Numerical Study on the Design Safety of Corner Protection Structure in Full Containment LNG Storage Tank

완전 밀폐식 LNG 저장탱크에서 코너 프로텍션 구조물의 설계 안전성에 관한 수치적 연구

In this paper, the maximum von Mises stress and maximum displacement of the corner protection and secondary bottom structures have been analyzed using a finite element analysis technique. The design criterion of the comer protection is 1,500Pa for a normal nitrogen gas purging process at the beginning stage of start-up procedure. This pressure is very safe for the structure safety of the comer protection and secondary bottom plates. The corner protection and secondary bottom plates fabricated by $9\%$ nickel steel sheet may plastically be distorted and fractured for the increased gas pressure of 8,475Pa, which produces the maximum von Mises stress of 833MPa and maximum displacement of 1.9m at the center of secondary bottom plate.

본 논문은 완전 밀폐방식의 LNG 저장탱크에서 코너 프로텍션과 2차 바닥판에 걸리는 최대 von Mises 응력과 최대 변위량을 유한요소법으로 해석하였다. LNG 저장탱크의 시운전 과정에서 질소가스로 탱크에 채워져 있는 공기를 퍼징하기 위해 코너 프로텍션에 공급할 수 있는 최대 가스압력은 1,500pa이다. 코너 프로텍션과 2차 바닥판에 공급된 가스압력 1,500pa에 의한 구조물 자체의 안전성은 대단히 높다. 그러나, 내부탱크와 같은 $9\%$ 니켈강재로 제작된 코너 프로텍션과 2차 바닥판에 8,475Pa의 높은 가스압력을 공급하면 2차 바닥판에는 833MPa의 최대 von Mises 응력이 걸리고, 1.9m의 대변형이 2차 바닥판의 중심부에서 발생하여 크게 뒤틀리며, 소성변형 또는 파괴가 일어날 수도 있다는 해석결과를 제시하고 있다.