KR 웹진 191호

1. 서 론

 KR은 24,000 TEU Class 초대형 컨테이너선에 대한 자체 연구를 통해 구조강도 통합 기술서비스(전선구조해석, 스펙트랄 피로해석, 휘핑해석, 스프링잉 해석)를 제공할 수 있는 기술력을 확보하였습니다.

 

2. 운동해석 및 하중생성

 본 대상 선박은 KR SeaTrust ISTAS Lomos3D를 이용하여 운동해석 및 통계해석을 수행하였고, KR SeaTrust ISTAS LoadGen3D를 이용하여 주요 하중인자(이후 DLP)가 고려된 설계파를 전선구조 모델에 Mapping 하였습니다.

 KR의 "선급 및 강선규칙 적용지침, 3편 부록 3-2 직접강도평가에 관한 지침,"(이후 KR 부록 3-2)에 따라 선체운동 및 파랑하중 계산을 수행하였으며, IACS 북대서양 wave data를 사용한 장기해석을 통해 설계하중을 수치 해석적으로 산정하였습니다.

 직접구조해석은 선박이 그 수명 동안 조우할 수 있는 가장 큰 설계하중을 기준으로 수행하였으며, 이때 "KR 부록 3-2"에 따른 DLP를 고려하여 수행하였습니다. 이러한 과정을 통하여 향후 선주 및 조선소에 초대형 컨테이너선박의 운동해석 및 통계해석 기술 서비스를 제공할 수 있게 되었습니다.
 

 

3. 항복 및 좌굴, 스펙트랄 피로해석

 초대형 컨테이너선박에 대한 파랑하중 직접구조해석 기법을 통하여, 전선구조에 대한 항복 및 좌굴강도 평가를 수행하여 구조 안전성을 평가하였습니다. 또한, 스펙트랄 피로해석의 평가 대상 부재는 전선구조를 통해 식별된 기하학적 불연속에 의한 응력집중 부를 screening 하여 대상으로 산정하였고, 파랑빈도자료(wave scatter diagram)의 각 해상상태를 고려한 장기피로 손상도를 계산하여 수행하였습니다. 이러한 전 과정을 통해 향후 선주 및 조선소에 초대형 컨테이너 선박의 구조 안전성 평가 기술 서비스를 제공할 수 있게 되었습니다.
  

       

 

 

 

 

 

 

4. 휘핑 해석

 휘핑은 슬래밍과 같은 충격하중이 선박에 작용하여 발생하는 진동 응답으로 큰 슬래밍 하중이 유발될 수 있는 빠른 속도 및 선수미 형상 등의 특성을 가지는 선박에 대하여 평가가 필요합니다.

 휘핑 해석은 KR의 "휘핑을 고려한 컨테이너선의 강도평가 지침"에 따라 검토되었습니다.

 휘핑 해석은 초대형 컨테이너선박의 슬래밍에 의한 휘핑 영향도를 평가하기 위하여 슬래밍이 유발될 수 있는 극한치에 가장 큰 기여를 하는 단기 해상상태를 구합니다. 파랑 스펙트럼으로부터 불규칙 파를 생성하여 시간 영역에서 유체-구조 연성해석을 하였고, 이를 통해 슬래밍에 의한 휘핑응답이 포함된 종굽힘 모멘트의 시계열 데이터를 계산하였습니다. 이와 같은 설계해상상태법을 이용하여 향후 선주 및 조선소에 초대형 컨테이선에 대한 휘핑 응답을 평가하는 기술 서비스를 제공할 수 있게 되었습니다.
 

 

5. 스프링잉 해석

 스프링잉은 파랑하중과 선체 거더의 공진으로 인해 발생하는 것으로 낮은 선체 거더 고유진동수를 가지는 세장비가 큰 선박 또는 대형선박의 경우 검토가 필요합니다.
 스프링잉 해석은 스펙트랄 피로해석에 추가하여 수행하였으며, KR의 "스프링잉을 고려한 피로강도 평가 지침"에 따라 검토되었습니다.

 KR의 "스프링잉을 고려한 피로강도 평가 지침"은 아래 그림과 같이 고속 세장형 선박 및 저속 비대 선박의 유탄성 특성을 고려할 수 있는 지침서이며, 대상 선박의 특성에 따른 해석절차의 차별성을 제시하고 있습니다.

 초대형 컨테이너선의 경우, 고속 세장선의 유탄성 특성을 고려한 절차에 따라 스프링잉 해석을 수행하였고, 스펙트랄 피로해석이 수행된 대상 구조부재에 대하여 스프링잉이 고려된 피로해석을 추가로 수행하여 대상 선박의 피로 강도를 평가하는 기술 서비스를 제공할 수 있게 되었습니다.