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문제 정의
- 따라서 파랑 분포 표와 더불어 시뮬레이션에 실시간으로 변형된 길이와 강성을 반영하는 과정과 방법에 대하여 논의하였다. 두 번째로 크리프 현상이 부유체의 모션 응답에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 크리프 현상은 섬유로프의 길이와 강성의 변화를 야기하게 되는데, 이것은 초기 계류 시스템의 특성을 변화시키고 시간이 지나면서 거동 응답에 영향을 미치게 된다.
- 이 문제를 해결하기 위해 ABS (2011)는 해상상태의 거칠기에 따른 세 가지 경우와 더불어 태풍이 발생하였을 때의 동적 강성을 제시하였고, 이 때 가장 큰 동적 강성값을 사용하는 것이 보수적인 접근법이라 제안하였다. 따라서 본 연구에서는 섬유로프의 동적 강성이 가장 큰 경우에서 해석을 진행하였다.
- 크리프 현상은 섬유로프의 길이와 강성의 변화를 야기하게 되는데, 이것은 초기 계류 시스템의 특성을 변화시키고 시간이 지나면서 거동 응답에 영향을 미치게 된다. 따라서 크리프 현상이 발생하였을 경우와 발생하지 않았을 경우의 운동응답과 계류선에 작용하는 장력을 비교하여 크리프 현상의 영향을 정량적으로 조사하였고 크리프에 가장 치명적인 영향을 미치는 변수가 무엇인지 알아보았다.
- 해양 석유가스 개발용 플랫폼의 경우 한 사이트에서 오랜 기간 작업을 해야 하는 특성 때문에 계류시스템의 설계에 있어 해당 사이트의 파랑 분포표(wave scatter diagram)를 반영해야한다. 따라서 파랑 분포 표와 더불어 시뮬레이션에 실시간으로 변형된 길이와 강성을 반영하는 과정과 방법에 대하여 논의하였다. 두 번째로 크리프 현상이 부유체의 모션 응답에 미치는 영향에 대해 연구하였다.
- 본 논문은 섬유로프의 크리프 현상을 고려한 설계방안을 제시하기 위하여 두 가지 방법으로 연구를 수행하였다. 첫 번째는, HMPE 로프를 사용할 때 실제 크리프 현상을 시간영역 시뮬레이션에 반영하는 과정 및 방법을 제시하였다.
- HMPE 로프는 Polyester 로프와 비교하여 동일한 파단 강도를 갖는 경우 작은 직경과 무게를 갖는다는 장점이 있지만, 강성이 매우 크고 크리프의 발생이 크다는 단점을 가지고 있다. 본 연구는 크리프 현상의 영향을 관찰하기 위해 HMPE 로프를 대상으로 크리프 현상의 영향을 연구하였다. Fig.
- 자유수면에 떠 있는 부유체의 운동을 해석하는 방법으로 경계요소법(boundary element method)을 사용하였으며, 이 방법은 문제의 해석해와 함께 많은 선행 연구 결과가 있어 가장 널리 쓰이고 있는 방법이다. 본 연구에서는 부유체의 경계치 문제를 푸는 프로그램인 Ansys AQWA를 이용하여 거동을 해석하였다.
- 본 연구에서는 브라질의 Campos Basin 해역의 환경조건을 대상으로 개발된 해석과정을 검증하였다 (Zhang, et al., 2013). 이 지역의 수심은 100~2,000m로 다양하게 분포하며, 특히 HMPE 로프가 설치되는 수심에서의 연 평균 수온이 10 ~ 20℃로 분포하고 있기 때문에 온도에 따른 크리프의 차이를 관찰할 수 있다.
- 대상 해역의 파랑 분포 표에 대한 계류해석을 모두 수행하고 난 후 해당 사이트에서 설계 수명에 대한 실제 변화된 길이와 강성을 계산할 수 있다. 이 변화를 고려하지 않았을 때와 고려하였을 때의 비교를 통해 본 연구에서 크리프의 영향력을 알아보고자 한다. 계류해석의 결과 비교를 위해 해당 사이트의 설계조건에 해당하는 100년 재현주기 해양환경자료에 대해 계류해석을 수행하였고, 이는 Table 5에 나타내었으며, 여기서 gamma는 JONSWAP spectrum peak의 강도를 나타내며, Hs는 유의파고(significant wave height), Tp는 피크주기(peak period)를 의미한다.
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