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Abstract LNG 선의 설계 과정에서 LNG 탱크의 설계는 가장 중요한 요소이다. LNG 선의 안정적인 LNG 운송을 위해서는 LNG 탱크 내벽에 단열 패널을 설치하여 극저온의 LNG 온도를 유지해야 한다. LNG 탱크의 생산 과정에서 생산 공차가 발생하거나 일그러짐이 발생하면 단열 패널에 굴곡이 발생하거나 패널 사이에 틈이 벌어질 수 있으며, 이로 인해 단열 패널에 피로 하중이 가해지거나 LNG 탱크의 단열 효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 단열 패널의 기울기 및 비틀림을 줄이기 위해 단열 패널의 꼭지점에는 지지대 (wedge)가 설치되며, LNG 탱크 내벽과 단열 패널 사이에 발생하는 빈 공간을 채우기 위해 마스틱 로프(mastic rope)를 설치한다.
이 때, 단열 패널의 편평도를 높이기 위해 지지대의 높이를 높이면 마스틱 로프의 사용량이 증가하여 생산 비용이 증가하게 되며, 지지대의 높이를 낮출 경우 단열 패널의 안전성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 단열 패널의 기울기 및 비틀림이 허용 기준을 만족하며 마스틱 로프의 사용량을 최소화하는 최적화 방법을 제안하였다. 먼저, 지지대의 높이가 최소값과 최대값 사이에서 일정 간격으로 변화하는 설계
변수로 정의된다. 이 때, 단열 패널의 지지대 높이에 따라 사용되는 마스틱 로프의 종류 및 지름이 결정되며, 단열 패널 간의 기울기 차이 및 비틀림이 계산된다. 이에 따라, LNG 탱크의 생산 비용을 최소화하기 위해 마스틱 로프의 사용량 최소화를 목적 함수로 정의하였다. 또한, 단열 패널 간의 기울기 차이 및 비틀림이 제약 조건으로 정의되어 허용 기준보다 낮아야 한다.
제안된 방법의 효용성을 검증하기 위해, 본 연구에서는 제안된 방법과 기존의 manual design 방법을 비교하였다. 그 결과, 제안된 방법이 기존의 방법보다 약 30%이상 마스틱 로프의 사용량을 줄이는 것을 확인하였다. 이에 따라, 본 연구에서 제안된 방법이 기존의 방법과 비교하여 경제적으로 LNG 탱크에 단열 패널을 배치할 수 있음을 확인하였다.
Publication Date 2022-06-02

전도현, 노명일, 여인창, "LNG선 멤브레인 탱크의 최적 설계 방법", 2022년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 제주, pp. 411, 2022.06.02-04


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