최근 지구온난화의 영향으로 지구가 불안정기에 접어들어 지구적 규모의 재해가 자주 발생하고 있는 가운데, 어떻게 하면 이러한 재해를 예방하고, 피해를 최소화 할 것인지에 대해 고려해 봐야 할 시점이다. 특히 거대지진에 의한 쓰나미의 발생을 경고하고 있는 상황이기 때문에 쓰나미에 의한 계류선박의 영향을 고려하는 것은 대단히 중요한 일이다. 또한 항내 계류선박의 장주기 동요에 동반하는 선체동요로 인하여 하역중지나 계류시설의 손상에 관한 문제가 보고되었다. 이러한 장주기 동요의 주요 발생 원인이 항내 장기주파와 계류선박의 고유주기가 일치하는 공진현상에 의한 것으로, 수조실험을 통해 공진현상의 계류선박에의 동요영향을 파악하였다. 그리고 쓰나미의 내습으로 인한 항만내 계류중인 선박의 거동에 대한 수치 시뮬레이션을 행하여 공진주기파를 고려한 선박운동에의 영향 및 계류하중을 실험적으로 평가한다.
최근 지구온난화의 영향으로 지구가 불안정기에 접어들어 지구적 규모의 재해가 자주 발생하고 있는 가운데, 어떻게 하면 이러한 재해를 예방하고, 피해를 최소화 할 것인지에 대해 고려해 봐야 할 시점이다. 특히 거대지진에 의한 쓰나미의 발생을 경고하고 있는 상황이기 때문에 쓰나미에 의한 계류선박의 영향을 고려하는 것은 대단히 중요한 일이다. 또한 항내 계류선박의 장주기 동요에 동반하는 선체동요로 인하여 하역중지나 계류시설의 손상에 관한 문제가 보고되었다. 이러한 장주기 동요의 주요 발생 원인이 항내 장기주파와 계류선박의 고유주기가 일치하는 공진현상에 의한 것으로, 수조실험을 통해 공진현상의 계류선박에의 동요영향을 파악하였다. 그리고 쓰나미의 내습으로 인한 항만내 계류중인 선박의 거동에 대한 수치 시뮬레이션을 행하여 공진주기파를 고려한 선박운동에의 영향 및 계류하중을 실험적으로 평가한다.
Recently, the earth scale disaster is occurring frequently. Under the effects of global warming, the weather has become unseasonable worldwide. Hence, the earth is experiencing unstable condition with many disasters such as storms and flood damages as well as earthquake. Therefore, it is necessary t...
Recently, the earth scale disaster is occurring frequently. Under the effects of global warming, the weather has become unseasonable worldwide. Hence, the earth is experiencing unstable condition with many disasters such as storms and flood damages as well as earthquake. Therefore, it is necessary to consider what we am do to prevent disasters. Consequently, recent warnings indicate that there is a potential risk of massive earthquakes. Consideration of the effects of tsunami to the moored ship is very important. Operational problems such as moored ship motions sometimes become remarkable with large amplitude and long periods in harbor. Moored ship motions may cause the breakage of mooring systems such as mooring lines, fenders or quay. Large and long period moored ship motions are caused by resonant effects. In this paper, the moored ship motions within a harbor by the large-scale tsunami and the effects on the motions and mooring loads with resonant effects are investigated by numerical simulations.
Recently, the earth scale disaster is occurring frequently. Under the effects of global warming, the weather has become unseasonable worldwide. Hence, the earth is experiencing unstable condition with many disasters such as storms and flood damages as well as earthquake. Therefore, it is necessary to consider what we am do to prevent disasters. Consequently, recent warnings indicate that there is a potential risk of massive earthquakes. Consideration of the effects of tsunami to the moored ship is very important. Operational problems such as moored ship motions sometimes become remarkable with large amplitude and long periods in harbor. Moored ship motions may cause the breakage of mooring systems such as mooring lines, fenders or quay. Large and long period moored ship motions are caused by resonant effects. In this paper, the moored ship motions within a harbor by the large-scale tsunami and the effects on the motions and mooring loads with resonant effects are investigated by numerical simulations.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 계류선박의 동요에 큰 영향을 미치 는 쓰나미의 공진주기파를 고려한 수치 시뮬레이션을 수행하 여, 그 결과를 통하여 궁극적으로는 쓰나미 발생시 항만 내 선 박의 안전 확보 및 예상되는 항만피해의 경감 대책 수립을 위 한 기초자료를 제공하고자 한다.
본 논문에서는 쓰나미의 공진주기파를 고려한 계류선박의 영향 및 계류하중을 평가하기 위해, 먼저 수조실험을 통해 공 진현상이 계류선박에 미치는 동요 영향을 확인하였다. 그리고 쓰나미 성분파의 추출 방법을 통한 동요 시뮬레이션을 통해, 공진주기파 포함여부에 따라 계류선박의 동요량, 계류삭 장력 및 방현재 변형량 등의 영향에 대해서 검토 및 평가하였다.
제안 방법
2) 쓰나미에 의해 Sway등에 큰 동요가 발생하고, 그것에 따 른 계류 시스템에도 과도한 하중이 작용하는 것을 수치 시 뮬레이션을 통해 알았다.
계류선박에 대한 수치 시뮬레이션을 이용하여 장주기 선체 운동과의 공진주기파를 포함하는 경우와 포함하지 않았을 때 의 계류선박 및 계류시스템에의 영향을 조사한다.
본 논문에서는 쓰나미의 공진주기파를 고려한 계류선박의 영향 및 계류하중을 평가하기 위해, 먼저 수조실험을 통해 공 진현상이 계류선박에 미치는 동요 영향을 확인하였다. 그리고 쓰나미 성분파의 추출 방법을 통한 동요 시뮬레이션을 통해, 공진주기파 포함여부에 따라 계류선박의 동요량, 계류삭 장력 및 방현재 변형량 등의 영향에 대해서 검토 및 평가하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다.
FFT에 의해 추출한 성분파를 전부 취급하 는 경우, 주파수 분해에 의해 실 파형에 없는 단주기 성분이 강조되어 장주기파의 초월 성분이 재현되지 못하는 경우가 있 다. 따라서 여기서는 역치파 진폭(Threshold wave height)을 설정하여, 선체에 작용하는 파랑 강제력이나 유속 산출에 이 용하는 성분파수(叫)를 한정하여 계산한다.
모형선이 Fig. 1과 같은 상태로 계류되어 있는 경우, 파 주 기별 Surge의 선체 동요량을 측정하여 공진현상의 발생확인 및 선체동요의 변화를 확인해 보았다. Surge에 대한 모형선의 고유주기는 5초로 사전관측되었으며, 파 주기별 선수 및 선미 의 최대변위 결과를 나타낸 것이 Table 1이다.
쓰나미에 의한 계류 선박의 시계열 해석을 위해 Fig. 4와 같 이 Sea Berth에 계류되어 있는 90, 000 D.W.T. 광석운반선을 대 상으로 검토했다. 대상 선박은 4기의 방현재 및 계류삭 16개로 계류되어 있는 상태로 계류삭의 초기장력은 각 lOton이다.
항내 장주기파와 계류선박의 고유주기가 일치하는 공진현 상에 의해 계류선박의 장주기 동요가 발생하여 계류시설의 손 상 뿐 아니라 하역중지, 항만가동률 저하 등의 문제가 보고되 고 있다. 이러한 공진현상에 의한 계류선박에의 동요영향을 파악하기 위해 수조실험을 행하였다.
대상 데이터
Fig. 3에 나타낸 수위 변동 및 유속의 시계열을 대상 선체 중심위치(좌표원점에 있어서 데이터로 한다. 먼저, FFT에 의 한 성분파로 추출한다.
광석운반선을 대 상으로 검토했다. 대상 선박은 4기의 방현재 및 계류삭 16개로 계류되어 있는 상태로 계류삭의 초기장력은 각 lOton이다. Table 2는 계류삭의 특성으로 파단하중은 127 ton이며, 사용하 중을 42.
본 연구에서는 역치파 진폭을 5cm 및 2cm로 설정하며, 이 때 추출되는 성분파수 如는 21개 및 37개가 된다. 이는 장주 기 선체동요의 공진성분을 포함하는 경우와 포함하지 않는 경 우로 구분하여 평가할 수 있도록 역치파 진폭을 적의 조절하 여 설정한 것이다.
성능/효과
1) 모형선의 고유주기와 일치하는 파주기에서 공진현상이 발 생하여, 공진현상이 발생하지 않는 경우보다 수배의 선체 동요가 발생하는 것을 수조실험을 통해 확인하였다.
3) 장주기 동요의 발생원인 되는 공진현상을 고려한 경우, 고 려하지 않았을 때보다 큰 선체 동요량의 발생 및 계류하중 이 작용하는 것을 알았다.
4) 쓰나미의 공진현상에 의해 계류 시스템에 과도한 하중이 작용, 계류시스템 및 선체 손상에 따른 계류 선박에 의한 기름 유출 등 항만내 피해 발생의 가능성이 존재한다.
3은 대상 부두의 선체 중심위치 근방에 있어서의 쓰나미의 수위변동 및 유속의 시계 열 계산 결과이다. 또한 수위변동 스펙트럼 분석 결과를 통해 수 분 정도의 성분파가 포함되어 있다는 것을 알 수 있다.
Surge에 대한 모형선의 고유주기는 5초로 사전관측되었으며, 파 주기별 선수 및 선미 의 최대변위 결과를 나타낸 것이 Table 1이다. 모형선의 고유 주기와 일치하는 파주기(5초)에서 모형선의 공진현상이 발생 하여 선수방향으로 최대 25cm, 선미방향으로 20cm가 움직이 는 것을 확인하였다. 이는 공진현상이 없는 경우와 비교해 수 배의 선체동요가 발생한다는 것을 의미한다.
참고문헌 (5)
조익순(2005), '쓰나미에 의한 계류 선박의 동적 동요 해석에 관한 연구', 한국항해항만학회지, 제29권 8호, pp.661-666
Kubo, M. and Sakakibara, S.(1999), 'A Study on Time Domain Analysis of Moored Ship Motion Considering Harbor Oscillations, Proceeding of the 9th International Offshore and Polar Engineering', ISOPE, pp.574-581
Kubo, M., Cho, I. S., Sakakibara, S., Kobayashi, E. and Koshimura, S.(2005), 'The Influence of Tsunamis on Moored Ships and Ports, International Journal of Navigation and Port Research', Vol.29, No.4, pp.319-325
The Overseas Coastal Area Development Institute of Japan (2002) , Technical Standards and Commentaries for Port and Harbor Facilities in Japan, pp.24-25
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