LNG극저온 화물창 소재 및 구조체의 성능평가를 위한 재료시험결과 DB적립 및 DB구축, 극저온 구조해석 기법 개발

1. 과제 개요

• 과제명: LNG 극저온 화물창용 소재 및 구조체의 극저온 성능평가 기술 개발
• 핵심 기술: 극저온 물성 DB 구축, 이방성 복합소재(강화 폴리우레탄 폼 등) 해석 기법 정립
• 수행 역할: 컨소시엄 참여 대학 실무 총괄 책임자 (Acting PI)
• 핵심 목표: 영하 163도 환경에서의 LNG 화물창 구조 건전성 예측을 위한 비선형/이방성 해석 프로세스 확립

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2. 주도적 과제 관리 및 컨소시엄 행정 (Project Management)

단순 해석 참여를 넘어, 대학 연구팀의 기술적 방향성을 설정하고 국책과제의 전 주기 행정 업무를 완수했습니다.

• 사업계획서(Proposal) 기획: LNG 화물창 국산화 전략에 따른 극저온 실험 및 해석의 필요성을 논리적으로 구성하여 과제 선정에 기여.
• 연차별 보고 및 정부 평가 대리 수감: 매년 실적 보고서를 집필하고, 교수님을 대리하여 단계/최종 평가 시 발표 및 질의응답을 수행하여 기술적 타당성 방어.
• 기관 간 R&R 조율: 주관기관(조선소/연구소)에서 요구하는 실증 데이터와 대학의 이론적 해석 결과를 동기화하는 기술 인터페이스 관리.
• 성과지표(KPI) 달성: 극저온 물성 DB 확보 수, 관련 특허 및 SCI 논문 게재 등 정량적 성과를 100% 이상 달성.

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3. 핵심 기술 개발 및 수치 해석 (Advanced Engineering)

극저온 환경의 특수성을 반영한 신뢰성 높은 해석 방법론을 독자적으로 정립했습니다.

① 극저온 환경 소재 물성치 DB 확보 (Material DB)

• 온도 의존성 물성 실험 데이터 가공: 상온부터 영하 163도까지 온도 변화에 따른 탄성계수, 항복강도, 열팽창계수 등의 비선형 변화를 수치화.
• 비선형 물성 모델링: 온도에 따라 변화하는 재료의 경화(Hardening) 및 취성(Brittleness) 특성을 해석 솔버(Abaqus/LS-DYNA)의 재료 카드(Material Card)로 정밀 구현.

② 이방성(Anisotropy) 재질 해석 방법론 탐색 및 확립

• 복합재료 이방성 거동 구현: 강화 폴리우레탄 폼(R-PUF) 및 합판(Plywood) 등 방향에 따라 강성이 다른 이방성 소재의 물성 행렬(Stiffness Matrix) 정의.
• 해석 기법 비교 검토: 등가 물성 적용법과 미시역학(Micromechanics) 기반 모델링의 정확도를 비교하여, 화물창 대형 구조물 해석에 최적화된 기법 선정.

③ 극저온 구조 해석 프로세스 개발 및 정립

• 열-구조 연성 해석(Thermal-Structural Coupling): LNG 적재 시 발생하는 온도 구배에 따른 열응력(Thermal Stress)과 화물 자중에 의한 구조 응력을 동시에 고려한 연성 해석 기법 정립.
• 슬로싱(Sloshing) 하중 대응 검토: 액체 화물의 유동 충격(Impact Load)이 극저온 상태의 화물창 내벽에 미치는 구조적 영향 평가.
• 극저온 파손 모드 분석: 극저온 취성 파괴 및 접합부 탈착(Delamination) 방지를 위한 구조 최적화 가이드라인 제시.

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4. 핵심 역량 요약