Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권9호
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pp.1119-1124
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2014
본 논문은 석유시추선의 전력 계통 시스템의 비상시 전력 계통 해석에 대하여 기술하였다. 특히 석유시추선의 추진부하와 발전기의 탈락으로 인해 발생하는 전력계통 시스템에 미치는 영향을 검토하였다. 또한 고정 여자방식과 조속기의 제어 변수를 조정하여 임의의 사고 전후 정상상태로의 복귀까지 과도 안정도 해석으로 전력계통에 나타나는 현상을 관찰하였다. 전력계통 설계와 해석 및 과도 현상해석 프로그램인 ETAP(Electrical Transient Analysis Program)을 사용하였으며, 수치해석의 결과를 도출하여 그 특성을 분석하였다.
Semisubmersible 해양석유시추선의 기본설계에 필요한 파랑중(波浪中)에서 운동(運動)을 계산(計算)하는 이론적방법(理論的方法)을 제시하고 "MOHOLE"과 "SEDCO 1350-F" 석유시추선들의 운동(運動)을 해석하였다. 이 규칙파에서 운동계산을 불규칙해양파(波)에 적용하는 응용해석을 보여주었다. 현재 이론적 방법으로는 6자유도(自由度)의 운동을 해양파의 어떤 방향에 대해서도 정확히 계산할 수 있으며 계산의 정확성은 수조(水槽)에서의 모형선의 운동측정치와 실선(實船)의 운동측정치와 비교하여 증명되었다. 또 현재의 방법은 종전에 개발된 방법보다 더 일반적(一般的)인 경우를 다룰 수 있으며 결과치도 더 정확하다. 극소운동특성을 갖는 해양석유시추선과 부체(浮體)해양구조물의 설계는 경비가 비싸고 시간이 많이 드는 모형실험보다는 유체역학적(流體力學的) Parameters를 신속 정확히 자주 변경 검토해야 하는 기본설계단계에서는 정확한 이론적인 전자계산기에 의한 계산방법이 절실히 필요하다. 예상(豫想)과 같은 부가질량(附加質量)과 감쇠력(減衰力)은 Resonance 운동주기에서만 운동에 영향을 준다. 해양구조물에 작용하는 파력(波力)은 Froude-Krilov force, 부가질량(附加質量) 및 감쇠력(減衰力)과 Restoring force로 구성했으며 규칙파(規則波)에서의 6자유도(自由度) 운동방정식은 본 논문에 제시된 실험측정치(値)와 실험으로 정확도가 증명된 이론치(値)의 부가질량과 감쇠력 계수(係數)를 써서 풀었다. 규칙파(規則波)에서의 계산된 운동을 Pierson Moskowitz 해양파(海洋波) 스펙트럼과 linear superposition principle에 의해 불규칙해양파(不規則海洋波)에서의 운동을 계산하는데 사용했다. 불규칙파(不規則波)에서의 운동은 운동스펙트럼과 통계적 운동치로 나타냈다. 현재의 계산방법은 실제 기본설게에 사용되어 왔으며, 다른 응용분야는 파랑중(波浪中)에서의 파면(波面)과 Deck간(間)의 Clearance, 계류선(係留線)의 동장력(動張力)계산의 기본 Data 및 기본설계의 Draft 등 Parameters를 통(通)한 Optimum Design 등(等)이다. 파(波)의 한 방향(方向)에 대(對)한 전자계산기(電子計算機)(IBM 370 또는 CDC 6400)에 의한 운동계산은 10초(秒)미만밖에 안걸린다. 또 현재의 계산방법은 해양석유시추선뿐 아니라 이와 비슷한 부체(浮體)해양구조물과 Pipe-laying선(船) 또 Supply Boat설계(設計)에도 쓰여지고 있다.
해상에서의 시추작업은 해저면을 통해서 시추되는 유정에서 이루어지는 일련의 기계적 프로세스라 할 수 있다. 해양 시추설비는 해저에 매장된 석유나 가스의 매장량 확인을 위한 테스트 유정(well)과 이를 경제성 있는 생산용 유정으로 만들기 위해 사용되는 시설로 해양에서의 시추작업은 대부분 타 지역으로의 이동을 위해 이동식으로 제작되며, 작업 해역의 수심에 따라 크게 리그(jack-up, semi-submersible)와 드릴십(drillship)으로 구분할 수 있다. 최근에는 석유와 가스의 개발을 위한 시추작업이 급진적으로 심해로 옮겨가고 있으며 작업 가능 수심이 3,000 m에 이르고 있다. 본 논문에서는 이러한 해상 시추설비에 탑재되는 대표적 해양플랜트 기자재인 시추시스템을 소개하고 최근의 기술개발 동향을 알아보고자 한다.
해저지각 시추 프로그램 (Ocean Drilling Program: 이하 ODP 라함)은 해저 분지 연구를 통해서 지구의 진화와 구조를 밝히기 위해서 조직된 기구로 지구과학 분야에서는 세계에서 가장 규모가 크고 성공적인 연구사업을 추진하고 있다. 이 프로그램은 심해저시추 프로그램 (DSDP: Deep Sea Drilling Project)의 뒤를 이은 연구 사업으로 1983년부터 시작되었으며 지구 과학자들은 다양한 해저지질 및 지구물리 자료를 제공받고 있어 지구 지각과 해저 분지의 기원과 진화 및 구조에 대한 연구에 매우 커다란 도움을 받고있다. 한국은 2년 간의 가입 타당성 조사 끝에 1996년에 호주, 카나다와 콘소시움을 형성하여 ODP에 가입했고 그 후 대만이 합류하여 환태평양 콘소시움 (PacRim)을 이루었다. 한국이 ODP에 가입한 뒤 한국 사업단이 조직되고 정관이 제정되었으며 상임위원회, 과학위원회 및 사무국이 결성되었다. 아울러 한국이 ODP에 본격적으로 참여한 1998년이래 현재까지 두 명의 한국 과학자가 시추선에 승선하였고 승선 후 세계적으로 유명한 과학자들과 함께 공동 연구를 수행하고 있다. 한국이 ODP에 가입하게 됨에 따라 세계적으로 4곳의 시료저장소에 보관되어 있는 기존의 시추 시료 및 자료를 이용할 수 있으므로 국내 지구 과학자들은 시추선 승선 뿐 만이 아니라 ODP 시료와 자료를 적극 이용하여 국내 지구과학이 진일보하는 계기를 마련하게 되었다. 따라서, 한국 ODP 사업단의 개요와 활동, 그리고 향후 연구 사업의 방향을 소개하여 지구 과학을 연구하는 학계, 연구계 및 산업계에 종사하는 지구과학 전문가들에게 ODP 사업에 대한 이해를 증진시키고 시추선 승선과 시료 및 자료 이용에 대해 적극적으로 참여할 수 있는 정보를 제공코자 한다.정이 이뤄져야 할 것으로 보인다. 또한 내부파와 음파의 상대적인 진행 방향에 따라 음장변화가 크게 다를 것이 예상되므로 이를 규명하기 위해서는 궁극적으로 3차원적인 음장분포 연구가 필요하다. 음향센서를 해저면에 매설할 경우 수충의 수온변화와 센서 주변의 수온변화 사이에는 어느 정도의 시간지연이 존재하게 되므로 이에 대한 영향을 규명하는 것도 센서의 성능예측을 위해서 필요하리라 사료된다.가지는 심부 가스의 개발 성공률을 증가시키기 위하여 심부 가스가 존재하는 지역의 지질학적 부존 환경 및 조성상의 특성과 생산시 소요되는 생산비용을 심도에 따라 분석하고 생산에 수반되는 기술적 문제점들을 정리하였으며 마지막으로 향후 요구되는 연구 분야들을 제시하였다. 또한 참고로 현재 심부 가스의 경우 미국이 연구 개발 측면에서 가장 활발한 활동을 전개하고 있으며 그 결과 다수의 신뢰성 있는 자료들을 확보하고 있으므로 본 논문은 USGS와 Gas Research Institute(GRI)에서 제시한 자료에 근거하였다.ऀĀ 耀 Ā 삱?⨀ Ā Ā ?⨀ ጀĀ 耀 Ā ? 돀ꢘ?⨀ 硩?⨀ ႎ?⨀ ?⨀ 넆 돐 쁖잖⨀ 쁖잖⨀ /ࠐ?⨀ 焆 덐 瀆 倆 Āⶇ퍟 ⶇ퍟 Ā Ā Ā Ā 磀鲕 좗?⨀ 肤?⨀ ⁅ Ⴅ?⨀ 쀃잖⨀ 䣙熸 ጁ ?⨀
고유가 시대에 접어들면서 해양석유 가스 산업에 대한 관심이 그 어느 때보다 뜨겁다. 해양석유 가스 시추를 위한 지출은 2011년 650억 달러 규모에서 2020년에는 1,250억 달러로 2배 늘어날 것으로 전망되고 있다. 이러한 해양석유 가스 개발 확대로 해양플랜트 시장은 2010~2015년 최소 4,970억 달러로 전망되고 있다. 이와 더불어 해양작업지원선(OSV) 시장 역시 향후 수요가 지속적으로 늘어날 것으로 전망된다. 이렇게 해양 석유가스 및 연관 산업이 지속적으로 성장할 것으로 전망되면서 브라질, 나이지리아, 앙골라 등 중남미, 아프리카 등 신흥 시장이 각광을 받고 있다. 그리고 글로벌 석유기업(IOC)을 비롯한 관련 업체들이 이 지역에서 탐사 및 개발(E&P)를 통해 시장진출을 위해 경쟁하고 있다. 이에 대해 신흥 국가들은 자국 내 석유가스 산업의 경쟁력을 제고 시키기 위한 일종의 보호조치로서 '로컬 콘텐츠' 정책을 실시하고 있다. 다음은 한국해양수산개발원에서 발표한 "오프쇼어(Offshore)산업 로컬 콘텐츠 정책의 현대적 의의"의 주요 내용을 요약 정리한 것이다.
2009년 초반 중국은 물량중심으로 조선분야 수주잔량 부분에서 한국을 추월하였으나, 현재 한국은 조선강국으로서의 위치를 고수하기 위해 IT조선 융합기술 개발을 통하여 디지털선박과 해양플랜트 등 고부가가치 선박 제품을 제조하고 있으며, 이러한 선박 제조 과정에서 에너지 및 인력 절감을 통해 고효율화, 안전성 제고 등 신뢰도 향상 또한 추진하고 있다. 최근 국내에 수주되고 있는 LNG선, 호화여객선, 석유시추선 등의 쉐이빙선과 같은 고부가가치 선박의 경우 국산화율이 60%가 채 되지 않는 현 상황에서 선박 관련 IT 기술 확보는 선박 건조 국산화 비율을 높이고 조선산업 수주 경쟁력을 높이는 중요한 관건이 될 것으로 예상한다. 본고에서는 세계 1위를 지키고 있는 조선산업의 질적성장을 위한 IT+조선 기술현황과 전망에 대해 기술한다.
2018년은 해양 과학시추가 시작된 지 50년이 되는 해이다. 그럼에도 불구하고 우리는 지구의 대양저보다 달의 표면을 더 많이 알고 있을 정도로 지구내부에 대한 정보가 많지 않다. 대양저에 관한 연구는 해양 과학시추로부터 얻어진 시료를 통해서 알 수 있다. 이러한 심해의 시료획득은 50년 전인 1968년 8월 11일 미연방차원에서 지원된 심해저시추계획(DSDP: Deep Sea Drilling Project)에서 글로마 챌린저(Glomar Challenger)호를 이용한 멕시코 만 시추로부터 시작되었다. 이후 해저지각시추프로그램(ODP: Ocean Drilling Program), 통합해저지각시추프로그램(old IODP: Integrated Ocean Drilling Program), 그리고 국제해양시추탐사프로그램 (new IODP: International Ocean Discovery Program)으로 이어져 오고 있다. 해양 과학시추로부터 얻어진 가장 큰 성과는 두 가지 기술적인 성과와 다양한 과학적인 성과로 나눠진다. 첫 번째 기술적인 성과는 시추선이 시추위치를 벗어나지 않고 연속적으로 시추코어를 획득할 수 있도록 위치를 유지시켜주는 동적위치유지 시스템(dynamic positioning system)이다. 다른 하나는 시추동안 드릴 비트를 교체한 후 동일한 시추공에 드릴비트가 쉽게 투입될 수 있도록 해주는 재투입 콘(re-entry cone)의 개발이다. 이러한 기술적인 혁신 외에도 다양한 과학적 성과 즉 판구조론 증명, 지구의 역사 규명, 그리고 심해 퇴적물 내 생명체의 발견 등이 있다. 2013년 10월 시작된 국제해양시추탐사프로그램(new IODP)은 2023년까지 계속될 예정이고, 2023년 이후 다음 단계를 위해 참여 회원국들은 새로운 과학계획 수립과 더불어 미래의 해양 과학시추 50년을 준비하고 있다. 우리나라도 이러한 국제적인 동향에 발맞추어 회원국가로서 지속적인 참여와 다음단계를 위한 준비가 필요한 시점이다.
울릉분지 남부 대륙붕 석유탐사 시추공에서 회수된 사암 내에서 산출되는 녹니석-스멕타이트 혼합층 점토광물에 대하여 광물학적 및 화학적 연구를 수행하였다. X-선 회절분석과 화학분석 결과에 의하면 이 점토광물은 녹니석과 스멕타이트가 1:1 비율로 구성된 이팔면체형의 녹니석-스멕타이트 혼합층광물, 즉 토수다이트이다. 이 토수다이트는 Li가 풍부한 토수다이트로서 열수변질대에서 보고되는 토수다이트와 거의 동일하다. 이것은 토수다이트가 산출되는 지역은 열수변질과 관련된 열적 영향을 받았음을 지시한다. 실제로 이 시추공이 있는 지역은 단층과 습곡이 많이 발달되어 있고 구조적으로 변형되어 있다. 이와 같은 점을 고려할 때 하부로부터 열수가 올라와서 사암 내의 토수다이트의 생성에 기여했을 것으로 생각된다.
The FPSO is moored by mooring lines to keep the position of it. The nonlinear motion analysis of the moored FPSO must be carried out in the initial design stage because sea environments affect motion of it. In this paper, the mathematical model is based on the slow motion maneuvering equations in the horizontal plane considering wave, current and wind forces. The direct integration method is employed to estimate wave loads. The current forces are calculated by using mathematical model of MMG. The turret mooring forces are quasi-statically evaluated by using the catenary equation. The coefficients of a model for wind forces are calculated from Isherwood's experimental data and the variation of wind speed is estimated by wind spectrum according to the guidelines of API-RP2A. The nonlinear motions of FPSO are simulated under external forces due to wave, current, wind including mooring forces in time domain.
양식장 해양 레져, 항구 등에서 Calm Sea Area을 필요로 한다. 착저식은 소파효율은 좋으나 해수순환을 방해하여 환경에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 또한 설치비용이나 설치 해역의 한계가 있다. 따라서 이러한 한계들을 극복하기 위해서 부유식 소파구조물을 채택하였다. 본 논문에서는 몇 가지 소파공의 크기를 가지는 반 투과성 부유 소파구조물을 무한수심에서 유체역학적 특성과 소파효율을 계산하였다. 산란문제와 발산문제를 해결하기 위해 선형 포텐셜이론을 사용하여 구조물의 유체역학적 특성을 계산하였다. 적절한 소파공의 크기를 결정함에 따라 소파효율을 향상시킬 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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