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문제 정의
- 국내에서 건조된바 있는 FPSO에 설치된 방화/방폭벽을 대상으로 고온 물성치의 변화가 방폭 능력의 변화에 미치는 영향을 고찰하여 보았다. FPSO 선체의 일부와 방폭벽을 모델의 범위로 간주하고, 10,000년 재현 주기에 상응하는 폭발 압력이 삼각형 파를 가진다고 가정하여 시간 영역 비선형 유한 요소 해석을 수행하였다.
- 파단 조건의 선택보다는 선택한 파단 조건에 대한 재료 상수를 정확하게 추정하는 것이 더욱 중요하다는 사실을 알 수 있었다. 본 논문의 제3편 (Choung et al., 2011c)에서는 EH-36강으로부터 제작된 다양한 노치를 가지는 환봉형 노치재 및 평활재의 인장 실험을 바탕으로, 전단 파단 모델의 재료 상수를 도출하기 위한 연구를 수행하였다. 실험이 실시되었던 시편에 대한 수치 해석을 수행하여 공칭 응력 - 공칭 변형률 선도를 실험 결과와 비교한 결과 모든 시편에서 실험과 수치 해석이 일치함을 확인할 수 있었다.
- 즉 온도 상승에 따른 탄성 계수, 항복 강도, 인장 강도의 변동성을 제시하고자 한다. 온도 상승에 따른 재료 물성치의 저하가 구조 강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 실선 FPSO에 사용되었던 방화/방폭벽(Blast wall) 을 대상으로 온도에 따른 방폭 능력의 변화를 검토하고자 한다.
- 이러한 이유로 본 논문에서는 다양한 조선용 및 해양플랜트용 강재를 대상으로 온도의 상승에 따른 기계적 물성치의 변화를 실험적 연구를 통하여 살펴보고자 한다. 즉 온도 상승에 따른 탄성 계수, 항복 강도, 인장 강도의 변동성을 제시하고자 한다.
- 선체에 작용하는 정수 굽힘 모멘트 및 자중 등도 고려하지 않았다. 이와 같이 단순한 해석 방법을 채택한 이유는 온도 변화에 따른 항복 강도 및 탄성 계수의 변화가 구조적 거동에 미치는 상대적 영향도를 관찰하기 위해서이다. 해석은 Abaqus.
- 이러한 이유로 본 논문에서는 다양한 조선용 및 해양플랜트용 강재를 대상으로 온도의 상승에 따른 기계적 물성치의 변화를 실험적 연구를 통하여 살펴보고자 한다. 즉 온도 상승에 따른 탄성 계수, 항복 강도, 인장 강도의 변동성을 제시하고자 한다. 온도 상승에 따른 재료 물성치의 저하가 구조 강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 실선 FPSO에 사용되었던 방화/방폭벽(Blast wall) 을 대상으로 온도에 따른 방폭 능력의 변화를 검토하고자 한다.
가설 설정
- 국내에서 건조된바 있는 FPSO에 설치된 방화/방폭벽을 대상으로 고온 물성치의 변화가 방폭 능력의 변화에 미치는 영향을 고찰하여 보았다. FPSO 선체의 일부와 방폭벽을 모델의 범위로 간주하고, 10,000년 재현 주기에 상응하는 폭발 압력이 삼각형 파를 가진다고 가정하여 시간 영역 비선형 유한 요소 해석을 수행하였다. 변위를 관찰한 결과 고온에서는 상온의 3배 이상의 변위가 발생하였으며, 부재의 대부분이 고온 항복 응력에 도달하였음을 확인할 수 있었다.
- 열하중을 부여하지 않고, 온도에 따른 물성치의 변화로 구현하지 않고, 시나리오별로 2번의 해석을 수행하였다. 따라서 본 해석에서 열응력은 발생하지 않는 것으로 가정하였다. 선체에 작용하는 정수 굽힘 모멘트 및 자중 등도 고려하지 않았다.
- 5의 선미부 평면 (a-b-c-d)과 선수부 평면 (e-f-g-h)이 완전 고정된 것으로 가정하였다. 또한 방화벽의 상부에 유틸리티 모듈과의 연결부 (Fig. 1의 i점)가 존재하는데 이 포인트가 모두 FPSO 길이 방향으로 고정되었다고 가정하였다. 방화벽에 작용하는 최대 압력은 1.
- 방화벽이 PFP (Passive fire protection) 등으로 인하여 고온에 노출되지 않은 상태에서 폭발 하중을 받는 경우 (LC1)와, PFP를 설치하지 않아서 600℃의 고온에 노출된 경우 (LC2)를 해석 케이스로 가정하였다. 이때 재료는 상온 초기 항복 강도 355 MPa로 가정하였으며, 600℃의 경우 Fig.
- 85 MPa를 적용하였다. 변형률 경화는 모두 없는 것으로 가정하였다. 탄성 계수도 상온 및 600℃에서 각각 206 GPa, 63.
- 본 해석 모델은 Fig. 5의 선미부 평면 (a-b-c-d)과 선수부 평면 (e-f-g-h)이 완전 고정된 것으로 가정하였다. 또한 방화벽의 상부에 유틸리티 모듈과의 연결부 (Fig.
- 방화벽이 PFP (Passive fire protection) 등으로 인하여 고온에 노출되지 않은 상태에서 폭발 하중을 받는 경우 (LC1)와, PFP를 설치하지 않아서 600℃의 고온에 노출된 경우 (LC2)를 해석 케이스로 가정하였다. 이때 재료는 상온 초기 항복 강도 355 MPa로 가정하였으며, 600℃의 경우 Fig. 3을 이용하여 166.85 MPa를 적용하였다. 변형률 경화는 모두 없는 것으로 가정하였다.
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