T-H-M Coupled Analysis for Ice Ring Formation around LNG Storage Cavern

doi:None

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2009 Vol.46, Issue 6 Preview Page Next Page

T-H-M Coupled Analysis for Ice Ring Formation around LNG Storage Cavern LNG 저장공동 주변의 ice ring 형성 모사를 위한 열-수리-역학 연계의 수치해석적 연구: 박의섭, 정소걸, 정용복, 김택곤
Eui-Seob Park, So-Keul Chung, Yong-Bok Jung and Taek-Gon Kim

31 December 2009. pp. 784-795

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Abstract

After a cryogenic LNG are stored in an underground rock cavern, ice ring can be formed in the surrounding rock mass including groundwater. It will play an important role in ensuring the stability of the stored LNG. This study aims to analyze the deformation characteristics of the surrounding rock mass, and range of the ice ring formation due to the cryogenic LNG storage in discontinuous rock mass. Discontinuous code UDEC was used to simulate the deformation characteristics of rock masses due to the transfer of heat in rock masses around the cavern. A hydrogeologic analysis routine was added into the existing thermo-mechanical analysis code, then T-H-M coupled analysis was performed by considering the permeability changes of joints due to the phase change of water. The ice ring formation was numerically simulated by controlling groundwater behaviors occurred through joints in the rock masses under a very low temperature. Finally, it was confirmed that it is possible to develop the routine for T-H-M coupled analysis.

Keywords

Discontinuum model

T-H-M coupled analysis

Joint

Ice ring

Liquefied Natural Gas (LNG)

극저온의 LNG를 지하 암반 내에 저장하게 되면, 지하수를 포함한 공동주변의 지하 암반 내에는 ice ring이 형성되며, 이는 LNG 저장의 안정성 확보를 위해 중요한 역할을 하게 된다. 본 연구는 불연속체인 지하 암반 내에 극저온의 LNG 저장으로 인한 저장 공동 및 주변 암반의 변형 특성과 ice ring의 범위를 파악하기 위함에 있다. 이를 위하여 불연속체 해석 프로그램인 UDEC을 이용하여 암반과 절리로 구성된 불연속체 시스템 내에서 냉열 전파로 인한 저장공동과 주변암반의 변형 특성을 수치해석으로 모사하였다. 기존의 열-역학 해석에 수리적 해석 연산을 추가하였으며 온도에 따른 절리의 투수계수의 변화를 고려하여 열-수리-역학 수치해석을 수행하였다. 극저온하 불연속 암반내의 절리를 통해 발생되는 지하수 거동을 제어하여 ice ring 형성을 모델링하였고, 이를 통해 열-수리-역학 연계 해석 모듈의 개발이 가능함을 확인하였다.

키워드

불연속체 모델

열-수리-역학적 연계해석

절리

아이스 링

천연액화가스

References

박의섭, 정소걸, 김호영, 이대혁, 2006, “LNG 지하저장공동 주변의 Ice Ring 형성 메커니즘 분석,” 한국지구시스템공학회 춘계학술발표회 논문집, p. 289.
이규상, 2004, 지하암반 냉동 저장고 주변의 온도분포에 관한 현장 계측 및 수치 해석, 서울대학교 박사학위논문, p. 161.
이대혁, 김호영, 한공창, 신중호, 박찬, 2003, “대전 LNG 지하동굴 Pilot 저장 공동 주변 열역학적 수치해석 사례,” 한국암반공학회 춘계학술발표회 논문집, pp. 31-41.
이대혁, 이철욱, 이희석, 김호영, 정소걸, 한공창, 2004a, “대전 LNG Pilot Cavern 건설공사 요약 및 초기계측자료 분석 결과 - 암반공학적 측면을 중심으로,” 한국암반공학회 춘계학술발표회 논문집, pp. 85-99.
이대혁, 이희석, 김호영, 박의섭, 정소걸, 2004b, “대전 LNG Pilot Cavern 주변 암반의 온도분포 및 거동 계측 결과,” 한국암반공학회 추계학술발표회 논문집, pp. 35-48.
조용훈, 이승철, 이희석, 김택곤, 이진무, 김호영, 2006, “절리를 고려한 복공식 LNG 지하저장공동 주변 암반의 열역학적 거동,” 한국암반공학회 추계학술발표회 논문집, pp. 292-300.
한국지질자원연구원, 2004, LNG 지하저장 기반기술개발 및 Pilot Plant 운영결과 분석연구 (2차년도), p. 123.
Itasca Consulting Group, INC., 1996, UDEC-Appendices, Version 3.0, Minneapolos:ICG.

Information

Publisher :The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers
Publisher(Ko) :한국자원공학회
Journal Title :Journal of the Korean Society for Geosystem Engineering
Journal Title(Ko) :한국지구시스템공학회지
Volume : 46
No :6
Pages :784-795

[1] 박의섭, 정소걸, 김호영, 이대혁, 2006, “LNG 지하저장공동 주변의 Ice Ring 형성 메커니즘 분석,” 한국지구시스템공학회 춘계학술발표회 논문집, p. 289.

[2] 이규상, 2004, 지하암반 냉동 저장고 주변의 온도분포에 관한 현장 계측 및 수치 해석, 서울대학교 박사학위논문, p. 161.

[3] 이대혁, 김호영, 한공창, 신중호, 박찬, 2003, “대전 LNG 지하동굴 Pilot 저장 공동 주변 열역학적 수치해석 사례,” 한국암반공학회 춘계학술발표회 논문집, pp. 31-41.

[4] 이대혁, 이철욱, 이희석, 김호영, 정소걸, 한공창, 2004a, “대전 LNG Pilot Cavern 건설공사 요약 및 초기계측자료 분석 결과 - 암반공학적 측면을 중심으로,” 한국암반공학회 춘계학술발표회 논문집, pp. 85-99.

[5] 이대혁, 이희석, 김호영, 박의섭, 정소걸, 2004b, “대전 LNG Pilot Cavern 주변 암반의 온도분포 및 거동 계측 결과,” 한국암반공학회 추계학술발표회 논문집, pp. 35-48.

[6] 조용훈, 이승철, 이희석, 김택곤, 이진무, 김호영, 2006, “절리를 고려한 복공식 LNG 지하저장공동 주변 암반의 열역학적 거동,” 한국암반공학회 추계학술발표회 논문집, pp. 292-300.

[7] 한국지질자원연구원, 2004, LNG 지하저장 기반기술개발 및 Pilot Plant 운영결과 분석연구 (2차년도), p. 123.

[8] Itasca Consulting Group, INC., 1996, UDEC-Appendices, Version 3.0, Minneapolos:ICG.

Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers ISSN:2288-0291(Print) 2288-2790(Online) 한국자원공학회지

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