposed to high pressure by liquid expansion. Consequently, it can be possible to potential risk such as physical explosion. Hence, this paper will offer a method of estimated internal pressure by liquid expansion at critical state in the closed system. Also, the structural factor which is given rise to volume increasement of cylinder is offered by experiment. This paper is expected as crucial reference for a cylinder design of liquefied petroleum gas.

LPG 재충전 소형 용기의 내압성능에 관한 실험적 연구

임상식(Sang-Sik Yim),장갑만(Kap-Man Jang),이진한(Jin-Han Lee) 한국가스학회 2014 한국가스학회지 Vol.18 No.2

본 논문에서는 현재 캠핑 문화의 확산에 따라 수요가 증가하는 LGP 재충전 용기에 관한 내압성능을 실험적으로 검증하였다. 겨울철에 부탄가스는 높은 비점의 영향으로 기화가 쉽게 일어나지 않는 물적 특성을 지니고 있다. 하지만 프로판의 경우 비점이 낮아 겨울철에도 기화가 쉽게 일어나 연료로써 공급 필요성이 증가되고 있다. 하지만 프로판은 높은 증기압으로 인해 많은 안전상의 문제가 존재하며, 이를 극복하고 연로로써 유통되기 위해서는 안전한 용기의 공급이 우선시 되어야 한다. 국내외적으로 고압용 소형 재충전 용기의 보급을 시도하고 있으나, 프로판의 높은 증기압으로 인한 안전상의 문제로 제재가 되고 있다. 본 논문은 재충전 용기의 내압성능을 검증하기 위해 수압장치를 이용하여 용기의 가압 및 파열 실험을 수행하였다. 또한 고온에서 프로판의 증기압과 용기 파열시 수압과 비교하여 그 특성을 제시하였다. 수압가압 실험 및 파열 실험을 통해 토출 된 본 논문의 결과는 향후 소형 재충전 용기 개발 연구의 기초가 될 것으로 기대하며, 재충전 용기의 보급에 있어 기준 자료로 활용 될 것으로 사료된다. In this paper, the performance of pressure-resistance is validated by experiment on LPG re-fillable cylinder which has increased demands for spreading of camp culture. Propane has increased suppliable requirements as fuel because of easily vaporizing effect of low boiling point. However, propane can be occurring safety problems inevitably by high vapor pressure. So, the priority is that safe cylinder should furnish in order to be circulated as safe fuel. LPG re-fillable cylinder for high pressure is tried to furnish internationally, that is restricted by safe issues. For these reasons, the pressurization and rupture are performed by using pressurizing device that is operated by hydraulic system. Also, this paper will offer rupturable characteristics comparing with vapor pressure of propane. This paper is expected as basis research for developing re-fillable cylinder and using standard for supplying them.

토양 특성 및 전기방식에 따른 연료 가스용 강관의 부식 차이에 관한 연구

임상식(Sang-Sik Yim),김지선(Ji-sun Kim),류영돈(Young-don Ryu),이진한(Jin-Han Lee) 한국가스학회 2016 한국가스학회지 Vol.20 No.6

연료가스용 탄소강관이 지하에 매설되는 경우 부식을 방지하기 위해 피복강관을 사용하고 있으며, 피복강관의 결함, 타공사, 시공시 피복의 손상에 대비하여, 방식전위를 이용하여 환원 분위기를 강제로 조성한다. 일반적으로 연료가스용 탄소강관이 지하에 매설된 경우 두 방법이 병행되어 사용되지만, 토양환경의 변화를 예측 할 수 없는 불확실성과 부식 정도 또는 피복의 손상 등 배관의 결함에 대해 육안으로 직접 관찰하기 어려운 문제가 공존한다. 매설배관의 부식이 발생하는 것을 직접적으로 관찰하기 어렵기 때문에, 이를 직접적으로 관찰하기 위한 방법 중 하나가 부식쿠폰을 이용한 방법이다. 본 연구에서는 3가지 토양(마사토, 진흙, 모래)과 방식전위 사용 여부에 따라 작성된 6가지의 시나리오를 토대로 약 1년간 부식쿠폰의 부식 정도를 파악하였다. 그 결과 방식전위가 흐르는 환경의 부식쿠폰은 부식이 전혀 발생하지 않았으며, 미방식 부식쿠폰은 모두 부식이 발생하였다. 토양에 따라서는 진흙에서 가장 적은 부식속도를 보였으며, 모래와 마사토는 유사한 경향을 갖는 것으로 확인되었다. 진흙의 경우 높은 함수량에 의해 국부부식이 발생하였으며, 모래에서 부식이 발생한 것은 모래에 함유된 화학적 성분에 기인한 것으로 확인되었다. Coating pipe(PLP) has been generally used in buried site for protecting the corrosion. To prevent the damage by occurring the defect, other construction or execution works, an anti-oxidation environment was forcibly made by using protective potential. Coating and protective potential are applied simultaneously, but corrosion rate or defects are not easy to observe because soil composition has many uncertainty. Also, defect of coating pipe can not be directly observed. A corrosion coupon can easily measure a corrosion rate directly. The corrosion rate was measured with 6 scenarios using corrosion coupon during about 1 year(6 scenarios are based on soil type and protective potential or not in this research. Resultingly, the corrosion coupon has not occurred in the case of protected by potential current, but corrosion has occurred in a non-protected site. The corrosion rate was measured at least in the clay, and the propensity of corrosion rate was similar in other soil(sand and loams). The local corrosion has occurred in the clay because of high water content. On the other hand, general corrosion was occurred in sand and loams. Commonly, sand is not to corrosive soil. Although, corrosion occurred in sand can be estimated by chemical component and valid with chemical analysis report.

초고층 빌딩의 승압방지장치 설치 기준 합리화에 관한 연구

임상식(Sang-Sik Yim),길성희(Sung-Hee Kil),김영규(Young-Gyu Kim) 한국가스학회 2019 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5

수소충전소 성능평가를 위한 제도적 현안 사항 분석을 통한 해결 방안 제시

임상식(Sang-sik Yim),한원국(Won-kook Han),김정환(Jeong-hwan Kim),길성희(Seong-hee Kil),유근준(Geun-jun You),김영규(Young-gyu Kim) 한국가스학회 2021 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

스크롤 압축기 해석 모델 개발 및 검증

임상식(Yim, Sang-Sik),이영선(Lee, Young-Seon),박성영(Park, Sung-Young),김기범(Kim, Ki-Beom) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.5

압축기는 다양한 유체기계에 널리 사용되고 있으며, 특히 압축기의 성능은 냉동공조 시스템의 성능계수에 직접적인 영향을 미치므로 압축기의 효율을 높이기 위한 노력이 계속되어 왔다. 용도에 맞게 다양한 종류의 압축기가 개발되었고, 그 중 스크롤 압축기는 그 크기에 비하여 압축 성능이 우수하여 여러 분야에서 선호하는 압축기이다. 스 크롤 압축기의 개발을 위하여 실험적인 연구는 많이 수행되어 온 반면, 개발 목적에 맞게 압축기를 해석할 수 있는 모델은 많지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 스크롤 압축기를 기하학적으로 모델링하여 해석할 수 있는 모델을 1-D 상용 프로그램인 AMESim을 이용하여 개발하였으며, 실험 데이터를 이용하여 모델의 신뢰성을 검증하였다. 본 연구 결과는 추후 스크롤 압축기를 개발하는 과정에서 압축기의 성능을 예상하고 최적화 할 수 있는 방법을 제공할 것으로 기대된다. Compressor is one of the most widely employed component in fluid machinery system. It takes tremendous efforts to improve compressor efficiency which affects the coefficient of performance of air-conditioning and refrigeration systems directly. Among various types of compressor, scroll-type compressor is commonly prevalent one with its high compression capability despite relatively small size and weight. Numerous experimental studies have been done to develop for the scroll-type compressor; however, computational models to evaluate the compressor performance or efficiency are not much available in the course of compressor designing process. In this study, a computational model was developed on the basis of geometrical theory using 1-D commercial software AMESim. A simulation study was carried out using the model, and the simulation result was validated with analytical data. This research is expected to provide a viable tool for developing and optimizing a scroll-type compressor.

고압가스 배관의 잔존강도 예측을 위한 수학 모델 개발 연구

임상식(Yim Sang-Sik),김정환(Kim Jeong-Hwan),길성희(Kil Seong-Hee) 한국가스학회 2017 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5