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LNG CCS 일차 방벽의 인장, 압축, 전단 및 압력을 고려한 구조 상태 평가에 대한 연구 : A study on Structural Condition Assessment of LNG CCS Primary Barriers considering Tension, Compression, Shear and Pressure

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Authors

조승현

Advisor
김도균
Issue Date
2024
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
Liquefied Natural GasPrimary barrierCryogenicInteraction curveCorrugation
Description
학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 조선해양공학과, 2024. 2. 김도균.
Abstract
현재 LNG CCS(Liquefied Natural Gas Cargo Containment System) 분야에서 가장 보편적으로 사용되는 규격 중 하나인 멤브레인 타입 LNG CCS에 대한 연구는 중요하기 때문에 활발히 진행되고 있다. 특히, GTT사의 Mark Ⅲ는 그 점유율이 매우 높다. 본 연구에서는 Mark Ⅲ의 일차 방벽에 대한 구조 상태 평가를 수행하였다. 먼저, 유한요소 해석을 위해 재료 모델을 개발하였다. 일차 방벽을 구성하는 재료인 SUS304L에 대한 상온과 극저온에서의 물성치를 정확하게 반영하기 위해 재료 캘리브레이션을 수행하였다. 이후, 인장, 압축, 전단, 압력 등 총 4가지 하중 상황을 고려하여 시뮬레이션을 수행하였다. 인장 시나리오에서는 인장에 의한 파단을, 압축 시나리오에서는 압축에 의한 좌굴을 실패 지점으로 설정하였다. 이를 통해 인장과 압축에 대한 2차원 상관 곡선을 획득하였다. 전단에 대해서는 압축 시나리오를 고려하여 기존의 2차원 상관 곡선을 3차원으로 확장시켰다. 이후, 정압과 동압에 대한 유한요소 해석을 수행하였으며, 일차 방벽 내에서 가장 큰 변위를 보이는 큰 주름 구조(large corrugation) 부분의 너비를 기준으로 구조 상태 평가를 실시하였다. 본 연구는 Mark Ⅲ 멤브레인 타입 LNG CCS의 안정성 평가 및 새로운 타입의 LNG CCS 설계시 중요한 참고 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다. 주요어 : 액화천연가스, 일차 방벽, 극저온, 상관 곡선, 주름 구조 학 번 : 2022-24909
Currently, research on membrane type LNG CCS, which is one of the most commonly used specifications in the field of LNG CCS (Liquefied Natural Gas Cargo Containment System), is being actively conducted. In particular, GTT's Mark Ⅲ has received a lot of attention due to its high share, and in this study, the structural condition assessment of the primary barrier of Mark Ⅲ was performed. First, a material model was developed for finite element analysis. Material calibration was performed on SUS304L, the material of the primary barrier, to accurately reflect its properties at room temperature and cryogenic temperature. Simulations were then performed considering four different loading situations: tension, compression, shear, and pressure. In the tension scenario, the failure point was set to fracture under tension, and in the compression scenario, buckling under compression. Two-dimensional correlation curves were obtained for tension and compression. For shear, the existing two-dimensional correlation curves were extended to three dimensions by considering the compression scenario. Finite element analyses were then performed for static and dynamic pressures, and the structural condition was evaluated based on the width of the large corrugation section that exhibited the largest displacement within the primary barrier. This study is expected to provide a new perspective on the stability assessment of Mark Ⅲ membrane type LNG CCS.
Language
kor
URI
https://hdl.handle.net/10371/210054

https://dcollection.snu.ac.kr/common/orgView/000000182363
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