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문제 정의
- 복잡한 해양환경에서 발생하는 선박사고는 당시상황에 대한 정확한 데이터 수집의 어려움과 더불어 돌풍, 파도의 형태 등이 매우 불규칙하여 실제상황에 가깝게 모델링하고 해석하기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 다양한 바지선 사고 사례들 가운데 바지선의 구조변경이 계류력 변화에 미치는 영향을 분석하기 위해 실제 발생한 사고 바지선의 제원을 이용하고 환경 조건과 파의 형태는 수학적으로 모사하여 이론적 검증을 수행하는 형태로 연구를 수행하고자 하였다. 대상 바지선은 2010년 서해에서 높은 파도를 피해 피항한 상태에서 계류삭이 절단되어 해상으로 표류하였고 이후 암석에 좌초되어 침몰하였다.
- 본 연구에서는 바지선의 구조변경에 따른 계류안정성 변화를 비교하기 위해 단순한 헐의 형태를 가지는 바지선을 강 체의 부유체로 가정하였고 빠르고 효율적인 동역학 해석이 가능하도록 수치해석 모델을 개발하고자 하였다.(5-8) 해석 모델은 수치해석에 보편적으로 많이 사용하고 있는 매트랩(Matlab, MathWorks, U.
- 실해상의 환경적 조건은 정확한 계측이 어렵기 때문에 정확한 모델링 및 해석이 어렵고 사고시 객관적 판단이 어렵다. 본 연구에서는 이와 같이 실해상에서 일어난 바지선의 사고 사례를 이용하여 바지선의 구조변경이 계류력에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고자 하였다. 본 해석 결과를 요약하면 다음과 같다.
가설 설정
- 따라서 계류삭의 무게는 바지선의 운동을 해석할 때 고려하지 않는다. (3) 계류삭은 이미 충분히 늘어져있다고 가정하였으므로 계류삭이 해저와 바지선을 직선으로 연결되어 있다고 가정하고, 그 기울기와 늘어난 길이를 이용하여 계류삭에 걸리는 장력을 계산하였다.
- 본 연구에서는 비교 해석의 목적에 맞도록 파도의 형상을 단순화하였다. 따라서 파도를 주기적인 너울성 파도로 가정하고 앞 절에서 묘사된 Fig. 6과 같이 정현파를 기본 파형으로 설정하였다.
- 바지선에 작용하는 풍압력 및 조류력은 유체저항력으로 바람과 조류의 세기가 일정하다는 가정을 적용하여 계산하였다(9). 풍압력 Dw는 다음과 같이 정의된다.
- 바지선의 계류상태를 가정하면 바지선은 풍향 및 조류의 방향에 대해 일직선상에 위치하게 된다. 그리고 좌우동요가 다른 방향의 운동에 비해 크지 않다고 가정하면 바지선의 계류 해석 모델을 2차원으로 간략화 할 수 있다.
- 해석 대상으로 한 계류 모델은 파향에 평행으로 전후단 대칭 1점 계류된 바지선 부체(floating body)이며, 모델링시 다음과 같은 기본 가정을 설정하였다. 첫째, 바지선은 선체의 변형이 없는 강체로 가정한다. 둘째, 계류삭의 유체력과 수중 무게는 무시하고 부체에 작용하는 외력은 풍력, 중력, 항력, 계류력 및 파력을 고려한다.
- 해석 대상으로 한 계류 모델은 파향에 평행으로 전후단 대칭 1점 계류된 바지선 부체(floating body)이며, 모델링시 다음과 같은 기본 가정을 설정하였다. 첫째, 바지선은 선체의 변형이 없는 강체로 가정한다.
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