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[국내논문] 극지용 FPSO의 DP 성능에 영향을 미치는 빙 파라미터 분석에 관한 연구
Study on Ice Parameters Affecting DP Performance of FPSO in Arctic Ocean 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.32 no.1, 2018년, pp.43 - 50  

최솔미 (한국해양대학교 조선해양시스템공학과) ,  이승재 (한국해양대학교 조선해양시스템공학과) ,  한소령 (삼성중공업 해양부유체연구파트) ,  이재용 (동의대학교 조선해양공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, various efforts have been made to develop oil and gas in the Arctic Ocean. It is very important to consider the load caused by ice in designing floating structures in the area. The magnitude of the ice load and its impact on a structure should be considered. In this paper, we analyze ice p...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문은 유빙 조건이라는 특수한 환경 조건에서의 DP 성능 평가가 목적이다. 따라서, 선수의 유지 가능 영역에 대한 판별이 우선순위이므로 Thrust envelope을 이용한 평가를 수행하였다.
  • 따라서, 목적에 따라 빙 파라미터들의 영향도를 분석하여 어떤 파라미터들을 중점적으로 시뮬레이션에 포함해야 할지 판단할 필요가 있다. 본 연구에서는 ARC7이라는 구체적인 빙 등급(Ice class)을 대상으로 한 북극해에서, DP 성능에 영향을 주는 빙 파라미터들을 분석하였다. 분석에는 IMCA의 DP 성능 도표 산출법을 기반으로 빙 조건을 추가하여 산출된 두 가지의 성능 도표를 사용하였으며, 민감도 분석을 통해 파라미터별 해석상 중요도를 판단하였다.
  • 본 연구에서는 다양한 빙 파라미터들의 변동에 따른 DP 성능의 분석을 위한 시뮬레이션을 수행하였다. 통상적인 DP 성능 도표를 그리기 위한 절차인 IMCA의 규정서 및 성능 도표의 종류를 소개하였으며 기존의 방법에 유빙 조건이 추가된 성능 도 표를 그리기 위한 과정에 관해 설명하였다.
  • 본 연구에서는 다양한 빙 파라미터들의 변동에 따른 DP 성능의 분석을 위한 시뮬레이션을 수행하였다. 통상적인 DP 성능 도표를 그리기 위한 절차인 IMCA의 규정서 및 성능 도표의 종류를 소개하였으며 기존의 방법에 유빙 조건이 추가된 성능 도 표를 그리기 위한 과정에 관해 설명하였다. 빙 하중은 전문 빙하중 추정 소프트웨어인 GEM을 이용해 계산되었다.

가설 설정

  • 풍력과 조류력의 경우 환경 요소들의 방향에 따른 대상 선박의 투영면적과 환경계수에 따라서 계산될 수 있으며, 파력은 IMCA의 풍속-파 도의 관계표에 나타난 파 관련 지표들을 사용하여 계산된다. DP 성능 도표의 종류에 따라서 산출하는 방법에 차이가 있으며, 일반적으로 세 가지 환경 하중이 모두 동일한 방향에서 작용하는 것으로 가정한다.
  • 각 추진기의 최대추력과 배치도는 2에 나타내었다. 대상 선박의 위치유지 시스템을 위해 DPS뿐만 아니라 미드쉽과 선수 사이의 인터널 터렛 계류 시스템이 적용 되어 있지만 본 연구에서는 DPS의 성능 평가가 목적이므로 계류 시스템은 시뮬레이션에 고려하지 않았다.
  • , 2017). 빙 표류 속도는 조류속도와 동일한 속도로 가정하였다(Jenssen et al., 2012). 빙 파쇄 강도와 밀도의 경우 해역과 계절에 따라 상당한 변동이 존재하기 때문에, 전 세계 해역의 일반적인 유빙의 데이터를 이용하여 선정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DP 성능 분 석은 무엇인가? DP 성능 분 석은 주어진 환경조건에서 대상 선박에 설치된 추진기의 위치 와 용량이 위치유지를 할 수 있는지에 대한 정적 해석을 수행 하는 것이다. 일반적으로 IMCA(International Marine Contractors Association)의 규정서(Specficiation)에 명시된 DP 성능 분석을 위한 환경 외력 계산과정 및 추력 손상 등의 분석 시나리오가 사용된다(IMCA, 2000).
동적 위치유지 시스템의 성능 검토 방법은 무엇이 있는가? FPSO (Floating production storage and offloading)의 동적 위치유지 시 스템은 설계단계에서 대상 해역을 기준으로 한 성능평가가 매 우 중요하다. 동적 위치유지 시스템의 성능은 목적에 따라 다양 한 방법으로 검토가 이루어지며 대표적인 검토 방법에는 DP (Dynamic positioning) 성능 분석(DP capability analysis), 시간 영 역 해석, 드리프트-오프와 드라이브-오프 시뮬레이션(Drift-off and Drive-off simulation) 등이 주로 사용되고 있다.
빙 표류속도가 가장 높은 민감도를 나타내는것은 무엇을 의미하는가? 8으로부터 추진기 포화 각도의 변동도 나타난 다. 이는 표류 속도에 대한 추력의 변화가 굉장히 민감하며 표 류속도가 DP 성능 감소에 가장 큰 영향을 미치는 파라미터임을 의미한다. 이는 빙 표류속도가 조류 속도와 일치하는 것으로 가 정한 것과 상관이 있으며, 대상 해역의 조류 속도에 대한 분석 이 상세히 이루어져야 함을 의미한다.
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참고문헌 (11)

  1. Daley, C., Alawneh, S., Peters, D., Quinton, B., Colbourne, B., 2012. GPU Modeling of Ship Operations in Pack Ice. International Conference and Exhibition on Performance of Ships and Structures in Ice, Banff Alberta Canada, 20-23. 

  2. Daley, C., Alawneh, S., Peters, D., Colbourne, B., 2014. GPU-Event-Mechanics Evaluation of Ice Impact Load Statistics. OTC Arctic Technology Conference, Offshore Technology Conference. 

  3. Han, S.L., Kim, H.J., Lee, D.Y., Kim, B.K., 2017. Capability Analysis of Dynamic Positioning for the Arctic FPSO in ICE. Proceeding of the 24th International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, Busan Korea. 

  4. International Marine Contractors Association(IMCA)., 2000. Specification for DP Capability Plots. IMCA M 140. 

  5. International Towing Tank Conference(ITTC)., 1999. Testing and Extrapolation Methods Ice Testing General Guidelines. ITTC Recommended Procedures and Guidelines, 7.5-02-04-01. 

  6. Jenssen, N.A., Hals, T., Jochmann, P., Haase, A., Dal Santo, X., Kerkeni, S., Doucy,O., Gurtner, A., Hetschel, S.S., Moslet, P.O., Metrikin, I., Loset, S., 2012. DYPIC-A Multi-National R&D Project on DP Technology in Ice. Dynamic Positioning Conference, Marine Technology Society, Houston Texas. 

  7. Jung, K.H., Lee, M.K., Shin, S.Y., 2017. Design Considerations and Analysis of Arctic FPSO's Turret Moorisng System. The Autumn Conference of The Korea Society of Ocean Engineers, Geoje Korea. 

  8. Kerkeni, S., Metrikin, I., Jochmann, P., 2013. Capability Plots of Dynamic Positioning in Ice. ASME Paper, OMAE2013-10912. 

  9. Nguyen, D.T., Sorbo, A.H., Sorensen, A.J., 2009. Modelling and Control for Dynamic Positioned Vessels in Level Ice. IFAC Proceedings, 42(18), 229-236. 

  10. RMRS., 2016, Rules for the Classification and Construction of Sea-Going Ships, Part I - Cassification. Russia Maritime Register of Shipping, Russia. 

  11. Su, B., Kjerstad, O.K., Skjetne, R., Berg, T.E., 2013. Ice-going Capability Assessment and DP-Ice Capability Plot for a Double Acting Intervention Vessel in Level Ice. Proceedings of the International Conference on Port and Ocean Engineering Under Arctic Conditions. 

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