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유한요소해석을 이용한 해양 로딩암의 구조안전성 평가
Structural Safety Evaluation of Marine Loading Arm Using Finite Element Analysis 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.27 no.1 = no.110, 2013년, pp.43 - 50  

송창용 (목포대학교 해양시스템공학과) ,  최하영 (한국철도기술연구원) ,  심승환 (제일기술산업(주))

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a structural design review of a marine loading arm used for the fluid transfer of a liquid cargo from a ship or offshore plant. The marine loading arm is installed on a ship, offshore plant, or jetty in order to load or unload liquid cargo such as crude oil, liquefied natural gas...

주제어

#해양 로딩암   #유체 이송   #설계 하중조건   #작동 모드   #유한요소해석  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 해양 로딩암의 구조설계는 해양 로딩암의 설계, 제작, 설치 및 운용에 대한 규정인 OCIMF(Oil Company and international marine forum)에서 규정된 설계규정을 만족해야 하며, OCIMF 규정상에는 해양 로딩암의 설계하중 조건들이 정의되어져 있다(OCIMF, 1999). 본 논문에서는 100,000 DWT(Deadweight tonnage) 급 원유운반선의 원유 선적과 하역작업에 사용되는 해양 로딩암 설계와 관련하여 OCIMF에서 규정된 보관(Stored), 운전(Maneuvering), 연결(Connected), 비상분리(Emergency release), 유지보수(Maintenance), 정수압 시험(Hydrostatic test) 모드별 설계하중조건을 분석하고 구조해석을 위한 하중조건으로 정의한다. 유한요소해석(Finite element analysis, FEA)을 기반으로 각 모드별로 규정된 설계하중조건에 대해서 유한요소모델들을 생성하고 구조해석을 수행하여 구조설계 안전성을 평가한다.
  • 해양 로딩암의 구조성능을 평가하기 위해서 3장에서 기술된 해양 로딩암의 작동모드 형상과 설계하중 조건을 기반으로 유한요소해석을 수행하고 주요 구조부재에서의 사용 재료와 작동 모드 별 허용응력을 평가 한다. 본 논문에서는 100,000 WT급 원유운반선용 해양 로딩암의 초기 구조설계 형상에 대해서 Fig.4에 나타난 것과 같은 구조해석 프로세스를 적용하여 구조성능 평가를 수행하였다.
  • 본 논문에서는 선박 및 해양플랜트 운용과 관련되어 원유나 천연가스 등과 같은 액체화물 이송에 사용되는 해양 로딩암의 국산화 개발을 위하여 전산해석 기반 100,000DWT급 원유운반선용 해양 로딩암의 초기 구조설계를 검토하였다. 해양 로딩암의 구조 안전성 평가를 위해서는 OCIMF에서 규정된 보관, 운전, 연결, 비상분리, 유지보수 및 정수압 시험에 관련된 설계하중조건과 각 조건 별 허용응력 산정 및 평가방법에 대한 적절한 분석이 이루어져야함을 알 수 있다.
  • 본 논문에서는 선박 및 해양플랜트 운용과 관련되어 원유나 천연가스 등과 같은 액체화물 이송에 사용되는 해양 로딩암의 국산화 개발을 위한 구조설계를 검토한다. 본 연구에서 검토한 해양 로딩암의 초기 구조설계는 국내에 개발된 사례가 전무하기 때문에 해외의 해양기자재 주요 기업들의 설계 사례를 벤치마킹한 데이터를 사용하여 설계가 수행되었다.
  • 구조해석은 열해석과 마찬가지로 NASTRAN 프로그램을 이용하여 수행하였다. 본 연구에서는 해양 로딩암과 같이 기존의 구조해석과 관련된 연구사례가 미비하고 시험적 구조성능 검증이 용이하지 않은 대형 구조물의 구조해석을 위하여 해양 로딩암의 설계규정을 명시적으로 평가할 수 있는 해석적 방법의 구현을 검토하였다. 우선 Table 1과 Fig.
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
해양 로딩암은 무엇인가? 원유나 천연가스 등과 같은 액화상태의 화물은 화재나 폭발 등의 사고 위험성을 내재하고 있기 때문에 사용 목적지로의 안전한 이송은 매우 중요하다고 할 수 있다. 해양 로딩암(Marine loading arm)은 액화 화물의 선적이나 하역을 위해 사용되는 기자재로서 원유 운반선, 화학제품 운반선, LNG 운반선 등과 같은 선박과 해양 유전개발에 투입되는 해양플랜트 시설뿐만 아니라 부두에 설치되어 운용된다.
사용 목적지로의 해상 환경 상에서 액화 화물의 이송이 매우 중요한 이유는 무엇인가? 원유와 천연가스를 중심으로 한 해양 에너지 자원 개발의 가속화에 따라 해상 환경 상에서 액화 화물의 이송이 지속적으로 증가하고 있다. 원유나 천연가스 등과 같은 액화상태의 화물은 화재나 폭발 등의 사고 위험성을 내재하고 있기 때문에 사용 목적지로의 안전한 이송은 매우 중요하다고 할 수 있다. 해양 로딩암(Marine loading arm)은 액화 화물의 선적이나 하역을 위해 사용되는 기자재로서 원유 운반선, 화학제품 운반선, LNG 운반선 등과 같은 선박과 해양 유전개발에 투입되는 해양플랜트 시설뿐만 아니라 부두에 설치되어 운용된다.
해양 로딩암은 어디에 설치되어 운용되는가? 원유나 천연가스 등과 같은 액화상태의 화물은 화재나 폭발 등의 사고 위험성을 내재하고 있기 때문에 사용 목적지로의 안전한 이송은 매우 중요하다고 할 수 있다. 해양 로딩암(Marine loading arm)은 액화 화물의 선적이나 하역을 위해 사용되는 기자재로서 원유 운반선, 화학제품 운반선, LNG 운반선 등과 같은 선박과 해양 유전개발에 투입되는 해양플랜트 시설뿐만 아니라 부두에 설치되어 운용된다.
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참고문헌 (12)

  1. ASCE - American Society of Civil Engineers, 2005. Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures - ASCE7. ASCE, Virginia. 

  2. ASME - American Society of Mechanical Engineers, 2004. Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping Code Requirements. ASME, New York. 

  3. Choi, H.S., Do, C.H., Lee, S.K., 2012. Study on Parameters for Optimum Design of Integrated Subsea System. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 49(4), 340-349. 

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  4. FMC Technologies, 2005. Chiksan Marine Loading Arms. [Online] Available at: [Accessed 1 Oct. 2012]. 

  5. International Chamber of Shipping, 1996. International Safety Guide for Oil Tankers and Terminals (ISGOTT). Hyperion Books, New York. 

  6. Lee, K.Y., Choi, H.S., Lee, E.J., Yoon, T.S., 2011. Future Vision through NL Tensioner Technology Developmentand Domestic Equipment Fabrication. Journal of Ocean Engineering and Technology, 25(2), 127-133. 

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  7. MSC software, 2010. MSC.NASTRAN User's Manual. MSC software, California. 

  8. Kim, S.Y., Lee, D.M., Bae, J.H., Shin, S.C., Sul, C.H., 2009. Development of Bi-directional Triple-eccentric Type Butterfly Valve. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 46(5), 545-551. 

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  9. Kim, Y.J., Kim, Y.H., Woo, N.S., Kwon, J.K., 2011. Numerical Study for Development of Submerged Seawater Lift Pump. Journal of Ocean Engineering and Technology, 25(5), 21-26. 

  10. Ku, N.K., Lee, J.C., Roh, M.I., Hwang, J.H., Lee, K.Y., 2012. Multi-floor Layout for the Liquefaction Process Systems of LNG FPSO Using the Optimization Technique. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 49(1), 68-78. 

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  11. Oil Company and International Marine Forum (OCIMF), 1999. Design and Construction Specification for Marine Loading Arms. 3rd ed., Witherby & Co. Ltd., London. 

  12. Uniform Building Code(UBC), 1997. Vol. 2 Structural Design Requirements. International Council of Building Officials, Colorado. 

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