Topside Module 구조물에 대한 초기 구조안전성 평가

류보림(Bo-Rim Ryu),이진욱(Jin-Uk Lee),강호근(Ho-Keun Kang) 한국항해항만학회 2020 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.춘계

해양플랜트는 발주처와 선급에서 요구하는 다양한 항목들을 설계 시에 반영하여야 한다. 특히, 해양구조물에 탑재되는 Topside Module의 경우 육상플랜트와는 다르게 공간적 제약이 크고 구조물의 움직임과 같은 해상 환경조건 및 안전에 관련된 요구사항들이 많아 그 설계 과정이 매우 까다롭다. 그런 이유로 해양플랜트에 사용되는 기자재들의 국산화율이 매우 낮은 상태이고, 산업발전과 시장개척을 위해 지속적인 기술개발과 투자가 필요하다. 이에, 본 연구에서는 Topside Module 구조물에 작용하는 하중을 DNVGL 규칙에 따라 계산하고, 각 하중조건에 따른 구조안정성 평가를 진행하였고 국산화된 제품의 구조 신뢰성을 향상하고자 하였다. 구조해석은 DNVGL 소프트웨어를 사용하였고, 총 5가지 하중조건으로 구조해석을 진행하여 다양한 움직임에 대한 안전성을 검토하였다. 그 결과 좌현방향 Rolling상태(Load Case 2)에서 최대응력이 발생하였고, 응력수준은 허용응력의 약 93% 수준으로 구조안전성이 확인되었다. The offshore plant should reflect various items required by the Owner and the Class Society in design. In particular, in the case of a Topside Module mounted on an offshore structure, the design process is very demanding, unlike the onshore plant, because of the large spatial constraints and the many requirements related to marine environmental conditions and safety such as the movement of the structure. For this reason, the localization rate of equipment used in offshore plants is very low, and it is necessary to continuously develop and invest in technology for industrial development and market development. Therefore, this study, the load acting on the topside module structure was calculated according to the DNVGL rule, and the structural safety was evaluated for each load condition and the structural reliability of the localized product was improved. DNVGL software was used for structural analysis, and structural safety of various movements was reviewed by conducting structural analysis under a total of five load conditions. As a result, the maximum stress occurred in the port-direction rolling state (Load Case 2), and the stress level was confirmed to be about 93% of the allowable stress.

해양플랜트에 사용되는 배관의 열 하중과 구조물의 운동에 따른 구조안전성 평가

류보림(Ryu, Bo Rim),강호근(Kang, Ho Keun),Duong Phan Anh,이진욱(Lee, J in Uk) 한국항해항만학회 2021 한국항해항만학회지 Vol.45 No.4

본 논문에서는 해양구조물의 배관에 작용하는 환경조건과 구조물의 움직임에 따른 구조안전성 평가를 수행하였다. 배관에 작용하는 조건은 N2 generator의 설계 조건을 분석하여 최고온도와 최저온도 조건을 적용하였다. 구조물의 움직임은 DNV 규칙에 따라 계산하여 적용하였다. 각각의 조건을 조합하고 열 하중, 운동 하중 그리고 배관지지대의 유무에 따라 총 26가지 하중 조합을 구성하였고 상용프로그램인 MSC Patran/Nastran을 이용하여 해석을 진행하였다. 열해석은 Steady-state 방법인 Sol 153, 열-구조 연성 해석은 Linear-static 방법인 Sol 101을 각각 적용하여 수행하였다. 해석 결과, Set 1과 Set 2에서는 배관 내의 온도가 낮을수록, Set 3에서는 온도가 높을수록, Set 4에서는 배관 내외부의 온도 차가 클수록 응력이 증가하는 경향이 있었다. 하지만, 온도 하중만 있는 조건과 운동 하중만 있는 조건에서의 응력의 합이 두 하중의 복합 하중 조건에서의 응력과 같은 값을 나타내지는 않았다. 즉, 운동 하중에 의한 영향은 운동의 방향, 배관의 배치나 지지대의 위치 등에 따라 달라진다는 것을 알 수 있다. 따라서, 설계 시점에서 배관에 작용하는 운동 하중의 크기와 방향, 배관의 배치 그리고 배관 지지대의 위치 등을 종합적으로 고려할 필요가 있다. The objective of this study was to evaluate structural safety according to environmental conditions acting on the piping of offshore structure and the motion of the structure. As for conditions acting on the piping, the maximum and minimum temperature conditions were used to analyze the design conditions of N2 generator. The motion of the structure was calculated and applied according to the DNV(Det Norske Veritas) rule. Each condition was combined and a total of 26 load combinations were constructed according to thermal load, motion load, and presence or absence of pipe support. Analysis was performed using a commercial program MSC Patran/Nastran. Thermal analysis was performed by applying the steady-state method, Sol 153. Thermal-structural coupled analysis was performed using Sol 101, a linear-static method. As a result of the analysis, the stress tended to increase when temperature inside the pipe was lower in Set 1 and Set 2, when temperature was higher in Set 3, and when the temperature difference between the inside and outside of the pipe in Set 4 was increased. However, the sum of stresses in the condition with only temperature load and the condition with only the kinetic load did not show the same value as the stress in the composite load condition of two loads. That is, the influence of the motion load varied depending on the direction of motion, the arrangement of pipes, and the position of the support. Therefore, it is necessary to comprehensively consider the size and direction of the motion load acting on the piping, the arrangement of the piping, and the location of the pipe supports during the design of piping.

수소추진선박의 연료준비실내의 환기특성에 관한 연구

류보림(Bo Rim Ryu),Duong Phan Anh,Nguyen Quoc Huy,강호근(Hokeun Kang) 한국항해항만학회 2022 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.2

기후위기로 인해 온실가스 감축을 비롯한 다양한 환경규제가 발효되고 있다. 이는 어느 특정 산업분야에 그치지 않고, 전세계적인고산업 전반에 영향을 미치고 있다. 이러한 이유로 IMO와 각국 정부에서는 조선․해운산업관련한 전략과 정책을 발표하고 있는 상황이다. 현행규정은 기존 화석연료를 사용하면서 스크러버와 같은 부가설비를 통해 일정부분 해결가능하겠지만, 궁극적으로는 에너지 전환을 통해 선박에서 발생하는 배출가스에서 이산화탄소(CO2)와 같은 온실가스의 배출을 제한해야 한다. 이를 위해서는 전통연료인 기름과 천연가스를 대체할수 있는 연료를 개발해야한다. 그중에서 수소는 연료로 사용할 때 오염물질을 배출하지않는 청정에너지로써 주목을 받고 있다. 하지만, 수소를폭발범위가 넓고 확산속도가 빨라 이에대한 연구가 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 수소추진선박의 연료준비실내에서 수소 누출이 발생하였을 때 그 경향을 분석하고 환기특성을 알아보고자 하였다. Due to the climate crisis, various environmental regulations including greenhouse gas reduction are in effect. This is not limited to any specific industry sector, but is affecting the entire industry worldwide. For this reason, the IMO and governments of each country are announcing strategies and policies related to the shipbuilding and shipping industries. The current regulations can be partially resolved through additional facilities such as scrubbers while using existing fossil fuels, but ultimately, the emission of greenhouse gases such as CO2 from the exhaust gases generated by ships must be restricted through energy conversion. To this end, it is necessary to develop fuels that can replace traditional fuels such as oil and natural gas. Among them, hydrogen is attracting attention as a clean energy that does not emit pollutants when used as a fuel. However, hydrogen has a wide explosive range and a fast dispersion speed, so research on this is necessary. Therefore, in this paper, when hydrogen leakage occurs in the fuel preparation room of a hydrogen-powered ship, the trend was analyzed and the ventilation characteristics were investigated.

해양플랜트 배관의 환경조건에 따른 열-구조안전성 평가

류보림(Ryu, Bo Rim),Duong Phan Anh,이진욱(Lee, Jin Uk),강호근(Kang, Ho Keun) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.5

해상운동 조건을 고려한 N2 Generator 배관의 구조안전성 평가

류보림(Bo-Rim, Ryu),강호근(Ho-Keun, Kang),이진욱(Jin-Uk, Lee) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.12

해양플랜트는 발주처와 선급에서 요구하는 다양한 항목들을 설계 시에 반영하여야 한다. 특히, 해양구조물에 탑재되는 Topside Module의 경우 육상플랜트와는 다르게 공간적 제약이 크고 구조물의 움직임과 같은 해상 환경조건 및 안전에 관련된 요구사항들이 많아 그 설계 과정이 매우 까다롭다. 그런 이유로 해양플랜트에 사용되는 기자재들의 국산화율이 매우 낮은 상태이고, 산업발전과 시장개척을 위해 지속적인 기술개발과 투자가 필요하다. 이에, 본 연구에서는 해양플랜트에서 많이 활용되고 있는 N2 Generator의 해상 환경 조건에 따른 열-구조 연성해석을 통하여 그 구조안전성을 검토하였다. 설계 조건에 따른 온도 하중과 해상 상태에 따른 운동 하중을 각각 구하고, 선급 규칙에 따라 총5가지 하중 조건을 구할 수 있었다. 하중 조건에 따라 해석을 수행하였고, 해석은 상용 소프트웨어인 MSC Patran/Nastran을 이용하고 수행하였다. 해석 결과, 응력의 경향은 배관 내부와 외부의 온도차가 큰 조건에서 응력도 높게 나타났다. 운동 하중에 의한 영향은 운동의 방향, 배관의 배치 등에 의해 응력이 집중 또는 상쇄되는 현상이 있었다. 따라서, 배관과 장비를 설계할 시에 각각의 사용 온도뿐만 아니라 해양플랜트의 움직임, 배관의 배치, 지지대의 위치 등을 복합적으로 고려하여야 한다.

Accidental Release of LNG During the Bunkering Process: Dispersion Behavior Under the Various Scenarios

Bo-Rim Ryu(류보림),Phan Anh Duong(두옹판앙),Jin-Won Jung(정진원),Ho-Keun Kang(강호근) 대한기계학회 2023 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2023 No.7

수소추진선의 연료준비실 내의 환기 특성에 관한 연구

류보림(Bo Rim Ryu),두옹판앙(Phan Anh Duong),정진원(Jin Won Jung),송미경(Mi Kyoung Song),강호근(Ho Keun Kang) 한국가스학회 2023 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.5

A Study on Application of Tesla Turbine for Energy Harvesting

Phan Anh Duong(두옹판앙),Bo-Rim Ryu(류보림),Yoon-Hyeok Lee(이윤혁),Ho-Keun Kang(강호근) 대한기계학회 2023 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2023 No.7

A pressure control method for vapor generation: Simulation Studies

Duong Phan Anh,Bo-Rim Ryu(류보림),Hyun-Yong Lee(이현용),Ho-Keun Kang(강호근) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.12

Due to bad effects of harmful emission from maritime transportation to the environment, the International Maritime Organization (IMO) has adopted mandatory measures to reduce greenhouse gas and airborne emission. In order to comply with the new standards, alternative propulsions systems as well as fuels should be considered. From this point of view, Hydrogen and Liquefied Natural Gas (LNG) are very promising with advantages on high-energy contents and low emissions and widely available for using. However, one of most challenges in using such mentioned alternative fuel is boil-off gas (BOG) management during ship-to-ship bunkering, as it is more difficult than normal BOG management. Through a parametric study, it was found that the pressure of the tank is the most important factor in terms of vapor return and vapor generation. So, the main aim of this study is to use Aspen Hysys to analysis the influences of the parameters on vapor generation, including the temperature difference between the bunker tank and receiving tank, bunkering flow rate, insulation performance, and compositions. From such simulation results, authors would proposed the pressure control method for reducing vapor generation.

Cold energy utilization: Case study on refrigerated cargo carriers

Duong, Phan Anh,Ryu, Bo Rim(류보림),Lee, Jin Uk(이진욱),Kang, Ho Keun(강호근) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.5