• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1136-1142
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• 2012

신재생에너지의 관심이 증가함에 따라 해상풍력발전시장이 확대되고 있다. 열악한 환경에서 해상풍력발전을 안전하게 설치하기 위해서는 jack-up rig를 이용한 작업이 이루어져야하며, 최근에는 기존 jack-up rig의 단점을 보완한 자체추진력을 가진 WTIV가 개발되었다. 이는 60 m이하의 연안에서 주로 작업이 이루어지며, 이러한 지역은 연약 점성토 및 사질토로 jack-up rig 작업 시 지반침하에 대한 안정성 검토가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 압밀이론을 고려하여 jack-up rig 작업이 연약지반에 미치는 영향을 FLAC3D를 이용하여 수치해석적인 연구를 진행하였다. 침하정도를 분석하고, 안정적인 jack-up rig 작업을 위해 재하방법을 달리하였다. 본 연구에서 적용한 차등재하방법 중 mid-loading 방법은 clay층에 유리하며, pre-loading 방법은 sand층에 유리한 결과가 나타났다.

• 대한조선학회지
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• 제54권4호
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• pp.39-46
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• 2017

잭업 드릴링 리그는 해양 원유 및 가스개발 분야에 폭넓게 사용되어지고 있다. 초기 모델은 수심 60미터 이하의 천수영역에서 운용되었고, 최근에는 대수심 150미터와 가혹한 환경조건에 대응하도록 개발이 되어 왔다. 본 기고에서는 북해 유전에 사용되는 잭업리그의 전선해석을 수치해석방법을 통하여 검토하였다. 첫번째로, 북해의 환경조건을 분석하고, 해저지질조사 보고서를 통하여 지질특성을 확인하였다. 조사자료를 근거로 기본도를 작성할 수 있는 설계사양을 수립하였다. 북해에 설치된 잭업리그의 동적특성을 규명하기 위해서, 전선해석 시 레그와 선체를 고려한 전도모멘트를 계산하고, 잭업리그 leg & 선체구조의 건전성 확인을 위하여, 국제코드를 활용한 구조강도 평가 수행으로 안전성을 검토하였다. 잭업하는 도중 발생할 수 있는 불확실성 요소들은 해저면의 특성에 크게 관련되어 있으며, 일반적으로 pre-loading하는 과정 중에 자주 발생한다. 이 기고에서는 잭업리그의 운용하는 사이클 내에서 발생 가능한 구조적 안전성을 검증하기 위하여 상세구조 및 설치엔지니어링 문제에 대해서 분석하였다. 이러한 목적에 부합하기 위하여 아래의 사항들을 검토하였다. - 해저지질 조건을 고려한 구조붕괴거동 - Pre-loading 절차서 및 매개변수에 의한 붕괴모드 - 계측자료의 검증 및 구조엔지니어링 결과.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권4호
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• pp.337-342
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• 2016

스퍼드캔(spudcan)은 잭업리그(jack-up rig)의 다리 하단에 장착되며, 해저면에 구조물을 안정적으로 지지하여 구조물의 전복사고를 방지하기 위한 장치이다. 표층이 모래 층일 때는 침투(penetration) 시에 스퍼드캔을 안정적으로 삽입하기 위해서, 그리고 점토 층일 때는 회수(extraction) 시에 원활하게 뽑아 올리기 위해서 스퍼드캔에는 물 분사장치가 장착되어 있다. 본 연구에서는 물 분사장치를 위한 배관라인용 홀의 형상을 최적화하기 위해 크게 타원형과 원형 두 가지 형상을 설정하였다. 해석을 위해 대상 Site 는 멕시코만(Gulf of Mexico)로 선정하였고 대상 플랫폼은 해상풍력발전기설치선(WTIV)을 선택하였다. 상용프로그램인 ANSYS Workbench 를 사용하여 최적설계를 진행하였다. 본 연구결과는 다양한 해양구조물의 홀 형상설계에 적용될 수 있다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.87-92
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• 2003

Generally, in jack up rig design for harsh environment, its leg height is a major factor for achieving a sufficient serviceability & operability in terms of the worst environment and the workable depth. Due to difficulties in constructing such a high-slender leg, inaccessibility of yard fabrication equipment, etc. the construction of Jack up rig fur harsh deep sea has not been common. Method using heavy crawler crane, fabrication tower or extension by the floating crane vessel is still conventional construction but, considering high cost fur mobilizing heavy lift vessel (HLV) or additional marine work for implementing preload / full height test at sea, the ground-base construction is much advantageous. Air skidding method (ASM hereafter) is ground-based construction methodology, newly developed due to such requests. ASM could also be extended to similar engineering fields. This paper presents the operating sequence, design parameters and procedure which were verified through successful operation at the end of May 2002.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제12권1호
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• pp.241-257
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• 2020

The rapid proliferation of oil/gas drilling and wind turbine installations with jack-up rig-formed structures increases structural safety requirements, due to the greater risks of operational collisions during use of these structures. Therefore, current industrial practices and regulations have tended to increase the required accidental collision design loads (impact energies) for jack-up rigs. However, the existing simplified design approach tends to be limited to the design and prediction of local members due to the difficulty in applying the increased uniform impact energy to a brace member without regard for the member's position. It is therefore necessary to define accidental load estimation in terms of a reasonable collision scenario and its application to the structural response analysis. We found by a collision probabilistic approach that the kinetic energy ranged from a minimum of 9 MJ to a maximum 1049 MJ. Only 6% of these values are less than the 35 MJ recommendation of DNV-GL (2013). This study assumed and applied a representative design load of 196.2 MN for an impact load of 20,000 tons. Based on this design load, the detailed design of a leg structure was numerically verified via an FE analysis comprising three categories: linear analysis, buckling analysis and progressive collapse analysis. Based on the numerical results from this analysis, it was possible to predict the collapse mode and position of each member in relation to the collision load. This study provided a collision strength assessment between attendant vessels and a jack-up rig based on probabilistic collision scenarios and nonlinear structural analysis. The numerical results of this study also afforded reasonable evaluation criteria and specific evaluation procedures.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.601-609
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• 2022

잭업드릴링 리그는 해양 석유와 가스 탐사 산업에서 널리 사용되는 모바일 해양 플랫폼이다. 그것은 시추 및 생산을 위한 캔틸레버 시추 장치가 있는 독립적인 3개의 다리가 있는 자체 승강식 장치이다. 전형적인 잭업리그는 삼각형 선체, 타워형 데릭, 캔틸레버, 잭케이스, 거주구와 다리로 구성되며 여기에는 스퍼드캔 구조, 개방형 트러스, X-교차 구조로 구성된다. 일반적으로 잭업리그는 수심 130m~170m에서만 운용이 되고 있다. 최근 들어 개발 유정이 심해로 이동하면서, 깊은 수심과 가혹한 환경조건을 만족해야 한다. 리그의 작업 상태에서 모든 정적, 동적 하중은 레그(Leg)를 통해서 지탱되는 특징이 있다. 이러한 리그의 중요한 이슈는 순간적으로 큰 충격에너지를 발생시키는 충돌에 대한 레그의 안전성이다. 본 연구에서는 LS-Dyna 프로그램을 이용하여 DNV 선급에서 규정하고 있는 충돌에너지 35MJ 요구사항에 대한 수치해석 및 검증을 수행하였다. 충돌 선박은 배수량 7,500톤 작업 지원선을 사용하였고, 5가지 충돌조건을 선정하였다. 해석결과로부터 모든 충돌조건은 선급 기준을 만족하지 못한다. 코드 방향 충돌조건은 충돌에너지 15MJ, 브레이스 충돌조건은 6MJ이 합리적이다. 따라서 충돌시나리오에 따른 합리적인 충돌에너지 기준의 제정이 필요로 하다.

• 한국해양공학회지
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• 제28권5호
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• pp.371-377
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• 2014

In this study, the hydrodynamic characteristics of various types of jack-up legs for a wind turbine installation vessel were analyzed. Using the modified Morison equation, the wave and current excitation forces on the jack-up legs were calculated. A modal analysis was performed to predict the dynamic responses for various types of jack-up legs. The Newmark-beta time integration scheme was used to solve the equation of motion in waves in the time domain. The maximum displacement and maximum bending stress were computed for four different types of legs, and their results were compared to select an optimum leg type. Finally, a six-leg jack-up rig with the selected optimal legs was modeled, and its natural period and hydrodynamic behaviors were evaluated.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권2호
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• pp.288-300
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• 2015

Since the first jack-up was built, jackups have become the most popular type of mobile offshore drilling unit (MODU) for offshore exploration and development purposes in shallow water. The most pivotal component of the jack-up unit is the leg, which can directly affect the global performance of the unit. In this paper, an investigation into extending the length of the jack up leg is carried out in order to study the enhancement of the rig capability to drill in deeper water approaching the range of the Semisubmersible Drilling Unit (SSDU) (300-1000ft). A study of the performance of a deep-water jack-up unit is performed with different leg lengths. Typical leg scantling dimensions and identical external loads are assigned, and then a detailed Finite Element Analysis (FEA) model is created in order to simulate the jack-up leg unit's structural behavior. A Multi-point Constraint (MPC) element together with the spring element is used to deal with the boundary conditions. Finally, a comparative analysis for five leg lengths is carried out to illustrate their performance, including the ultimate static strength, and weight.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권1호
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• pp.103-113
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• 2020

잭업 드릴링 리그 (Jack-up drilling rigs)는 해양자원개발 분야 중 석유 및 가스 탐사 산업에서 널리 사용되는 대표적인 해양구조물이다. 이러한 잭업 구조물은 대체로 얕은 수심에서 사용하도록 설계되었지만 에너지 산업의 추세로 대수심 및 가혹한 환경 조건에서도 사용이 가능한 설계가 요구되고 있다. 이러한 잭업구조물의 운영환경 확장에 따라서 과도한 설계를 최소화하고 신뢰성 반영된 설계법이 요구되었다. 기존의 해양구조물 산업에서 잭업 구조물의 설계법은 사용(혹은 허용)응력 설계 (WSD: Working (or Allowable) Stress Design) 방법을 사용하여 설계가 되고 있었다. 이러한 설치환경변화에 따라서 충분한 신뢰성을 확보가 가능한 하중 및 저항계수 (LRFD: Load and Resistance Factored Design) 방법을 최근 개발되었고 규정화가 되었다. LRFD 방법은 통계적 기반으로 한 한계상태설계 개념으로 잭업구조물의 구성구조부재의 하중과 전산수치해석을 이용한 강도의 불확성을 하중 및 저항 계수로 표현하는 설계법이다. 개발된 LRFD 방법은 실제 잭업구조물 설계의 적합성 판단을 위하여 기존의 WSD 방법과의 정량적인 비교 분석이 반드시 필요하다. 따라서 본 연구는 기존의 WSD와 LRFD 방법으로 이용하여 실 잭업 구조물의 레그 구조를 대상으로 상용유한요소해석코드를 이용하여 정량적인 UC (Unity Check)값을 기반으로 비교 분석하였다. 분석된 결과로 다양한 환경하중조건 하에서 LRFD 방법을 사용하여 잭업구조물의 레그(Leg) 설계에서 상당히 합리적인 UC 값을 가지고 기존 대표적인 WSD기법 중에 하나인 API-RP 코드 대비 약 31 % 차이가 분석되었다. 따라서 LRFD 설계 방법이 WSD 방법에 비해 구조 최적화 및 합리적인 설계에 더 유리하다는 것을 확인할 수 있었다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제4권4호
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• pp.263-278
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• 2014

The spudcan requires the suitable design considering the soil, platform, and environmental conditions. Its shape needs to be designed to secure sufficient reaction of soil so that it can prevent overturning accidents. Its shape also has to minimize the installation and extraction time. Even in the same soil condition, the reaction of soil may be different depending on the shape of spud can, mainly the slope of top and bottom plates. Therefore, in this study, the relation between the slope of plates and the reaction of soil with and without water jetting is analyzed to better understand their interactions and correlations. For the investigation, a wind turbine installation jack-up rig (WTIJ) is selected as the target platform and the Gulf of Mexico is considered as the target site. A multi layered (sand overlying two clays) soil profile is applied as the assumed soil condition and the soil-structure interaction (SSI) analysis is performed by using ANSYS to analyze the effect of the slope change of the bottom plate and water jetting on the reaction of soil. This kind of investigation and simulation is needed to develop optimal and smart spudcan with water-jetting control in the future.