본 연구에서는 선체 모듈강도해석을 위한 유한요소 구조해석모델링 자동화 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 선체중앙부 화물창구조를 종통부재, 횡단면 부재, 횡격벽부재로 구분하여 이들 부재의 위치, 형상, 치수등에 관한 입력자료를 일관되게 처리함으로서, 요소분할, 요소-절점 위상정의, 설계하중 및 경계조건 설정등 유한요소 구조모델링에 따르는 일련의 과정을 자동화한다. 또한, 본 프로그램의 결과는 범용 구조해석 프로그램인 ANSYS와 직접 연결됨으로서 보다 효과적으로 구조해석을 수행할 수 있다. 본 연구에서는 개발된 프로그램에 대하여 실적 유조선을 대상으로 구조해석을 수행해 봄으로서 그 정도와 유용성을 검정하였다.
Plywood is one of the important materials in LNG cargo containment systems, and, due to the characteristics of the wood, its properties vary greatly depending on the humidity conditions in the storage facility. Due to the distribution environment of plywood, there is a high probability of long-term exposure to the domestic seasonal environment. Considering an environment in which the humidity changes greatly according to the seasons in Korea and the characteristics of the wood, it is necessary to acquire data on changes in the characteristics of the plywood for accurate quality control. In this study, the moisture content of plywood was determined experimentally to reflect the seasonal environmental conditions of shipyards in Korea. A noticeable change in the thermal conductivity was confirmed experimentally.
Two dimensional sloshing phenomena in regularly excited liquid cargo tank are numerically simulated with finite difference method. Navier-Stokes equations and continuity equation are computed for this study. The free-surface is determined every time step satisfying kinematic boundary condition using marker-density method. And the exciting force is treated by adding the acceleration of the tank to source term. The results are compared with other existing experiment results. And the comparison results show a good agreement. The sloshing phenomena in the tank of the 138K LNG carrier in sway motion is simulated with present calculation methods in low filling level. To find the relations between impact pressure and excitation condition, the calculations are performed in various amplitudes and periods. The averaged maximum pressures are compared each other.
현재 군 수송기는 매주 일정 대수가 각 기지 간 물자수송, 인원수송 그리고 조종사들의 훈련목적으로 정해진 스케줄에 의해 운항하고 있다. 일일 수송기 운행 경로는 모 기지에서 이륙하여 몇 개의 기지를 경유하여 임무를 수행한 후, 다시 모 기지로 돌아오는 패턴을 취하고 있다. 본 연구는 공군의 중앙물자를 저장하는 창에서 각 기지로 물자를 수송할 때 물량예측 및 적정노선에 대해서 시계열분석과 차량경로모형이라는 두 가지 방법을 통해 접근한다. 먼저 현재 공군에서 사용하고 있는 각종 규정과 교범상의 항공수송에 대한 제약사항 자료를 수집하여, 이를 바탕으로 본 연구에서는 다회방문이 가능하고, 경우회수에 대한 제약을 갖는 모형시과 알고리즘을 제안하였다. 또한 지난 몇 년간의 수송물량을 시계열 분석을 이용하여 예측하고, 예측된 수송소요를 제안된 알고리즘에 적용하여 적정노선을 계획하는 방법을 제안하였다. 제안된 모형과 알고리즘의 적합성과 경제성을 파악하기 위해 본 연구에서는 모형에서 계산된 수송물량과 필요 수송기 대수와 실제 공군에서 수행된 항공화물 수송 물량과 투입 수송기 대수를 비교함으로써 객관적인 모형의 우수성을 입증하고자 하였다.
멤브레인(membrane) LNG 운반선 화물창(cargo containment)의 공사 작업대인 비계 시스템(scaffolding system)은 다양한 형상의 부재들로 구성된 대형 트러스 구조물이다. 비계 시스템의 설치 기간 및 공정을 단축하기 위해서는 모듈의 탑재 단위를 기존의 2단에서 8단으로 대형화하는 것이 매우 효과적이다. 모듈이 대형화하여 탑재 하중이 증가하면 메인 수직 파이프를 연결해주는 핀(pin)과 홀(hole) 주위의 국부 응력 증가가 예상되므로 구조안전성을 확보하기 위한 사전 평가가 중요하다. 본 연구에서는 인장강도 시험을 통해 파손 취약 부위를 확인하고 이에 대한 구조 안전성을 정량적으로 검토하기 위해 접촉 응력 해석을 수행하였다. 인장강도 시험을 통해 최상부의 수직 방향 파이프에 발생하는 평균 하중 부근에서 홀의 변형이 육안으로 관찰되었으며, 홀 주위의 응력 크기는 접촉 응력 계산을 통해 확인하였다. 접촉 문제를 Herzian 접촉 응력 관점에서 접근하였고, 핀과 홀을 포함하는 부분의 재료 항복강도와 접촉 응력의 비교를 통해 8단 탑재의 가능성을 검토하였다. 결과로서, 기존 재료의 비계를 이용한 8단 탑재 방안은 부적합함을 확인하였으며, 파손 취약 부위에 대한 정량적 구조평가 결과를 바탕으로 8단 탑재 시의 구조안전성 확보를 위한 방안들을 제시하였다.
LNG 운반선용 구형 탱크의 제작을 위해서는 탱크의 크기에 따라 별도의 공장 설비가 필요하며 시설 투자의 한계로 인해 현실적으로 조선소에서 다양한 크기의 완전 구형 LNG 탱크를 제작하는 것은 매우 어려운 일이다. 다양한 용량의 LNG 탱크 제작을 위해서는 기존 구형 탱크의 중앙부에 원통 형태의 확장부를 삽입하여 적재 용량을 키우는 방법이 효과적이다. 본 연구에서는 원통 확장부를 갖는 구형 LNG 탱크에 대하여 수평 가속도에 의한 동적 압력분포 산출식을 유도하였다. 본 논문에서 유도한 압력 분포 산출식을 이용함으로써 원통 확장부를 갖는 구형 탱크를 화물창 형식으로 하는 LNG 운반선의 구조설계 시 구조 안전성 평가를 위한 동적 설계하중을 간편하게 구하여 해석에 적용할 수 있다. 또한, 이미 개발되어 있는 원통 확장부를 갖는 구형 LNG 탱크의 정적 하중에 대한 설계하중 산출식과 결합함으로써 정적 및 동적하중을 모두 고려한 정도 높은 간이해석법의 개발이 가능하며, 이를 통해 초기 견적 시 많은 시간과 비용을 소요하는 유한요소 해석을 대신하여 짧은 시간에 정도 높은 물량 산출이 가능할 것으로 기대된다.
2016년 7월부터 강제 적용 예정인 목표기반 선박건조 기준(GBS)의 설계단계의 기능요건 중 잔류강도 평가 부분은 현재의 유조선설계, 건조 규칙인 공통구조규칙에는 아직 포함되어 있지 않은 실정이다. 기능요건에 포함된 잔류강도 부분은 충돌이나 좌초와 같은 해상사고시 발생가능한 선체손상을 고려하여 강도측면의 제한조건을 규정함으로써 사고시에도 일정부분 선박의 안전을 확보하려는 것이다. GBS에서 주로 다루고 있는 위험도에 근거하여 잔류강도를 평가하기 위해서는 다양한 손상에 대한 광범위한 평가 작업이 필요하다. 이때, 매번 비선형 유한요소해석을 수행하기보다 선체구조를 보강판 요소의 집합으로 보는 간이화된 강도 해석법의 하나인 Smith법이 유용할 것이다. 본 연구에서는 좌초사고로 인해 선저가 손상된 경우를 대상으로 Smith법을 적용하여 최종강도 평가를 수행하였으며, 3개의 화물창 구역을 모델링하여 수행한 비선형 구조해석 결과와의 비교를 통해 Smith법을 적용한 결과의 정도를 확인하였다.
LNG 방열 시스템의 선형 동적해석 모델을 사용하여 슬로싱 충격 압력을 구조해석에 적용 시 사용되는 이상화된 삼각파 압력에 대해서 검토하였다. 삼각파 압력의 최대값, 지속시간, 비대칭성의 충격파에 대한 구조 안전성 평가를 위해서 멤브레인 구조의 허용기준과 슬로싱 압력에 관련된 간략화된 파괴압력에 대해 검토하고, 슬로싱 충격 압력의 지속시간과 비대칭성으로 특징 지워진 이상화된 삼각파 형상의 압력을 고려한 일련의 선형 동적해석을 수행하여 설계기준으로 사용할 파괴압력을 도출하였다. 본 논문에서 제시한 방법을 통해서 방열시스템 구조 요소의 안전성을 평가하기 위한 파괴 압력을 선정할 수 있고 모형실험을 통한 슬로싱 압력과의 비교를 통하여 방열시스템의 구조안전성을 평가할 수 있을 것이라 판단된다. 또한 해석결과를 통해 방열시스템에서의 최대 응력은 매우 짧은 순간의 충격하중 하에서는 압력의 비대칭성 보다는 하중 지속시간에 많은 영향을 받고 있음을 검토하였다.
본 연구는 수신호 통일지침 개발을 위한 사전연구로 선박작업시 의사소통 수단으로서 수신호 체계의 활용가능성과 표준화 타당성을 검토하였다. 실증연구에 앞서 선박안전관리자의 의견을 수렴하여 수신호 활용가능성이 있는 선박작업활동을 분류하고, 이러한 작업활동 하에 작업자의 수신호 활용의사와 제도적 표준화 선호도를 측정하였다. 통계분석(t-검정, 상관관계분석) 결과 응답자들은 근무형태(선원/육상선박 안전관리감독)와 근무환경(갑판부/기관부)에 관계없이 수신호 소통이 가능한 작업활동에서는 표준화된 수신호 체계를 의사소통 수단으로 적극 수용할 의사가 있었다. 또한, 주어진 선박작업활동 종류에 따라 응답자의 수신호 활용빈도는 유의미한 차이가 있으나 표준화 선호도와는 강한 양(+)의 상관관계에 있었다. 따라서 후속연구로 응답자의 수신호 활용빈도가 높은 크레인 운용, 윈드라스 윈치 운용, 삭류 이동/전달, 화물창 운용 등 항만내 작업활동들을 우선순위로 수신호 통일지침을 설계한다면 선박작업자간 의사소통 개선에 효과적일 수 있다는 결론을 얻었다.
본 연구의 목적은 기업과 소비자간 전자상거래에서 물류운송체계의 물류비용을 상품운송 유형에 따라 분석하는 것이다. 먼저 물류운송체계를 3가지 유형 즉, 공급업체에서 소비자에게 직송하는 방법(유형 I), 자가물류업체를 통해 각 권역에 운송센타를 두어 운송하는 방법(유형 II), 3자 물류업체에게 운송에 관한 모든 일체를 위임하는 방법(유형 III)으로 분류하고 각 유형의 물류비 항목을 운송비, 보관비, 물류정보비로 구성하였다. 전자상거래에서의 물류는 다품종 소량 다빈도 특성을 가지고 있고, 주문특성 및 상황에 따라 소요물류비용이 변한다. 그러므로 본 연구에서는 대상권역의 주문에 대한 1일 주문건수 운송거리, 운송량, 그리고 1일 배정화물트럭대수에 따라 변하는 물류비용함수를 도출하였고, 가상네트웍을 구성하여 시뮬레이션 함으로서 각 운송유형의 주문특성에 따른 물류비용의 변화를 분석하였다. 하지만, 본 연구는 공급업체의 물류인프라와 운송서비스 시간에 대한 고려를 하지 않았기 때문에 현실에 적용하기에 한계가 있다. 만일 이에 대한 연구가 보충된다면 전자상거래에서 일정 단위기간 동안 상품운송에 소요되는 물류비를 좀더 정확히 추정하여 전자상거래에서의 효율적인 화물운송방안을 제시할 수 있을 것이다. 본 연구의 결과로 전자상거래에서의 1일 주문발생 빈도와 공급상품의 중량. 그리고 운송거리에 따라 변하는 물류비용을 추정할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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