해저자원개발을 위한 Riser의 동력학적 연구

Dynamic Analysis of Marine Drilling Riser

해저지하자원개발시 사용되는 riser의 파랑하중에 대한 구조해석방법에 대하여 연구하였다. 본 논문에서 비교 연구한 방법들은 규칙파를 이용한 정력학적해법, 규칙파 및 불규칙파를 이용한 시간영역에서의 동력학적해법과 두가지의 다른 선형화기법을 이용한 주파수영역에서의 동적해법이다. 구조해석은 길이가 다른 두 개의 Riser를 예로 하여 수행되었으며, 이때 유한요소법에 의한 구조모형이 사용되었다. 연구결과 종래의 규칙파에 의한 정력학적해법은 가장 정확한 불규칙파에 의한 동력학적해법에 비하면, 부재의 최대응력은 대소 크게 예측하지만, Riser 운영상 중요한 인자인 하단각도를 상당히 작게 산정하는 경향을 보여 사용에 주의를 요함을 보였다.

A comparative study between several methods for the marine drilling riser analysis is carried out. One static analysis method and four dynamic methods are studied. The dynamic analysis methods used are two time domain methods using regular and random waves, and two frequency domain methods using the conventional and an improved linearization techniques. Two different sizes of risers are investigated. The analysis model of the structure is based on the beam-column element with lateral wave/current loads in a vertical plane. The forces on the riser are calculated using a modified farm of the Morison's equation. The finite element method is used to solve the equation for several wave/current conditions.