금속의 취성화는 수소와 접촉하는 구조물을 안정적으로 설계하는데 있어서 큰 문제가 되어왔다. 본 논문에서는 분자동역학 해석을 통해 균열선단 주변에 모인 수소원자들이 전위 이동 현상을 억제하고, 이로 인해 벽개 파괴 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 다양한 수소 농도, 하중 속도, 수소 확산 속도 등을 바꾸어가며 분자동역학 해석을 수행하였고, 이에 따른 수소 취성화를 최소화시킬 수 있는 조건들을 조사하였다. 분자동역학 해석 결과는 기존의 실험결과와 잘 일치하였으며 이를 바탕으로 수소 취성화 현상을 정량화하여 평가하였다.

본 논문은 슬로싱 상태에 놓인 포화 상태 액체수소탱크에서 열 유속 및 BOG(Boil-off gas)의 경향을 다루고 있다. 특히, 액체-기체 간의 침투 및 혼합에 의한 열 교환에 관심을 두었다. 먼저, VOF(Volume of fluid)와 Eulerian 기반의 다상 유동모델로 모형 슬로싱 실험 을 모사하여 압력을 예측하고 계측된 값과 비교하였다. 자유 수면 및 충격 압력 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 유체의 속도 예측에서 정확할 수 있음을 간접적으로 증명하였다. 그리고 2차원의 Type-C 원통형 수소탱크를 대상으로 다상열유동해석을 수행하 였다. 이때 포화상태에 놓인 액체 및 기체수소를 가정하고, 해석을 통해 각 상간의 혼합에 의한 열 교환의 수준을 확인하고자 하였다. 단, 상간의 열 교환만을 관심으로 두고 있었으므로 질량전달 및 기화모델은 해석에서 제외하였다. 최종적으로 상의 혼합으로 인해 액 체수소로 유입되는 열 유속의 기여도에 대하여 정리하였다. 또한 액체수소로 유입되는 열 유속과 집중 질량 기반의 간이식을 통해 BOG 발생량 및 경향을 예측하고 분석하였다.

The Pacific giant octopus (Enteroctopus dofleini) is one of the most important species in the East Sea fishery of Korea. The annual production of Pacific giant octopus in 2021 was 3,880 metric ton between Gangwon province and Gyeongsangbuk province. Most of the fishing gears for the octopus fishery were based on behavioral properties such as thigmotaxis and chemotaxis. Wooden octopus box is also one of the fishing gears, which is application of thigmotaxis for the octopus capture in fishing industry. In this study, the tank experiments were designed to examine the behaviour and the effect of surface roughness to the infiltration of the octopus quantitatively. Three different types of octopus boxes were used for the experiments with different surface roughness on the average of 701.6 ㎛, 141.7 ㎛ and 2.09 ㎛ for each gear. 22 trials were conducted from June to September 2021. The normality of the experiments was tested using Shapiro-Wilk normality test (p-value < 0.05). The significance of results was conducted by Kruskal-Wallis rank sum test (Chi-squarded = 21, Degree of freedom = 3, p-value < 0.05). The use of wooden octopus box with rough surface was found to enhance the catch efficiency and observe infiltration behaviour of the octopus frequently.

The optimum vitrification conditions of the radioactive waste using high-temperature furnace and HIP (Hot Isostatic Press) were studied for the successful reduction of the solidification volume, radioactive level, satisfying the disposal criteria such as leaching rate and compressive strength. Vitrification is receiving attention for the solidification disposal of intermediate and low-level radioactive wastes for its chemical-physical stability and leachability. Its principle is to trap the radioactive material in a fixed structure of the glass type materials, such as Boron Trioxide, Silicon Dioxide and Phosphorus Pentoxide. Sludge targeted in this study is assembly of materials while sludge is stored in the stainless-steel tank before disposal, which consists of Fe3O4 (14.9wt%), Fe2O3 (3.8wt%), and Cr2O3 (6.3wt%), cement paste (25wt%) and detergent/shower sludge (50wt%). The detergent/shower sludge generated from the washing the clothes that were worn during the work at the laboratory and nuclear power plant contains organic materials that are vulnerable to chemical reactions, therefore, immobilization of organic material by the incinerating step, which can also immobilize the radioactive substance, was applied. Its composition – containing Cs-133 and Co-59 substitution for Cs-134 and Co-60 that are radioactive – was analyzed by XRD before and after the mineralization of the sludge using high temperature furnace in different temperature, to identify the remaining element and the features of the mineralized sludge. Targeted sludge was vitrificated using Hot Isostatic Press in with different pressure and temperature conditions, to find out the optimum vitrification conditions. Vitrificated waste was evaluated in many aspects - leaching evaluation following ANS16.1, compressive strength evaluation of 3.44 MPa (waste disposal criteria), volume reduction before and after the sequence.

Due to stricter environmental regulations of the International Maritime Organization (IMO), the number of ships fueled by Liquefied Natural Gas (LNG) is rapidly increasing. The International Code of the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (IGC Code) limits the material of tanks that can store cryogenic substances such as LNG. Among the materials listed in the IGC Code, ASTM A553M-17 has been recently adopted as a material for LNG fuel tank projects because of its excellent mechanical properties at cryogenic temperatures. In shipyards, this material is being used to build tanks through Flux Cored Arc Welding (FCAW). However, there is a problem that magnetization occurs during welding and there is a big difference in welding quality depending on the welding position. In order to overcome this problem, this study intends to conduct basic research to apply laser welding to ASTM A553M-17 material. As a result of analyzing the bead shape according to laser BOP speed and Energy density performed in this study, it was confirmed that the penetration and energy density are proportional but the penetration and BOP speed are inverse proportional to some extent. In addition, a range of suitable welding speed and energy density were proposed for the 6.1mm thickness material performed in this study.

Due to stricter environmental regulations of the International Maritime Organization (IMO), the number of ships fueled by Liquefied Natural Gas (LNG) is rapidly increasing. The International Code of the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (IGC Code) limits the material of tanks that can store cryogenic substances such as LNG. Among the materials listed in the IGC Code, ASTM A553M-17 has been recently adopted as a material for LNG fuel tank projects because of its excellent mechanical properties at cryogenic temperatures. In shipyards, this material is being used to build tanks through Flux Cored Arc Welding (FCAW). However, there is a problem that magnetization occurs during welding and there is a big difference in welding quality depending on the welding position. In order to overcome this problem, this study intends to conduct basic research to apply laser welding to ASTM A553M-17 material. In Part I, the bead shape according to the welding output was analyzed and in PART II, ​​the penetration phenomenon according to the welding speed was analyzed after Bead on Plate (BOP) test. As a result of analyzing the bead shape according to laser power performed in this study, it was confirmed that the laser power and penetration depth are proportional to some extent. In addition, a range of suitable welding power was proposed for the 6.1mm thickness material performed in this study.

LNG 운반선은 선체와 화물창이 일체형인 멤브레인 타입을 적용한 대형선을 중심으로 건조되어 왔으나, 최근 친환경 연료인 LNG의 수요 증가 및 LNG 벙커링 인프라 확대로, 중소형 운반선에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 중소형 LNG 운반선에 IMO B 형식 탱크를 적용하고 설계의 안정성 및 적합성을 검증하는 것을 목표로 하였고, B 형식 탱크를 적용하는 경우 필수적으로 수반되는 파괴역학 기반의 균열 진전 해석 및 가스 누출을 대비하여 설치되는 부분 2차 방벽의 크기의 결정을 위한 내용을 소개하였다. LNG 운반선 적용에 적용되는 국제 규정인 IGC 코드를 이용하여 설계 수명동안 균열 진전 해석에 적용될 응력 분포를 산정하는 방법을 제시하였고, Paris 법칙과 British Standard 7910 (BS 79110) 기반의 균열 진전 해석 프로그램을 개발하여 표면 균열 진전 해석을 수행하였다. 다음으로 2차 방벽의 크기를 결정하기 위하여, 초기 관통 균열의 크기를 가정할 수 있는 방법론을 제시하고, 균열 감지 후 회항 가능 기간인 15일 동안의 관통 균열 진전 해석을 수행하여 국제 규정에서 요구하는 B 형식 화물 탱크의 안정성 및 적합성을 검증하였다. 더 정확한 피로 균열 진전 해석을 위하여 코드 기반에 더하여 직접 해석을 통한 해석 절차 개발 및 검증이 필요할 것으로 사료된다.

Because of the International Maritime Organization(IMO)'s regulation to regulate emissions of ships, a change is taking place to replace ship fuels from Heavy Fule Oil(HFO) to Liquefied Natural Gas(LNG). In the case of LNG, it is a material obtained by liquefying Natural Gas(NG), and it is -163 degrees below zero, and the volume is reduced to 1/600 level. The material of the tank that can store LNG must be a material that can safely store LNG in a cryogenic environment, and the materials of the tank that can store LNG are limited in the International Code of the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk(IGC Code). Among the materials listed in the IGC Code, 9% nickel steel is used as a material for LNG fuel propulsion tanks that are recently ordered because of relatively high mechanical properties under cryogenic environments. In this study, the mechanical properties of butt welds were measured following the weld reliability evaluation of Flux Cored Arc Welding(FCAW) butt welds made of 9% nickel steel by PARTI. The measured mechanical properties are tensile strength, bending strength, hardness, and cryogenic impact test required by the classification for Welding Procedure Specification(WPS) approval.

Because of the International Maritime Organization(IMO)'s regulation to regulate emissions of ships, a change is taking place to replace ship fuels from Heavy Fule Oil(HFO) to Liquefied Natural Gas(LNG). In the case of LNG, it is a material obtained by liquefying Natural Gas(NG), and it is -163 degrees below zero, and the volume is reduced to 1/600 level. The material of the tank that can store LNG must be a material that can safely store LNG in a cryogenic environment, and the materials of the tank that can store LNG are limited in the International Code of the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk(IGC Code). Among the materials listed in the IGC Code, 9% nickel steel is used as a material for LNG fuel propulsion tanks that are recently ordered because of relatively high mechanical properties under cryogenic environments. In this study, butt welding was performed on a 9% nickel steel material using Flux Cored Arc Welding(FCAW), the most widely used welding method in shipyards. In PARTI, after securing the welding conditions, cross-sectional observation results analysis, liquid penetrating test, and radiographic test were performed to verify the reliability of the weld.

This study wanted to optimize the radiator tank's deformation assembled on the automotive engine block. Among the experimental planning methods, the Taguchi method was used to find optimal molding conditions to minimize plastic covers' deformation. The four main factors used in the Taguchi method were selected as the main factors: resin temperature, pressure time, coolant temperature, and cooling time. The number of cycles for each factor was divided into five stages, and a total of 25 experiments were conducted. The experiment used the Moldflow program, an injection molding analysis program. The maximum deformation obtained under the existing molding conditions was about 1.318mm. Still, the deformation of the mold applied with the optimal molding conditions obtained using the Taguchi method was approximately 1.273mm, which showed that the maximum deformation was reduced by 3.4% compared to the existing molding conditions.

최근 친환경 에너지 개발에 대한 관심의 증가로 해상 및 연안 지역에서 대규모 해양구조물들이 건설되고 있다. 해양구조물은 항상 파랑 하중에 노출되어 있으므로 구조적인 안전성을 확보하기 위해서는 파랑에 대한 정확한 이해와 분석이 필수적이다. 실해역에서 수행되는 실험은 해양파를 이해하기 위한 가장 정확한 방법이지만, 변수의 통제가 어렵고 비용과 규모 측면에서 실험이 제한되는 경우가 많다. 본 연구에서는 수치파동수조를 이용하여 다양한 조건의 파를 생성하고 및 이론식과 비교를 통해 파랑 생성 능력을 검증하였다. 입자 기반 수치해석법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 기법을 이용하여 3차원 수조 및 피스톤 조파기를 모델링하였으며, 반사파에 대한 영향을 최소화하기 위해 수로 끝단에 질량 가중 감쇠 영역을 설정하여 안정적인 파고 및 유속 계산이 수행될 수 있게 하였다. 목표 파랑 조건에서,상대 수심이 2 이하를 만족하는 경우 파형경사에 관계없이 파고와 유속을 계산한 결과가 이론값과 높은 정확도를 보였다. 그러나 상대수심과 파형경사의 목표값이 증가하고, 측정 위치가 멀어짐에 따라서 최대 10% 이상의 오차가 발생하였다. 수치해석을 이용하여 정확한 계산이 가능한 파랑 범위를 무차원 변수를 이용하여 제안하였으며, 차후 수치해석을 이용한 수치파동수조 검증기준과 유체-구조물 상호작용 해석분야 연구에 효과적으로 활용될 수 있다.

유연한 지반에 놓인 액체저장탱크의 지진 거동은 유체-구조물-지반 상호작용에 의해 복잡하게 나타나므로, 이 시스템의 지진응답 과 피해를 정확하게 예측하기 위해서는 이를 엄밀히 고려하여야 한다. 이 연구에서는 유체-구조물-지반 상호작용을 엄밀히 고려하여 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 수행하고 그 응답 특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 지진하중 작용 시 발생하는 유체의 동수압력 및 지반과 구조물 간의 상호작용력을 유한요소 기법을 사용하여 산정한다. 이때, 반무한 지반에서의 에너지 방사를 고려하기 위해 mid-point integrated finite element와 점성 감쇠기를 사용하여 지반 원역의 거동을 모사한다. 이와 같이 산정된 동수압력과 지반-구조물 상호작용력을 구조물의 유한요소에 작용시킨다. 자유장 해석을 통하여 입사 지진파에 의한 유효 지진력을 산정한다. 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 통하여 지반-구조물 상호작용의 효과로 인해 시스템 응답의 변화가 다양하게 나타남을 확인할 수 있다. 그러므로, 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 내진설계를 수행하거나 내진성능을 검토할 때는 유체-구조물-지반 상호작용을 엄밀히 고려하여야 할 것이다.