초록 ▼

□ 최종목표
▪ 중형-대형 슬로싱 실험 장비 개발 및 관련 인프라를 구축
▪ 고도화된 통합 슬로싱 실험 시스템을 개발
▪ 슬로싱 실험의 국산화 및 장기적 산업체 지원 시스템 구축
▪ LNG 화물창 설계 기술을 위한 기초 자료 확보

□ 개발내용 및 결과
▪ 슬로싱 실험연구동 건립
▪ 슬로싱 실험을 위한 운동 동요기 개발 및 구축
▪ 대형 운동 동요기 개발 및 구축
▪ 압력 계측 시스템 구축
▪ 데이터 취득 장치 시스템 구축
▪ 기타 실험 장비 구축
▪ 통합 제어

□ 최종목표
▪ 중형-대형 슬로싱 실험 장비 개발 및 관련 인프라를 구축
▪ 고도화된 통합 슬로싱 실험 시스템을 개발
▪ 슬로싱 실험의 국산화 및 장기적 산업체 지원 시스템 구축
▪ LNG 화물창 설계 기술을 위한 기초 자료 확보

□ 개발내용 및 결과
▪ 슬로싱 실험연구동 건립
▪ 슬로싱 실험을 위한 운동 동요기 개발 및 구축
▪ 대형 운동 동요기 개발 및 구축
▪ 압력 계측 시스템 구축
▪ 데이터 취득 장치 시스템 구축
▪ 기타 실험 장비 구축
▪ 통합 제어 시스템 구축
▪ 중형실험 시스템 검증을 위한 비교 모형실험
▪ 슬로싱 탱크 모델의 구조적 안정성 판별
▪ PIV 기법을 이용한 슬로싱 해석
▪ 기체/액체 밀도비가 슬로싱 하중에 미치는 영향에 대한 연구
▪ 충격압력 신호의 통계 해석에 대한 연구
▪ B형 독립형 화물창(independent type B tank)에서 나타나는 슬로싱 하중에 대한 연구
▪ 슬로싱 충격 구현을 위한 낙하실험장비 개발 및 연구
▪ 국내 주요 조선소의 실험 용역 수행

□ 기술개발 배경
▪ 최근 국내 조선소의 슬로싱 하중 추정기술 및 LNG 화물창 관련 기술 확보의 관심 증대
▪ 탱크설계 기술의 주요 핵심은 슬로싱 해석 및 관련 구조 안전성 평가기술이며, 여기서 슬로싱 실험장비 구축은 기술개발의 원천적이며 핵심적인 부분임.
▪ 모형실험을 통한 슬로싱 해석에 있어 GTT와 외국선급 등의 기술을 압도할 수 있는 원천 기술의 확보가 필요.

□ 핵심개발 기술의 의의
▪ 국내 조선기업들의 한국형 LNG 화물창 모델 개발에 결정적 기여
▪ 핵심기술 개발을 통해 특허료 지급 등의 기술종속에서 탈피하는 전기를 마련 관련 차세대 선박이나 해양구조물 시장에서 기술적 우위를 기대할 수 있음
▪ 각 기업의 국내 슬로싱 실험용역으로 년간 국내 서비스산업 200억원의 창출 가능, 외국 실험기관 이용으로 인한 설계기술의 유출 방지 가능
▪ 대형 실험장비 실험 구축을 통해 실험의 정확도를 높이고 관련 기초 자료들을 확보 및 scale law에 대한 기초연구 가능
▪ LNG선 설계의 핵심기술 선도를 통해 LNG선의 국내 기업 경쟁력 강화 효과를 기대. 앞으로 진행될 LNG선 수주 및 설계를 위한 기술지원 가능, 대 중국 경쟁력 우위의 결정적 역할 기대
▪ 해외 의존하는 LNG선의 원천기술 확보를 통한 고부가가치선 수주경쟁력 지속유지로 수출증대, 외화가득율 제고 및 새로운 일자리 창출 기대

□ 적용 분야
▪ 선박 :　액화천연가스(LNG) 운반선, LNG-RV, 유조선 등 액체적재선박
▪ 해양구조물 : FPSO, LNG-FPSO, FSRU
▪ 선박 및 해양구조물 등의 횡동요감소탱크 (anti-rolling tank)
▪ 타 공학분야 : 항공기, 우주선 및 차량 연료탱크, 핵연료 중수 reservoir, 대형건물 지진댐퍼

( 출처 : 초록 )

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 3기술개발사업 최종보고서 초록 ... 5기술개발사업 주요 연구성과 ... 15목차 ... 25제 1 장 서론 ... 29 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 29 1. 개발 대상 기술․제품의 개요 ... 29 2. 슬로싱해석 기술 인프라 구축의 필요성 ... 29 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 32 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 34 1. 원천기술 확보 및 기술 선도 ... 34 2. 핵심기술 국산화 및 기술유출 방지 ... 34 3. 관련 인프라 구축 ... 34 4. 국가 및 관련 산업 경쟁력 확보 ... 34제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 36 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 36 1. 최종목표 ... 36 2. 개발기술의 평가방법 및 정량적 평가항목 ... 36 3. 최종목표 개발 기간과 추진체계 ... 37 제 2 절 1단계 목표 및 평가 방법 ... 38 1. 1단계 개발 목표 ... 38 2. 1단계 개발 정량적 목표 항목 및 평가 방법 ... 38 3. 1단계 개발 기간과 추친체계 ... 39 제 3 절 2단계 목표 및 평가 방법 ... 40 1. 2단계 개발 목표 ... 40 2. 2단계 개발 정량적 목표 항목 및 평가 방법 ... 40 3. 2단계 개발 기간과 추친체계 ... 41 제 4 절 1단계 개발 내용 및 개발 범위 ... 42 1. 실험 연구동 건립 ... 42 2. 1/40~1/50 6자유도 중형 강제동요기 (시뮬레이터) 개발 및 구축 ... 42 3. 압력 및 영상 계측 시스템 구축 ... 43 4. 충격압력 통계 해석기법 개발 ... 44 5. 중형 슬로싱 실험 시스템의 통합 및 검증을 통한 고도화 ... 44 6. 1/20 6자유도 대형 강제동요기 개발 ... 45 제 5 절 2단계 개발 내용 및 개발 범위 ... 46 1. 1/20~1/30 6자유도 대형 강제동요기 (시뮬레이터) 개발 및 구축 ... 46 2. 슬로싱 모형실험 통합제어 시스템 구축 ... 46 3. 소형 및 중형 장비의 신뢰성 확보 및 대형장비 구축 활용 ... 47 4. 실험 계측장비 2차 구축 ... 47 5. 설계적용 기술 및 관련 기술 개발을 위한 연구 수행 ... 48 6. 모형실험 국산화 및 장기적 산업체 지원 시스템 구축 ... 49 제 6 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 50제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 52 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 52 1. 연구의 최종 결과 ... 52 제 2 절 슬로싱 실험연구동 건립 ... 54 1. 실험 연구동 개요 ... 54 2. 실험동 구성 ... 56 제 3 절 슬로싱 실험을 위한 강제 동요기 개발 및 구축 ... 60 1. 강제 동요기 설계를 위한 기하학 연구 ... 60 2. 소형 강제 동요기 개발 및 구축 ... 60 3. 중형 강제 동요기 개발 및 구축 ... 67 제 4 절 대형 운동 동요기 개발 및 구축 ... 74 1. 대형실험 장치 개발의 필요성 ... 74 2. 대형 강제 동요기 주요 제원 ... 75 3. 대형 강제 동요기 성능 개량 ... 79 4. 대형슬로싱 실험 장비 구축을 위한 검토 사항 ... 84 5. 대형 강제 동요기의 설치 ... 86 6. 3차원 1/30 축척비 모형실험 계획 ... 93 제 5 절 압력 계측 시스템 구축 ... 97 1. 압력 계측 센서의 특징 및 중요성 ... 97 2. 압력 계측 센서 구축을 위한 비교 실험 ... 98 3. 센서 민감도 주요 계측 결과 및 분석 ... 100 4. 규칙파 중 2차원 슬로싱 압력 계측 실험 결과 ... 105 5. 불규칙파 중 2차원 슬로싱 압력 계측 실험 결과 ... 111 6. 압력 계측 시스템 사양 결정 및 구축 ... 118 제 6 절 데이터 취득 장치 시스템 구축 ... 121 1. 데이터 취득 장치 구축 ... 121 2. 대용량 데이터 저장 시스템 구축 ... 128 제 7 절 기타 실험 장비 구축 ... 132 1. 영상 계측 장비 ... 132 2. 대형 낙하 실험 장비 구성 ... 143 제 8 절 통합 제어 시스템 구축 ... 148 1. 소형-중형-대형 강제동요기 통합 제어 시스템 구축 ... 148 2. 운동 장비 및 DAQ 시스템 동기화 ... 149 제 9 절 중형실험 시스템 검증을 위한 비교 모형실험 ... 150 1. 연구의 필요성 및 개요 ... 150 2. 실험 조건과 모형탱크 제원 ... 150 3. 통계 해석 프로그램의 검증 ... 151 4. 강제 동요기의 차이에 따른 운동 응답 비교 ... 153 5. 압력신호의 비교 ... 153 6. 1/50 scale 비교 실험 결과 및 분석 ... 154 7. 1/70 scale 비교 실험 결과 및 분석 ... 158 8. 결론 및 토의 ... 159 제 10 절 슬로싱 탱크 모델의 구조적 안정성 판별 ... 161 1. 연구의 필요성 및 개요 ... 161 2. 해석방법 ... 161 3. Static 해석 및 Transient 해석 ... 162 4. 하중의 크기 ... 163 5. 보강재의 유무에 따른 6자유도 운동시 아크릴 탱크의 변형 ... 163 제 11 절 PIV 기법을 이용한 슬로싱 해석 ... 167 1. 연구의 필요성과 연구 목적 ... 167 2. PIV의 원리 ... 167 3. PIV 장비 구축 및 시스템 동기화 ... 169 4. PIV 해석 ... 174 5. PIV 기법을 활용한 실험 (2D) ... 177 6. 3D-PIV 실험 ... 181 7. PIV 기법 적용의 의의 ... 193 제 12 절 기체/액체 밀도비가 슬로싱 하중에 미치는 영향에 대한 연구 ... 195 1. 연구의 필요성 및 개요 ... 195 2. 실험 준비 및 기법 향상 ... 195 3. 밀도 비 변경 방안 및 장비 구축 ... 196 4. 실험 조건 및 결과 해석 방법 ... 198 5. 결과 분석 ... 199 6. 연구 결과 및 의의 ... 202 제 13 절 충격압력 신호의 통계 해석에 대한 연구 ... 204 1. 연구의 필요성 및 개요 ... 204 2. 실험 준비 ... 205 3. 압력신호의 통계 해석 ... 206 4. 충격압력신호의 추출에 대한 연구 ... 209 5. 충격압력시계열 형상 모델링 방법에 대한 연구 ... 211 6. 충격압력시계열 신호 면적 모델링 방법 제안 ... 213 7. 슬로싱 충격압의 수렴도 ... 215 8. 결론 및 토의 ... 218 제 14 절 B형 독립형 화물창(independent type B tank)에서 나타나는 슬로싱 하중에 대한 연구 ... 220 1. 연구의 필요성 및 개요 ... 220 2. 2차원 모형실험을 통한 화물창 내부재의 피로 해석 연구 ... 221 3. 3차원 모형실험을 통한 화물창에 작용하는 슬로싱 하중 해석 연구 ... 231 4. 결론 및 토의 ... 239 제 15 절 슬로싱 충격 구현을 위한 낙하실험장비 개발 및 연구 ... 241 1. 연구의 필요성 ... 241 2. 소형 수중 낙하 충격 시험기를 이용한 예비 모형 시험 ... 241 3. 대형 수중 낙하 실험 ... 252 4. 결론 및 토의 ... 263 제 16 절 국내 주요 조선소의 실험 용역 수행 ... 264끝페이지 ... 267