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해양플랜트 지원선 크레인 HILS (Hardware-In-the-Loop Simulation) 구축 연구 원문보기

大韓造船學會誌 = Bulletin of the society of naval architects of korea, v.52 no.4, 2015년, pp.31 - 36  

차주환 (목포대학교) ,  하솔 (목포대학교) ,  노명일 (서울대학교) ,  함승호 (서울대학교) ,  조로만 (서울대학교)

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 다음 절에서는 해양플랜트 지원선 크레인 HILS 구축 기반 기술과 이에 대한 적용 사례를 소개한다.
  • 한편, 제어 시스템과 HIL simulator 간 정보 교환을 위해서는 시스템 통합이 필요하다. 본 연구에서는 PLC에서 제공하는 COM(component object model)을 사용하여 PLC와 개발된 프로그램 간 정보 교환이 가능한 인터페이스를 개발하였다.
  • 이상에서 해양플랜트 지원선 크레인 HILS 구축을 위한 기반 기술에 대해 살펴보았다. 다음 절에서는 설명한 기반 기술의 적용 사례에 대해 설명한다.

가설 설정

  • 13에는 실제 대상 지원선 및 심해저 장비의 이미지와 이를 시뮬레이션을 위해 단순화시킨 모델을 나타내었다. 지원선은 박스 형태의 바아지로 가정하였고, 크레인은 2개의 body로 구성된 것으로 가정하였다. 이와 같은 HIL simulator를 모사하기 위해서 다물체계 동역학과 부유체의 운동 해석 기능이 동시에 필요하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
해양플랜트 지원선이란? 해양플랜트 지원선은 Fig. 1과 같이 해양에서의 석유, 가스 시추 및 해양플랜트의 이동, 설치, 운용 및 유지보수, 해체 등의 해양작업을 지원하는 선박이다. 해양플랜트의 발주 및 운용 증가에 따라 해양플랜트 지원선의 수요가 점차 확대되고 있으며, 평균적으로 시추선 1기당 3~5척의 해양플랜트 지원선을 필요로 한다.
해양플랜트 지원선 크레인의 기능은? 해양플랜트의 발주 및 운용 증가에 따라 해양플랜트 지원선의 수요가 점차 확대되고 있으며, 평균적으로 시추선 1기당 3~5척의 해양플랜트 지원선을 필요로 한다. 이 중 해양플랜트 지원선 크레인은 해양플랜트의 설치, 유지보수 작업을 수행하고 관련 부품의 이송 및 하역을 위해 운용되며, 효율적이고 정밀한 작업을 수행하기 위한 제어 기술이 중요하다.
HILS방법이 널리 사용되고 있는 이유는? 해양플랜트 지원선 크레인의 작업성 및 안전성을 평가하기 위해서는 제어기 하드웨어에 대한 면밀한 검증을 진행하여 기능 검증 및 최적화를 수행해야 하나, 실제 해양플랜트 지원선에 탑재한 후 해양 환경에서 검증 작업을 수행하기에는 시간과 비용의 제약이 크다. 따라서 제어기 하드웨어와 가상의 해양 환경 및 물리 현상을 접목한 시뮬레이션을 통해 기능과 성능을 검증 및 평가하는 방법이 널리 사용되고 있으며, 이를 HILS(Hardware-In-the-Loop Simulation)라고 한다.
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참고문헌 (9)

  1. Lee, CH, Cha, JH, Park, JH, Kim, EK [Development of an Operation Simulator Prototype for Hardware-in-the-Loop Simulation of a Crane on an Offshore Support Vessel] (2015) 

  2. Ham, SH, Roh, MI, Kim, KS, Zhao, L, Ha, S [Integrated simulation framework based on multibody dynamics, realistic visualization, and hardware for shipbuilding production and offshore installation] (2015) 

  3. Ham, SH, Roh, MI, Zhao, L. Ha, S [Ship motion simulation in integrated environment of physics-based analysis, virtual reality, and motion platform] (2015) 

  4. Ham, SH, Roh, MI, Zhao, L, Li, X, [Collaborative simulation of the block turn-over operation based on multibody system dynamics and virtual reality] (2015) 

  5. 차주환, 구남국, 박광필, 이규열 [부유체 위에서 회전하는 시스템의 다물체계 동역학 기반 운동방정식 구성] (2010) 

  6. 차주환, 박광필, 구남국, 이규열 [연성된 과대 경사 각도를 고려한 부유식 구조물의 비선형 유체정역학 힘과 자세 계산] (2010) 

  7. 차주환, 오승환 [해양플랜트지원선 기자재 운용 시뮬레이터 구축 및 응용 분야 소개] (2013) 

  8. 함승호, 김기수, 조로만, 이성, 노명일, 하솔 [물리 기반 해석-가상 현실-하드웨어 통합 시뮬레이션 기술 개발] (2015) 

  9. 함승호, 노명일, 이성, 조로만 [조선 해양 분야 적용을 위한 해석, 하드웨어 및 가시화 기반의 실시간 시뮬레이션 방법] (2015) 

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