초록 ▼

연구의 목적 및 내용
FLNG, 유류저장 시설 등과 같이 부유식 해상구조물 내부에 유체 저장탱크가 존재하는 경우 발생할 수 있는 슬로싱(Sloshing) 현상의 상호작용을 고려할 수 있도록 유탄성 해석 프로그램을 개선하였음. 이를 위해서 구조체의 최적모델 구현, 효과적이고 정확한 유체력 산정 및 내부에 유체 저장탱크가 존재하는 구조체와 파랑의 상호작용에 대한 명확한 고찰을 본 연구를 통해 성공적으로 수행하였음. 또한 수조에서 슬로싱 현상를 고려한 부유 구조물의 유탄성 실험을 실시하여 수치해석 결과의 정확성을 검증하였음. 외부

연구의 목적 및 내용
FLNG, 유류저장 시설 등과 같이 부유식 해상구조물 내부에 유체 저장탱크가 존재하는 경우 발생할 수 있는 슬로싱(Sloshing) 현상의 상호작용을 고려할 수 있도록 유탄성 해석 프로그램을 개선하였음. 이를 위해서 구조체의 최적모델 구현, 효과적이고 정확한 유체력 산정 및 내부에 유체 저장탱크가 존재하는 구조체와 파랑의 상호작용에 대한 명확한 고찰을 본 연구를 통해 성공적으로 수행하였음. 또한 수조에서 슬로싱 현상를 고려한 부유 구조물의 유탄성 실험을 실시하여 수치해석 결과의 정확성을 검증하였음. 외부 유체와 해상 구조물간의 복잡한 상호작용효과로 인해 발생할 수 있는 비선형거동 및 다양한 유탄성 거동을 해석하기 위하여 기존의 주파수 영역 유탄성 해석 프로그램을 시간영역 해석으로 확장하고, 유탄소성 해석 알고리즘을 추가적으로 개발하였음. 다음으로 최초 및 후속 연구를 통해 개발된 프로그램을 해상풍력, 해중터널 등 실적용성 연구에 적용하여 봄으로서 해석 가능 분야를 확장하고자 함.

연구결과
- 3차원 부유식 구조물의 유탄성 해석기술에 내부유체의 슬로싱 해석기술을 추가하였으며, 실험 검증을 통하여 높은 신뢰도의 해석 프로그램 구축을 성공하였으며, 복잡한 해석을 효율적으로 수행할 수 있는 모델축소기법을 개발하였음.
- 개발된 해석 프로그램과 다양한 실험을 통하여 설계변수들을 수치적, 실험적으로 검증하였음. 부유식 해양구조물의 설계 영향요소들을 면밀히 검토함.
- 유탄성 해석기술의 실험적 검증을 완료하였음. 추가적으로 정수압 조건의 기하학적 비선형 거동을 수치적, 실험적으로 연구 수행함.
- 본 연구팀에서 개발한 주파수 영역의 해석프로그램을 시간영역으로 확장함으로서 해석 범용성을 확보함.
- 재료적, 기하학적 비선형 거동을 효과적으로 분석하기 위하여 기반 이론을 구축하고 해석 프로그램의 개발을 완료하였으며, 상용 해석 프로그램과 수치적으로 검증을 완료하였음.
- 본 연구과제를 통해 개발된 해석 알고리즘과 기반이론을 적용하여 실제 해양 구조물에 대한 해석을 성공적으로 수행하였음.

연구결과의 활용계획
개발된 3차원 유탄성 해석 기술의 경우 강체 혹은 탄성/탄소성 구조물에 대한 거동해석이 가능하며 기술면에서는 세계최고 수준의 경쟁력을 갖춘 것으로 판단됨. 실제 조선/해양 분야의 구조물에 대하여 개발된 프로그램의 적용성을 검토한 경험을 바탕으로, 관련 연구 그룹이나 산업체와의 연계를 활발히 시도함으로써 조선/해양/기계 분야 등 관련 실무 기관들이 해석을 요구하는 다양한 연구 분야로 도전적인 연구를 수행할 계획임. 또한 본 연구를 통해 개발된 프로그램은 주로 선형영역에 가까운 유체-구조 상호해석 문제의 해석을 위해 구축된 것이기 때문에 폭발 및 유체 충격 현상과 같은 고도의 비선형성을 갖는 복잡한 현상 해석이 가능하도록 확장할 필요가 있음. 본 연구 경험과 보유 기술을 바탕으로 국내외로 개발수준이 낮은 관련 연구분야의 발전을 위해 적극적으로 연구를 수행할 예정임.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents
Through the improvement of the 3D hydroelastic analysis program, we consider the interaction of sloshing phenomenon that may occur when a fluid storage tank exists in floating structure such as FLNG and oil storage facility. We successfully developed the FE model of the structur

Purpose& contents
Through the improvement of the 3D hydroelastic analysis program, we consider the interaction of sloshing phenomenon that may occur when a fluid storage tank exists in floating structure such as FLNG and oil storage facility. We successfully developed the FE model of the structure, the effective and accurate hydraulic force estimation, and the interaction between the structure and the wave with the fluid storage tank. In addition, the hydroelastic experiment of the floating structure considering the sloshing phenomenon was carried out to verify the accuracy of the numerical analysis results. To analyze various linear/nonlinear behaviors, the existing frequency domain analysis program was extended to time domain analysis and an additional algorithm was developed for the elasto-plastic analysis. Finally, the program is applied to the floating wind turbines and submerged floating tunnels and extends the field of application.

Result
- The 3D hydroelastic analysis program with sloshing effect is successfully developed.
- Numerical and experimental verification of the design variables of offshore structure is conducted.
- Experimental verification of the hydroelastic analysis program is completed. In addition, geometric nonlinear behavior of hydrostatic conditions is numerically and experimentally studied.
- Extension of analysis program in frequency domain to time domain to ensure versatility of analysis.
- In order to effectively analyze the material and geometric nonlinear behavior, the fundamental theory is constructed, and numerical verification with the commercial analysis program is completed.
- We successfully analyzed the actual offshore structure by applying the developed program and the fundamental theory developed through this project.

Expected Contribution
The developed three-dimensional analysis program can analyze the behavior of rigid bodies or elastic / elasto-plastic structures, and it is considered to have the world-class competitiveness in terms of technology. Based on our experience in reviewing the applicability of the developed program to the actual offshore structures, we plan to conduct challenging research in various fields of research. In addition, the developed program through this project is mainly designed to analyze the fluid-structure interaction close to the linear behavior, so it needs to be expanded to enable complicated phenomenon analysis with high nonlinearity such as explosion and fluid shock phenomenon. Based on this research experience and technology, we will actively carry out research to develop related research fields with low research level.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 9
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 9
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 10
• 8. 참고문헌 ... 11
• 9. 연구성과 ... 12
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 18
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 18
• 12. 기타사항 ... 18
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 19
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 34
• 끝페이지 ... 51