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단열재가 극저온 용기의 내부지지대 구조설계에 미치는 영향
A Study on Thermal Insulator Effect for Structure Design of Internal Support on Cryogenic Vessel 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.14 no.3, 2011년, pp.524 - 531  

김두호 (국방과학연구소) ,  지현진 (국방과학연구소) ,  김기열 (국방과학연구소) ,  조성백 (국방과학연구소)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The cryogenic vessel, storing a liquified solutions as LOX and $LN_2$, consists of a external vessel, internal vessel, thermal insulator and internal support. The internal support should be satisfied with mechanical strength not only to support weight of internal tank but also to maintain...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 분말 형태의 단열재가 내부지지대 설계 조건에 미치는 영향을 분석하기 위하여 극저온용기를 모사할 수 있는 실험 장치를 구성하였고, 단열재의 유무에 따라 외부 충격에 대한 내부지지대의 동적거동을 분석하였다.
  • 본 논문에서는 분말형태의 단열재를 사용함으로서 극저온 용기의 우수한 내환경 특성를 확보할 수 있다는 것을 제시하였다. 또한 내부지지대의 구조설계 시 안전계수를 보다 낮게 설정할 수 있기 때문에 내부지지대를 통한 외부 열칩임을 감소시켜 액화기체의 기화에 따른 내용기 압력상승 효과를 최대한 억제시킬 수 있음을 확인하였다.
  • 극한 환경에 사용해야 되는 극저온 용기는 진동, 충격 등과 같은 외부 동적 하중에 대한 구조 안정성을 가져야 할 뿐만 아니라 단기간 내에 용기압력이 상승되지 않도록 단열성능을 유지하여야 한다. 본 논문에서는 이러한 두 가지 요구조건을 만족시키기 위하여 내용기와 외용기 사이에 분말형태의 단열재 사용을 제안 하였다.
  • 또한 내부지지대가 외부 충격에 의한 급격한 동적하중에 노출되지 않도록 충격하중을 주위로 분산시켜야 한다. 본 연구에서는 단열 효과 및 충격 흡수/분산 효과를 동시에 만족시키기 위하여 분말형태의 단열재 사용을 고려하였다. 특히 단열재가 구 형상을 가짐으로써 외부 충격으로부터 전달되는 동적하중을 전체적으로 분산시킬 수 있고, 단열재의 흐름성이 향상되어 복잡한 형상을 가진 공간에서도 높은 충진 밀도(packing density)를 기대할 수 있다고 판단하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저온 용기의 특징은? 최근 들어 다양한 산업 분야에서 액화수소(LH2), 액화산소(LOX), 액화질소(LN2)와 같은 극저온 액화기체 들의 사용량이 증가하고 있다. 저온 용기는 산업용 기체들을 액화된 상태로 저장할 수 있으므로 고압의 압축가스로 저장하는 방법에 비해 공간대비 저장량이 상대적으로 높으며 충전 압력을 보다 낮게 유지할 수 있으므로 기체 저장 및 운용 안전성을 향상시킬 수 있다.
극저온 용기에 주로 사용되는 단열재 중, 분말형태의 단열재의 장점은? 이러한 단열재들은 비용, 적용성, 하중, 단열의 효과 등을 고려하여 극저온 용기에 적용될 수 있다[1,2]. 특히 분말형태의 단열재는 상대적으로 낮은 열전달 계수로 인해 열침입량을 감소시켜 줄 뿐만 아니라 외부에서 전달되는 충격을 흡수 또는 분산시켜 내부지지대의 구조 설계조건을 완화시켜 줄 수 있다. 본 논문에서는 분말 형태의 단열재가 내부지지대 설계 조건에 미치는 영향을 분석하기 위하여 극저온용기를 모사할 수 있는 실험 장치를 구성하였고, 단열재의 유무에 따라 외부 충격에 대한 내부지지대의 동적거동을 분석하였다.
극저온 용기에 주로 사용되는 단열재는 어떤 것이 있는가? 단열재는 외용기와 내용기 사이의 공간에 존재하며, 외부로부터 전달되는 열침입을 억제하여 저온용액이 장시간 동안 보관될 수 있도록 한다. 극저온 용기에 주로 사용되는 단열재는 섬유상 물질 또는 분말 형태의 단열재, MLI(Multi-Layer Insulation)의 단열 방법들이 사용된다. 이러한 단열재들은 비용, 적용성, 하중, 단열의 효과 등을 고려하여 극저온 용기에 적용될 수 있다[1,2].
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참고문헌 (3)

  1. Barron, Randall F., 1985, "CRYOGENIC SYSTEM", CLARENDON. 

  2. 지현진, 윤수열, 김영철, "액체산소탱크 구조 및기본설계", 국방과학연구소, ADDR-413-091777. 

  3. Federal Board of Defense Engineering and Aquisition Koblenz, BV-043, 1985. 

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