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문제 정의
- LNG저장탱크에 적용되는 지반 동결 방지용 Brine heating system에 대한 최적화를 수행하여 시스템의 특성을 파악하고 실제 우리 여건에 맞는 설계인자를 도출하고자 하였다. 열매체로서 Ethylene Glycol(53wt% Ethylene Glycol Solution including corrosion inhibitor)을 사용하는데, 해석결과 배관 내부온도를 1℃ 조정해도 Heater plane에서 평균온도가 2~4℃ 정도 변하는 민감한 배관온도가 존재하는 것으로 보아, 각 조건 및 기준을 만족하는 최적 배관온도는 존재하며, 이를 구하여 실제로 적용하였다.
- 이것을 Brine Heating System(이하 BHS)이라 칭하며, 중요한 설계변수는 배관 내부온도, 설치 배관간격, 탱크 외부 및 지하의 온도조건 등이 있으나, 상용화된 외국사의 BHS는 설계변수가 우리 현실에 최적화되지 않은 면이 있다. 따라서, 본 논문에서는 유한요소해석을 통해 BHS의 특성을 파악하고, 설계변수를 최적화하고자 하였다.
- 그 최적온도는 Heater plane에서 10℃ 이상으로 유지되도록 Heating pipe 내부온도를 운전하는 것이다. 이렇게 얻어진 최적온도를 적용하고 Brine heating system의 미작동을 고려한 과도해석을 수행하여, 지반동결까지 걸리는 시간을 구해, 혹시 발생할 수도 있는 Brine heating system의 고장에 대한 후속조치에 적용하고자 하였다. 해석 결과, Heater plane에서의 기준온도 10℃를유지하도록 운전되면, BHS가 작동을 멈주더라도 설계 자료에서 요구되는 보수시간 10일을 초과하는, 13일 정도 경과 후에 지반동결의 징후가 나타날 수 있다고 판단된다.
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