본 연구에서는 기존 멤브레인식 LNG 저장탱크의 측정장치와 안전장치에 대한 고찰과 분석을 통해 초대형 멤브레인 식 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 위한 것으로, 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.
본 연구에서는 기존 멤브레인식 LNG 저장탱크의 측정장치와 안전장치에 대한 고찰과 분석을 통해 초대형 멤브레인 식 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 위한 것으로, 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...
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.
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.
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문제 정의
LNG 저장탱크의 안전성과 효율성을 확보하기 위해 많은 종류의 측정장치, 안전장치, 경보장치, 소방설비, 통합관리 프로그램 등을 연계하여 종합적으로 관리하고 있다. 그중에서 탱크의 정상작동에 따른 안전성을 담보하기 위해 꼭 필요한 온도장치, 압력장치, 액위 및 밀도 측정장치에 대해 고찰하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 Fig. 5에서 제시한 것처럼 저장탱크의 압력계를 180° 떨어진 위치에 복수로 설치하여 압력계가 부분적으로 고장이 발생해도 압력을 항상 측정할 수 있도록 하여 압력 데이터의 신뢰도를 높인다.
따라서 본 연구에서는 기존의 멤브레인식 LNG 저장탱크에 대한 안전장치와 계측장치에 대한 고찰을 통해 문제점을 찾아내고, 여기서 지적된 현안에 새로운 시스템적 보완을 통해 안전성과 효율성을 높일 수 있는 측정장치와 통합제어안전관리시스템에 대한 연구를 수행하고자 한다.
본 연구에서는 100,000m3~200,000m3급 초대형 멤브레인식 LNG 저장탱크 시스템의 안전성과 효율성을 확보하기 위해 기존의 측정장치, 안전관리 시스템에 대해 고찰하고, 현재의 문제점을 기반으로 새로운 통합제어안전관리시스템을 개발하였다. 새로운 통합제어시스템은 기존의 단수 압력계를 복수로 설치하여 저장탱크의 압력을 측정함으로써 압력계 고장으로 인한 위험성을 줄인다.
본 연구에서는 LNG 저장탱크의 초대형 건설 트렌드에 맞추어 측정장치, 안전관리 시스템에 대한 설계안전 시스템을 개발하고자 한다. 그동안 발생한 가스누출 사고를 기반으로 기존의 안전장치, 측정장치, 감시장치 등에 새로운 압력측정 및 변위령 거동센서 시스템을 추가로 설치함으로써 저장탱크의 파손 가능성을 줄이고, LNG 누설을 차단하기 위한 새로운 통합제어안전시스템을 연계하자는 것이다.
제안 방법
본 연구에서는 LNG 저장탱크의 초대형 건설 트렌드에 맞추어 측정장치, 안전관리 시스템에 대한 설계안전 시스템을 개발하고자 한다. 그동안 발생한 가스누출 사고를 기반으로 기존의 안전장치, 측정장치, 감시장치 등에 새로운 압력측정 및 변위령 거동센서 시스템을 추가로 설치함으로써 저장탱크의 파손 가능성을 줄이고, LNG 누설을 차단하기 위한 새로운 통합제어안전시스템을 연계하자는 것이다.
4는 멤브레인식 저장탱크에서 많이 사용되고 있는 온도 및 압력측정 시스템으로 저장탱크의 상부에는 압력게이지가 단수로 설치되어 내부탱크에 걸리는 절대압력, 게이지 압력, 내부탱크와 외부탱크 사이의 차압을 계측하고, 이들 데이터는 중앙제어실로 보내져 가공된 데이터를 기반으로 밸브나 펌프, 자동화 설비를 작동시켜 안전운전을 확보한다. 또한, 내부탱크의 상부에 LNG의 액위나 밀도를 계측할 수 있도록 게이지를 장착하여 LNG 액위의 높낮이 및 밀도를 측정하고, 그 데이터를 기반으로 저장탱크 시스템의 안전한 운전조건을 확보할 수 있도록 생산설비, 경보장치, 안전장치 등을 연계하여 작동한다.
새로운 통합제어시스템은 기존의 단수 압력계를 복수로 설치하여 저장탱크의 압력을 측정함으로써 압력계 고장으로 인한 위험성을 줄인다. 특히 기존의 저장탱크에는 설치되지 않은 멤브레인 패널의 변형거동을 측정할 수 있도록 앵커 구조물과 멤브레인 패널에는 변위센서, 하중센서 등을 설치하여 온도하중, 압력차 하중의 변동에 의해 발생하는 거동량을 계측한다. 또한, 정상적인 운영에서는 LNG 저장탱크에서 확보한 모든 데이터를 종합적으로 분석한 데이터를 기반으로 LNG 저장탱크를 제어하고 관리하여 효율성을 확보하지만, LNG 누설과 같은 가스사고가 발생하면 모든 제어시스템과 안전장치를 즉시 가동하여 1차적으로 LNG 저장탱크의 압력을 낮추어 안전성을 확보하고, 그래도 어려울 경우는 저장된 LNG를 인접한 또 다른 LNG 저장탱크로 신속하게 송출하면서 소방설비를 작동하는 것은 물론 주변 사람들에게 대피할 것을 알려주는 시스템이다.
성능/효과
급 초대형 멤브레인식 LNG 저장탱크 시스템의 안전성과 효율성을 확보하기 위해 기존의 측정장치, 안전관리 시스템에 대해 고찰하고, 현재의 문제점을 기반으로 새로운 통합제어안전관리시스템을 개발하였다. 새로운 통합제어시스템은 기존의 단수 압력계를 복수로 설치하여 저장탱크의 압력을 측정함으로써 압력계 고장으로 인한 위험성을 줄인다. 특히 기존의 저장탱크에는 설치되지 않은 멤브레인 패널의 변형거동을 측정할 수 있도록 앵커 구조물과 멤브레인 패널에는 변위센서, 하중센서 등을 설치하여 온도하중, 압력차 하중의 변동에 의해 발생하는 거동량을 계측한다.
후속연구
초대형 LNG 저장탱크 건설에 따른 전체적인 건설비용은 줄어드는 것으로 나타났지만, 저장탱크 시스템의 강화된 안전장치, 추가적인 안전구조물의 설치, 효율적인 운영체계 등에서는 기존의 저장탱크에 비해 크게 달라진 것이 없다는데 문제가 있다. 결과적으로 초대형 LNG 저장탱크 건설에 따른 토목비용을 줄이는 것에 병행하여 보다 강화된 안전장치, 측정장비, 자동화 설비, 감시장치 등이 함께 개발되어야 할 것이다.
초대형 LNG 저장탱크는 건설단가를 낮추고 공간 활용도를 높이며, 환경 친화적 가스공급 단지를 형성할 수 있다는 측면에서 바람직하다. 또한, 안전성과 효율성도 함께 확보하여 도시가스 생산성을 극대화 할 수 있는 새로운 안전장치를 설치하고, 이것들을 통합적으로 제어하는 안전관리시스템을 추가한다면 최상의 LNG 저장탱크 시스템이 완성될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
멤브레인식 LNG 저장탱크에서 필요한 것은?
멤브레인식 LNG 저장탱크는 -162℃의 초저온 액체를 저장하기 위해 특수하게 제작한 초저온탱크로 강도안전을 담보하기 위한 PC(prestressed concrete) 구조물의 외부탱크(outer tank)와 LNG를 저장하기 위한 멤브레인 패널의 내부탱크(inner tank), 외부로부터 유입되는 열을 차단하기 위한 보냉재 구조물로 구성된다. 또한, 저장탱크에 LNG를 공급하고, 송출하기 위한 펌프, 배관, 밸브 등 수많은 유틸리티 설비와 이것들을 효율적으로 작동하기 위한 자동화 시스템이 필요하다. 여기에 유틸리티 설비를 최적의 작동조건에서 안전하게 운전하기 위해 필요한 측정장치, 감시장치, 안전장치, 경보 및 방재장비 등을 시스템적으로 연결하여 중앙제어 운전실에서는 저장탱크의 정상적인 운전상태와 비정상적인 위험모드를 실시간으로 체크하고 콘트롤한다.
멤브레인식 LNG 저장탱크는 무엇인가?
멤브레인식 LNG 저장탱크는 -162℃의 초저온 액체를 저장하기 위해 특수하게 제작한 초저온탱크로 강도안전을 담보하기 위한 PC(prestressed concrete) 구조물의 외부탱크(outer tank)와 LNG를 저장하기 위한 멤브레인 패널의 내부탱크(inner tank), 외부로부터 유입되는 열을 차단하기 위한 보냉재 구조물로 구성된다. 또한, 저장탱크에 LNG를 공급하고, 송출하기 위한 펌프, 배관, 밸브 등 수많은 유틸리티 설비와 이것들을 효율적으로 작동하기 위한 자동화 시스템이 필요하다.
멤브레인식 LNG 저장탱크는 무엇으로 구성되는가?
멤브레인식 LNG 저장탱크는 -162℃의 초저온 액체를 저장하기 위해 특수하게 제작한 초저온탱크로 강도안전을 담보하기 위한 PC(prestressed concrete) 구조물의 외부탱크(outer tank)와 LNG를 저장하기 위한 멤브레인 패널의 내부탱크(inner tank), 외부로부터 유입되는 열을 차단하기 위한 보냉재 구조물로 구성된다. 또한, 저장탱크에 LNG를 공급하고, 송출하기 위한 펌프, 배관, 밸브 등 수많은 유틸리티 설비와 이것들을 효율적으로 작동하기 위한 자동화 시스템이 필요하다.
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