멤브레인식 LNG 탱크벽체의 누설안전에 관한 수치해석적 연구

Numerical Study on the Leakage Safety of the Membrane LNG Tank Wall

본 논문에서는 멤브레인 내부탱크, 합판, PUF 보냉재, 또 다른 합판, 예응력 콘크리트(PC) 구조물로 건설된 LNG 저장탱크의 강도안전성을 4가지의 누설해석 파괴모델에 대해 수치적으로 해석하였다. $200,000\;m^3$의 저장용량을 갖는 탱크벽면을 통한 LNG의 누설기준은 열저항 온도해석의 핵심이론이다. 결국 누설 LNG의 초저온 온도가 외부탱크의 외측벽면에서 검출되면, 이것은 저장탱크의 벽면두께를 통해 누설되었다고 가정할 수 있다. 열저항법에 기초한 누설안전성 해석결과에 의하면 합판이나 PUF 등은 벽면을 통해 누설하는 LNG를 차단할 수 있지만, 이들 벽면은 누설 LNG의 압력에 의해 파괴되므로 누설안전성을 보장하지 못한다. 그러나, PC 외부탱크는 누설된 LNG 압력을 접해도 초기에는 견디지만, 시간이 경과하면서 누설된 LNG가 탱크벽체 내부로 계속 스며들어 벽체의 온도가 급격하게 떨어지면서 누설은 진행될 것으로 예상된다. 따라서 PC 외부탱크는 누설 LNG를 일정기간 체류시켜 LNG의 누설기간을 연장하는 효과를 제공할 뿐이다.

In this numerical study, the leakage safety of the LNG tank in which is constructed by membrane inner tank-plywood-polyurethane form-plywood-prestressed concrete structures has been presented for four leakage analysis models. The LNG leak criterion of the tank wall with a storage capacity of $200,000\;m^3$ is analyzed based on the thermal resistance technique. This means that if the cryogenic temperature of a leaked LNG is detected at the outer side of the PC wall, it may be leaked through the wall thickness of the tank. The calculated results based on the thermal resistance method between two walls show that the plywood, PUF, and another plywood walls may block the leakage of the leaked LNG even though the strength of these walls is already collapsed by a leaked LNG pressure. But, the leaked LNG may pass the thickness of the prestressed concrete wall for a period of elapsed time even though the PC outer tank supports the leaked LNG pressure. Thus, the PC outer tank may extend the leakage time of a leaked LNG.