컨테이너를 이용한 위험물의 해상운송이 증가함에 따라 적재불량으로 인한 위험물의 누설 등으로 선박에서 화재사고가 발생하고 있다. 한편, IMO(MSC.93)에서는 2016년 1월 1일 이후 건조되는 개방갑판상에 컨테이너를 5단 이상 적재하도록 된 모든 선박은 물분무창(Water Mist Lance, WML)이라는 소화장치를 선박에 의무적으로 비치하도록 규정하였다. 본 연구에서는 LS-DYNA를 이용하여 최적의 첨단곡률반경을 가지는 WML을 설계하기 위한 수치해석을 수행하였다. 첨단부분의 길이가 10 mm, 15 mm, 20 mm인 3가지 모델에 대한 해석결과 길이가 15 mm인 경우만 컨테이너 벽면을 관통하고, WML의 첨단부분에 손상을 일으키지 않는 결과를 나타내었다. 향후, 본 연구결과를 바탕으로 테스트용 WML를 제작하여 성능실험을 할 계획이며, 문제점은 지속적으로 개선해 나갈 것이다.
컨테이너를 이용한 위험물의 해상운송이 증가함에 따라 적재불량으로 인한 위험물의 누설 등으로 선박에서 화재사고가 발생하고 있다. 한편, IMO(MSC.93)에서는 2016년 1월 1일 이후 건조되는 개방갑판상에 컨테이너를 5단 이상 적재하도록 된 모든 선박은 물분무창(Water Mist Lance, WML)이라는 소화장치를 선박에 의무적으로 비치하도록 규정하였다. 본 연구에서는 LS-DYNA를 이용하여 최적의 첨단곡률반경을 가지는 WML을 설계하기 위한 수치해석을 수행하였다. 첨단부분의 길이가 10 mm, 15 mm, 20 mm인 3가지 모델에 대한 해석결과 길이가 15 mm인 경우만 컨테이너 벽면을 관통하고, WML의 첨단부분에 손상을 일으키지 않는 결과를 나타내었다. 향후, 본 연구결과를 바탕으로 테스트용 WML를 제작하여 성능실험을 할 계획이며, 문제점은 지속적으로 개선해 나갈 것이다.
Increasing marine transportation of dangerous goods using containers causes fire accidents on ships due to leakage of dangerous materials. In IMO (MSC.93), all vessels that are to be loaded five or more containers on weather deck area after 1 January 2016 are required to have a fire extinguishing sy...
Increasing marine transportation of dangerous goods using containers causes fire accidents on ships due to leakage of dangerous materials. In IMO (MSC.93), all vessels that are to be loaded five or more containers on weather deck area after 1 January 2016 are required to have a fire extinguishing system called Water Mist Lance (WML) on board. In this study, numerical analysis is performed to design WML with optimal edge radius of curvature using LS-DYNA. The analysis results for the three models with 10 mm, 15 mm and 20 mm lengths of the edge part showed that the only model with 15 mm length penetrated the wall of the container and did not cause damage to the edge of the WML. In the future, based on the results of this study, we will make a WML of prototype and conduct a performance test. And we will continue to improve the problems.
Increasing marine transportation of dangerous goods using containers causes fire accidents on ships due to leakage of dangerous materials. In IMO (MSC.93), all vessels that are to be loaded five or more containers on weather deck area after 1 January 2016 are required to have a fire extinguishing system called Water Mist Lance (WML) on board. In this study, numerical analysis is performed to design WML with optimal edge radius of curvature using LS-DYNA. The analysis results for the three models with 10 mm, 15 mm and 20 mm lengths of the edge part showed that the only model with 15 mm length penetrated the wall of the container and did not cause damage to the edge of the WML. In the future, based on the results of this study, we will make a WML of prototype and conduct a performance test. And we will continue to improve the problems.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 SOLAS 규제강화에 대응하기 위하여 WML의 국산화 연구를 하였으며, 이를 위해 최적의 첨단곡률반경을 가지는 모델을 선정하기 위한 수치적 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 선박의 컨테이너 내부 화재를 소화하기 위하여 SOLAS협약에서 2016년 1월 1일부터 건조되는 개방갑판상 컨테이너를 5단 이상 적재하도록 설계된 선박이 의무적으로 비치하도록 한 소화장치인 WML에 대하여 수치해석적 방법을 사용하여 연구를 수행하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다.
대상 데이터
WML(Piercing 노즐 포함)의 유한요소 모델에 사용된 Nodes의 개수는 25,536개이고, Elements의 개수는 25,170개이다. WML에 사용된 재질은 SUS316L이다.
WML(Piercing 노즐 포함)의 유한요소 모델에 사용된 Nodes의 개수는 25,536개이고, Elements의 개수는 25,170개이다. WML에 사용된 재질은 SUS316L이다.
이론/모형
따라서, 본 연구에서는 3차원 구조물의 비선형 동적 거동 해석, 충돌 및 접촉 해석에 일반적으로 이용되고 있는 LS-DYNA 프로그램을 사용하였다.
성능/효과
2. WML 모델 2(15 mm)에 대한 해석결과 관통 노즐의 첨단 부분의 변형이 없었고, 컨테이너 벽면도 관통하였다.
3. WML 모델 3(20 mm)에 대한 해석결과 컨테이너 벽면은 관통하였지만, 관통 노즐의 첨단 부분의 변형이 발생하였다.
따라서, WML 각 모델별로 본 연구에서 목표로 하는 성능 기준에 부합하는 수치해석 해설결과를 낸 모델 2가 가장 적 합한 것으로 판단하였다.
컨테이너 벽면은 항복응력을 벗어났지만 인장강도 범위 내에 있어 충돌 시 컨테이너 벽면에 변형만 발생되었고, WML 자체는 항복응력 이하의 힘이 작용하여 변형이 발생 되지 않았기 때문에 본 연구에서 목표로 하는 WML 첨단 부분의 손상은 없었으나, 컨테이너 벽면을 관통하는 성능을 확보하지 못하였으므로 첨단부분의 곡률반경 설계가 부적합한 것으로 판단하였다.
14는 충돌결과로 인한 컨테이너 벽면과 모델 2의 첨단부분에 발생하는 최대 등가응력을 시각적으로 나타내었다. 해석결과 충돌로 인해 컨테이너 벽면은 인장강도를 벗어나 파공이 발생하였으며, WML 자체는 항복응력 이하로 변형이 발생되지 않았기 때문에 본 연구에서 목표로 하는 WML 첨단 부분의 설계가 적합한 것으로 판단하였다.
후속연구
향후, 수치해석 결과를 바탕으로 테스트용 WML를 제작, 성능실험을 실시하여 문제점은 지속적으로 개선할 계획이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
선박에서 화재사고가 발생하는 이유는 무엇인가?
컨테이너를 이용한 위험물의 해상운송이 증가함에 따라 적재불량으로 인한 위험물의 누설 등으로 선박에서 화재사고가 발생하고 있다. 한편, IMO(MSC.
WML를 이용한 화재진압 원리는 무엇인가?
WML를 이용한 화재진압을 위해서는 소화수가 컨테이너 내부에 분무되어 1) 소화수의 증발잠열로 인한 냉각효과, 2) 수증기 생성과 체적 팽창에 따라 주위 산소농도가 낮아지는 질식효과, 3) 소화수의 분무에 의한 복사열 차폐효과 등의 소화원리를 이용하여 화재를 진압하는 방식이다.
위험화물이 일반화물로 둔갑되는 이유는 무엇인가?
이러한 컨테이너 선박의 증가는 각종 화물, 특히 포장된 상태의 위험물(Dangerous Goods)의 운송 증가로 이어지고(KOMDI, 2015), 이러한 포장 위험물을 해상운송하기 위해서는 국제해상위험물규칙(IMDG CODE)에서 정하는 운송요건을 충족하여야 한다. 하지만, 화주들이 IMDG CODE에서 정한 엄격한 운송요 건을 피하기 위해 일반 화물로 신고하는 경우가 종종 발생한다.
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