본 논문은 손상선박의 안전대책에 관한 연구의 일환으로, 황천항행중인 선박이 충돌, 좌초 등 원인에 의해 손상을 받았을 때를 가상하고, 손상선박을 다른 안전한 장소로 예항하고자 할 때의 침로안정성 문제를 다루고 있다. 외력으로는 바람의 영향만을 고려할 때, 예선 피예선계의 침로안정성 평가를 위한 특성방정식을 도출하고, 피예선의 각 손상상태에 따른 침로안정성을 수치계산하였다. 그 결과 손상상태, 풍속, 풍향 및 예항삭의 길이 등이 침로안정성에 미치는 영향을 평가할 수 있었다.
본 연구는 손상된 선박의 최종 평형 상태에서의 동적 안정성에 관한 내용을 담고 있다. 먼저 1자유도 횡동요 운동방정식에 침입수의 영향과 횡풍 횡파의 영향을 적절히 고려하여 손상선박의 횡동요 응답을 구하였으며, 신뢰성공학적 수법을 이용하여 손상선박의 전복확률의 계산법을 정립하였다. 연구결과 해상상태, 운항상태 그리고 손상상태에 따른 동적 안정성을 확률론적으로 평가할 수 있었다.
The 24th ITTC Specialists Committee on Stability in Waves is conducting an international benchmark study where numerical methods for the calculation of ship motion in damaged condition are compared on the basis of specified tests in order to assess the present state of the art in this field. The study is finished and some results are presented in this paper providing an initial insight into the status of damage models and numerical methods and a collective assessment of their performance. The preliminary analysis has shown that current methods are satisfactory, capturing the fundamental physical performance of damaged ships in specified conditions.
해상풍력발전기는 주위를 항행하는 선박 및 바지선등과 같은 선박에 의한 충돌피해가 발생할 수 있기 때문에 이에 대한 안정성을 고려해야 한다. 본 연구에서는 선박충돌에 대해 안정성을 고려하기 위해 해상풍력발전기의 선박충돌해석을 수행하고 충돌하중의 불확실성을 고려하기 위해 충돌취약도를 분석하였다. 충돌해석은 해저지반-기초구조물의 상호작용 및 유체를 p-y곡선과 부가질량법으로 고려하였다. 충돌취약도는 선박의 중량과 충돌각, 선박흘수를 변동성으로 고려하여 항복응력에 대한 손상수준을 추정하였으며 취약도를 분석한 결과, 850ton 바지선과 30,000DWT 화물선의 충돌속도에 취약함을 확인하였다.
선박 침수 사고의 경우, 선박의 운용 책임자가 취할 수 있는 대응방안이 한정되어 있어 정확한고 신속한 의사결정을 위해서는 기존의 안전관련 시스템을 활용한 효율적인 의사결정 지원 시스템이 필요하다. 수밀 및 준수밀 문, 격벽 밸브, 배수 펌프 등과 같이 침수 사고 시작동하는 대부분의 시스템들은 침수가 선박 전체로 전파되는 것을 막도록 충분한 구획분할 정도를 확보하는데 목적이 있다. 침수 시나리오가 파국적이지 않다고 가정하더라도 발라스트 탱크의 사용은 침수 전파 방지와 선박 안정성을 향상하기 위한 매우 효과적인 방안이 될 수 있다. 본 논문에서는 침수 손상 시 최적의 대응방안을 위해 채워져야 하는 발라스트 탱크들을 선정하고, 각 발라스트 탱크의 수위를 결정하는 최적화 알고리즘을 기술한다.
선박 침수 사고의 경우, 선박의 운용 책임자가 취할 수 있는 대응방안이 한정되어 있어 정확한고 신속한 의사결정을 위해서는 기존의 안전관련 시스템을 활용한 효율적인 의사결정 지원 시스템이 필요하다. 수밀 및 준수밀 문, 격벽 밸브, 배수 펌프 둥과 같이 침수 사고 시 작동하는 대부분의 시스템들은 침수가 선박 전체로 전파되는 것을 막도록 충분한 구획분할 정도를 확보하는데 목적이 있다. 침수 시나리오가 파국적이지 않다고 가정하더라도 발라스트 탱크의 사용은 침수 전파 방지와 선박 안정성을 향상하기 위한 매우 효과적인 방안이 될 수 있다. 본 논문에서는 침수 손상 시 최적의 대응방안을 위해 채워져야 하는 발라스트 탱크들을 선정하고, 각 발라스트 탱크의 수위를 결정하는 최적화 알고리즘을 기술한다.
국제해사기구(IMO)에서는 해상에서 빈번히 발생되는 선박의 사고방지를 위한 노력의 일환으로 그동안 특별한 규정이 없었던 건화물선(Dry Cargo ship)의 안정성에 관한 설계 기준을 수립하고 1992년 2월 1일부터 건화물선의 손상복원력 계산은 확률이론을 적용하여 수행하도록 하는 새로운 규정을 삽입하였다. 새로운 규정에 의하여 길이 l00m 이상의 Ro-Ro 선을 포함한 모든 건화물선에 대한 손상복원력 평가는 반드시 수행되어야 한다. 확률이론을 이용한 새로운 방법은 기존의 결정론적 방법과는 달리 계산의 복잡성, 반복성 등으로 인하여 전산 프로그램의 이용없이는 불가능하므로 프로그램 개발을 반드시 필요로 한다. 본 연구에서는 외국에서 도입되는 시스템에 대응하는 국내 자체의 전산코드 확보를 염두에 두어 새로운 규정을 해석하고 그에 따른 프로그램을 개발하였다. 특히 격자모델을 이용한 손상조합의 자동생성기법을 개발하므로써 간편한 입력체계를 실현하여 효율성과 정확성의 향상을 이루었다. 개발된 프로그램의 검증을 위하여 시험선박에 대한 예제를 수행하고 외국의 결과와 비교 분석하였다.
산업의 발전과 함께 해양환경 중에서 사용되는 항만시설과 해양구조물 등을 비롯하여 철강재로 제작되는 각종 구조물, 공업용수배관, 열교환기, 선박 등의 기계장치나 각종설비는 그 사용 환경이 다양해지고 오염되면서 부식손상이 발생되어 지고있다. 더욱이 강전해질의 해양환경 중에서 기계적인 충격 침식과 더불어 전기화학적인 부식이 중첩하여 발생하는 경우에는 침식과 부식 이 상호간에 가속하는 상승효과 때문에 각종 기계장치 및 설비의 수명에 대한 안정성 확보가 어렵다. (중략)
본 논문은 4.99톤급 소형 연안 어선의 안정성을 평가하기 위해 수집된 데이터를 국제해사기구(IMO) 2세대 비손상 복원성 기준에 따라 해석을 수행하였다. 특히, 해상 항해 중 서프라이딩/브로칭 조건에서의 선박 거동에 중점을 두고 국제 기준에 부합하는 평가 과정을 검증하였고, 제시된 데이터 처리 절차는 파랑 중 선박의 비손상 복원성을 평가하기 위해 1세대 비손상 복원성 기준보다 엄격한 기준을 적용하였다. 그러나, 대상 어선의 상태가 표준 상태에서 벗어나는 경우, 실제 적재 조건에 따라 비손상 복원성 평가가 별도로 수행되어야 한다. 서프라이딩/브로칭 데이터 처리 절차는 국립군산대학교 조선해양기자재연 구센터에서 개발한 프로그램을 사용하였고, 계산이 수행된 조건, 파라미터 및 기준에 따라 그 결과를 상세히 비교 및 분석 하였다. 또한, 국제해사기구(IMO) 규정에 따른 1단계 및 2단계 평가 결과를 제시하여, 소형 연안 어선의 서프라이딩/브로칭 조건에 대한 복원성을 파라메트릭 해석함으로써 유체동역학적 거동 상황에서 비손상 복원성을 평가할 수 있게 되었다.
최근 해저지진의 활동에 따른 극한 쯔나미 파랑이 해안도시와 항만에 어마어마한 손상을 가져오고 있다. 전세계에 걸쳐 특정해역에서는 강한 정진형태의 부진동과 처오름이 관측되고 있다. 한반도에서는 그렇게 빈번한 발생을 나타내고 있지는 않으나, 과거기록을 보면 동해에서 몇 개의 중요한 발생사례도 존재한다. 본 연구에서는 특히 만이나 내수해역에서 최근 해저지진의 발생 추이를 분석하고 이에 따른 쯔나미 발생 메카니즘을 해석하여 새롭게 내수역에서의 수치모델에의 적용을 통해 공진을 통한 쯔나미 파랑의 변환을 다루어 통항선박에 대한 안정성 확보에 기초자료를 제공하고자 하였다. 내수역에서의 쯔나미 파랑에 대한 반응을 정합성 및 웨이블릿 해석으로 탁월 주기와 지속시간에 대한 분석으로 파악하였으며, 쯔나미파의 입사와 독립적인 공진모드의 도출은 쯔나미 재해의 경감을 위한 시설물 및 재난지역을 식별하는데 도움을 주고, 나아가서는 장래 재난에 대한 적절한 대비에 기여할 수 있을 것으로 본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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