지반 동결에 따른 LNG 저장탱크의 안정성 검토 = Stability Analysis of In-ground LNG Storage Tank under Freezing Pressure

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently the energy dependence of LNG resource is being increased. So the expansion of LNG storage complex is being constructed in the coastal area. Most of LNG tanks are constructed below the ground level, and thus the hydraulic uplift pressure could be a problem against the weight of tank structure.
In Korea, the problem of gas leakage was issued in LNG storage site. In particular, Korea Gas Corporation is promoting the stability of liquefied natural gas for Incheon, Pyongtaek, and Tongyeong. The residents in these region are pretty much concern about safety from gas leakage problem. Specifically, the problem of foundation soil in the LNG tank is also important in the aspect of safety.
Ground freezing methods have been applied to geotechnical construction projects for stabilizing earth materials and controlling water seepage into the ground. The low temperature around LNG tank is induced the ground freezing and hence increasing the soil volume and earth pressure. The additional lateral earth pressure due to ground freezing could be applied to the LNG tank.
The purpose of this study is to analyze the operational status and measured data to analyze the ground freezing pressure and stability of structures for LNG tanks site.
The stability of LNG storage tank was also evaluated with consideration of freezing earth pressure by using computer program TEMP-W.

국문 초록 (Abstract)

지반 상에 축조되는 모든 LNG 탱크는 건물의 자중에 의한 침하의 영향을 받게 되며 초저온 상태의 LNG저장으로 인해 주변 지반의 동결로 인한 구조물의 변형이 있을 수 있으며, LNG 저장 과정 중 구조물 파손등이 생겨날 수 있다. 그러므로 이로 인한 LNG탱크의 침하문제나 온도에 대한 안정성 평가 등에 대한 연구가 필요로 되고 있다.
최근 수년간 국내의 LNG 인수기지에서는 중․소규모의 가스누설 문제가 제기 되었는데 LNG 저장탱크의 경우에는 가스의 재하와 송출등의 반복적인 작용이 강관구조물의 변형 및 반복소성거동을 일으킬수 있으며, LNG를 저장시 생겨날 수 있는 Thermal shock로 인한 이음부의 파손, 지반상의 동결로 인한 히빙현상등이 문제가 될 수 있다.
이에 본 연구에서는 LNG 저장탱크에 관한 기존 설계도서 검토 및 관련 연구자료를 바탕으로 LNG 저장탱크 TK-A, B, C, D 구조물의 기초지반조건, 하중조건, 그리고 시공현황을 기존도면을 중심으로 LNG 저장탱크 저판하부에서의 용수에 의한 영향을 분석하기 위해 침투류 해석(Seepage Analysis)을 실시하였으며 지하저장탱크의 동결 운전 중 예상되는 동결범위와 주변지반의 동결로 인해 LNG 지하저장탱크 구조물에 작용이 예상되는 팽창압을 분석하여 구조물의 안정성에 대해 검토하였다.
본 연구 결과 동결 범위 평가를 통해, 설계 시 고려된 최대 동상팽창압인 10t/㎡이하로 도출되어 지반의 동결에 의해서는 구조물 손상에는 영향이 없는 것으로 사료되었다.