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H-CSR 기반 유조선 종강도 부재의 설계 자동화 알고리즘 개발
Development of an Automated Design Algorithm for the Longitudinal Members of Oil Tankers based on H-CSR 원문보기

大韓造船學會 論文集 = Journal of the society of naval architects of korea, v.53 no.6, 2016년, pp.503 - 513  

박찬임 (국립목포대학교 대학원 조선해양공학과) ,  정솔 (국립목포대학교 대학원 조선해양공학과) ,  송하철 (국립목포대학교 조선해양공학과) ,  나승수 (국립목포대학교 조선해양공학과) ,  박민철 (국립목포대학교 대학원 조선해양공학과) ,  신상훈 (현대중공업 선박연구소) ,  이정렬 ((사)한국선급 IT융합연구팀)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to reduce the green-house gas exhaustion, International Maritime Organization (IMO) has been reinforcing carbon gas regulations. Due to the regulations, a lot of competitions for designing Eco ship in the shipbuilding industry are progressing now. It is faced with the necessity of reducing ...

주제어

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문제 정의

  • 이에, 본 논문에서는 유조선의 구획배치 자동화와 연동이 가능한 종강도 부재의 설계 자동화 알고리즘을 제시하기 위해 먼저 유조선의 보강재 형상에 대한 특성을 분석하여 중량을 감소시킬 수 있는 보강재 형상 결정 알고리즘을 개발한 후, 유조선 종강도 부재의 치수결정 알고리즘을 개발하고자 한다. 개발한 알고리즘을 115k 아프라막스(Aframax)와 초대형급 유조선(VLCC)을 대상으로 구조설계를 수행하여 그 유용성을 확인하고자 한다.
  • 기 개발된 구획배치 자동화 시스템과 연동하기 위한 종강도 부재의 설계 자동화 알고리즘을 개발하기 위해 115k~318k의 4척의 유조선(VLCC)을 대상으로 보강재 형상에 따른 항복강도 및 좌굴강도 영향도 조사, 재화중량별 적정 웨브 높이 제한, 적정 플랜지의 폭 제한에 대한 연구를 수행하였으며, 이를 통해 보강재의 형상 결정 알고리즘을 제안하고자 한다. 또한 TOPY industries LTD.
  • 본 논문에서 제안하는 종강도 부재의 설계 자동화 알고리즘을 토대로 한국 선급의 선체구조평가 소프트웨어인 Seatrust-Hullscan 시스템을 이용하여 실적선의 중앙부 형상을 토대로 구조설계를 수행하였으며, 이를 실적선의 정보와 비교 평가하여 알고리즘의 유용성을 확인하고자 한다. 이렇게 검증된 종강도 부재의 설계 자동화 알고리즘은 한국선급의 SeaTrust-HullScan의 부가 기능으로 추가하고자 한다.
  • 본 논문에서는 각종 협약 및 규정을 토대로 하여 통합공통구조규칙 기반 설계 프로그램 SeaTrust-HullScan을 이용한 종부재의 설계 자동화 알고리즘을 개발하였다. 개발한 알고리즘을 115k 아프라막스급 유조선과 318k 초대형급 유조선(VLCC)에 각각 적용하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 유조선은 판재와 보강재의 국부강도를 만족할 경우에 자연스럽게 종강도가 만족되기에 판과 보강재의 국부강도 평가 후에 검증 단계에서 종강도 평가가 실시된다. 본 연구에서는 이를 반영하여 종강도 부재의 설계자동화 알고리즘을 구성하고자 한다.
  • 이러한 연구의 목표는 구획배치 자동화와 구조설계 자동화를 연동하여 최적의 종강도 부재의 구조배치를 찾아 구조 경량화 효과를 극대화하는 것이며, 이에 대한 연구 (Lee, 2012; Jeong, 2013; Yun, 2014; Moon, 2015)는 국립목포대학교 구조실험실을 중심으로 꾸준히 수행되었다.
  • 이에, 본 논문에서는 T형 보강재에 대해 국부강도 만족하는 범위 내에서 단면적을 최소화시키는 보강재의 형상 결정 알고리즘에 대해서만 기술한다. T형 보강재의 형상을 결정하기 위해 Fig.
  • 이에, 본 논문에서는 유조선의 구획배치 자동화와 연동이 가능한 종강도 부재의 설계 자동화 알고리즘을 제시하기 위해 먼저 유조선의 보강재 형상에 대한 특성을 분석하여 중량을 감소시킬 수 있는 보강재 형상 결정 알고리즘을 개발한 후, 유조선 종강도 부재의 치수결정 알고리즘을 개발하고자 한다. 개발한 알고리즘을 115k 아프라막스(Aframax)와 초대형급 유조선(VLCC)을 대상으로 구조설계를 수행하여 그 유용성을 확인하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고연비 선박의 개발을 위해 필요한 것은 무엇인가 고연비 선박의 개발을 위해 저항성능이 좋은 선형, 효율이 좋은 엔진뿐만 아니라 최적구획배치 및 구조설계를 통한 구조 경량화 연계의 필요성이 점증되고 있다.
국제해사기구에서 국제사회의 온실가스 저감 노력에 부응하여 탄소가스 규제를 논의하고 있는데 이건 무엇의 원인이 되었는가 국제해사기구(IMO)는 국제사회의 온실가스 저감 노력에 부응하여 선박의 탄소가스 규제를 논의하고 있다. 이는 지구환경변화를 막기 위한 온실가스 규제에서 비롯되었으나 해운산업에 있어서는 고연비화 경쟁을 촉발하는 원인이 되고 있다.
유조선의 종강도 평가는 언제 실시되는가 유조선은 판재와 보강재의 국부강도를 만족할 경우에 자연스럽게 종강도가 만족되기에 판과 보강재의 국부강도 평가 후에 검증 단계에서 종강도 평가가 실시된다. 본 연구에서는 이를 반영하여 종강도 부재의 설계자동화 알고리즘을 구성하고자 한다.
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참고문헌 (16)

  1. Byeon, S.H., 2014. A study on comparison of ship structural designs between CSR and CSR-H. Master's Thesis. Pusan National University. 

  2. Byun, Y.C. Lee, K.Y. & Lee, K.H., 1997. A study on the expert system to support compartment arrangement in preliminary ship design. Proceedings of the Annual Autumn Meeting, SNAK, Seoul, 13-14 November 1997, pp.79-82. 

  3. Han, S.N. & Lee, K.Y., 2000. A study on the optimum compartment layout design for the naval ship. Proceedings of the Annual Autumn Meeting, SNAK, Ulsan, 9-10 November 2000, pp.74-79. 

  4. Han, S.N. Lee, K.Y. & Roh, M.I., 2001. A Study on the Optimal Facility Layout Design Using an Improved Genetic Algorithm. International Journal of CAD/CAM, 6(3), pp.174-183. 

  5. International Association of Classification Societies, 2012. Common Structural Rules for Doulbe Hull Oil Tankers. [Online] (Update July 2012) Available at: http://www.iacs.org.uk [Accessed May 2016]. 

  6. International Association of Classification Societies(IACS), 2015. Common Structural Rules for bulk carriers and oil tankers. [Online] (Update January 2015) Available at: http://www.iacs.org.uk/ [Accessed May 2016]. 

  7. Jeong, S., 2013. Development of optimization system for compartment arrangement of aframax oil tanker. Master's Thesis. Mokpo National University. 

  8. Jo, Y.C., 2010. Optimum structural design system for double hull oil tanker based on elementary plate panel considering common structural rules. Ph.D. Thesis. Dissertation Seoul National University. 

  9. Lee, K.H. & Lee, K.Y., 1996. Knowledge-based approach to a compartment division design of double hull tanker. Proceedings of the Annual Spring Meeting, pp.29-32. 

  10. Lee, K.H., 2012. Development of automated algorithm for compartment arrangement of aframax oil tanker for ship structural design. Master's Thesis. Mokpo National University. 

  11. Na, S.S., 2005. Development of a Multi-objective Function Method Based on Pareto Optimal Point. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 42(2), pp.175-182. 

  12. Moon, S.C., 2015. Development of the Structural Design Algorithm according to compartment of arrangement based on H-CSR. Master's Thesis. Mokpo National University. 

  13. Shin, S.H. Song, H.C. & Jang, C.D., 2006. Optimum Structural Design of Tankers Using Multi-objective Optimization Technique. Ships and Offshore Structures, 1(3), pp.213-219. 

  14. Song, H.C. Na, S.S. Jeong, S, Youn, G.E. Lee, J.R. Lee, H.G. & Park, H.G., 2013. Development of optimization system for compartment arrangement of oil tanker. Joint Conference of the Korean Association of Ocean Science and Technology Societies, Jeju, 23-25 May 2013, pp.967-972. 

  15. Sung, C.H. & Lee, S.K., 2015. Comparison Analysis on Requirement of Structural Members by Application of Harmonized Common Structural Rules. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 52(3), pp. 265-274. 

  16. Yun, G.E., 2014. Development of automated optimization system for compartment arrangement of bulk carrier. Master's Thesis. Mokpo National University. 

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