해저 송유관 부설에 따른 Buckling 방지에 관한 연구 = A Study on the buckling Prevention for the Offshore Pipe Laying Construction

국문 초록 (Abstract)

21세기를 선도하는 새로운 시대에 지속적으로 성장, 발전해 나가기 위해 급격한 환경 변화에 어떻게 대응하고 적응해 나가야 하는가에 대한 방향 설정이 최대 관심사이다. 해양 유전개발은 보다 깊은 해저 유전개발이 가능하도록 그 규모 및 기능면에서 발전을 거듭하고 있으며 여전히 대형 유전개발업자들의 심해저 유전에 대한 도전이 계속되고 있다. 해저 송유관 부설은 이러한 유전개발에 필수적으로 포함되며 유정에서 뽑아 올린 원유뿐만 아니라 유정으로 보내는 가스 및 화학 처리된 물의 수송 관로 이용되면 더 나아가 Platform에서 일차 처리된 원유를 육상으로 수송하기 위한 장거리 관로 역할을 하기도 한다.
해저송유관의 지속적인 개발을 통하여 4~72인치 대구경 파이프가 해저 송유관에 실제 적용되며 최근 국내 기술로는 “H”社에서 Kuwait 공사인 56인치 해저 송유관 공사가 완료된 바 있다. 일단 시추를 통하여 유전의 경제성이 확인되면 바로 유전개발로 이어지는 추세로 보아 최근 1,000m 이상의 심 해저 시추가 진행되고 있어 해저 송유관 부설 깊이는 급속히 증대될 것으로 예상된다.
송유관의 부설공법 역시 상기 심해저 송유관에 알맞은 적정 용접장비 및 특수장비가 지속적으로 적용되고 있다. 원유를 포함한 각종 석유, Gas, 물 등을 대량으로 신속히 운송하려 할 경우에 육지나 해저에 설치되는 구조물로써 육상 부분에서의 송유, 상하 수 및 Gas 관 등의 부설 공사가 사전의 지질조사와 터파기, 강관이나 시멘트관 또는 PVC관 등을 이용한 배설, 되메우기 및 전체 시공 구간의 수압 검사 등으로 이루어짐과 같이 해상 부분에서의 각종 유량 송유관 시공에 있어서도 이와 유사한 공법으로 시공 된다.
해상이라는 특수성을 고려하여 소요되는 장비와 자재, 종사하는 인력 그리고 시공상의 적용 공법 등의 부분에서 합리적인 방법이 어느 것인지를 검토하여 본 연구의 결론을 3가지로 정리하였다.
첫째, 해상에서 해상간의 부설은 해상에서 시작과 종료가 이루어지는 Line으로 해상에서만 모든 공법이 이루어 진다.
둘째, 육상에서 해상간의 부설은 해상이나 육상에서 시작 되고 반대로 육상이나 해상에서 종료 되는 Line으로 육상과 해상에서 공법이 이루어 진다.
셋째, 육상에서 해상을 경유 육상의 부설은 육상으로 만을 이용하여 부설 할 수도 있다. 그러나 지형상의 어려움이나, 공사비의 증가, 해상의 통과가 아니면 공사 자체의 수행이 불가능한 경우 및 민원상의 문제점 등을 극복하기 위해 시작과 종료는 육상에서 이루어지나 해상을 경유 하게 되어 보통 1개소~최대 2개소에서의 최종적인 연결 공법이 이루어 진다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 10
• 1.1. 연구의 목적 및 의의 10
• 1.2. 연구 범위 및 방법 11
• Ⅱ. 해저 송유관 부설의 개념 13
• 2.1. 해저 송유관 부설의 정의 13
• 2.2. 해저 송유관 부설의 전망 14
• 2.3. 해저 송유관 Laying 작업선의 세대별 특징 및 활동지역 16
• 2.4. 경쟁사 보유 선단 및 장비 활동지역 18
• Ⅲ. 해저 송유관 부설 작업 준비(Laying Mode) 20
• 3.1. 업무 인원 선정 20
• 3.2. Activity 업무 분장 21
• 3.3. 동원 준비 및 준비 사항 22
• 3.4. 주요 동원 장비 23
• Ⅳ. 해저 송유관 Line 굴착 24
• 4.1. 해저 송유관 굴착 공법 종류 24
• 4.2. 일반적인 굴착 공법의 시방서 요구 사항 24
• 4.3. 암석의 강도 및 관찰적 특징 25
• 4.4. 준설선별 토사 및 암석에 대한 굴착특성 26
• 4.5. Pre-Trenching 공법에 사용되는 굴착 준설선 및 공법 구성 27
• 4.6. Post-Trenching 공법에 사용되는 굴착 준설선 및 공법 구성 29
• 4.6.1. Plough 굴착 공법 29
• 4.6.2. Jetting 굴착 공법 30
• Ⅴ. 해저 송유관의 Initiation 및 Termination 34
• 5.1. 해저 송유관 Line의 Initiation과 Termination 34
• 5.2. 해저 송유관의 Initiation 공법 34
• 5.2.1. 구조물이 있는 경우 35
• 5.2.2. 구조물이 없는 경우 38
• 5.3. Pipe Line의 Termination 공법 39
• 5.3.1. 구조물이 간섭된 경우 39
• 5.3.2. 구조물이 없을 경우 40
• Ⅵ. 해저 송유관의 Shore Approach 41
• 6.1. Shore Approach 공법 정의 41
• 6.2. 육상에서의 Pulling 공법 42
• 6.2.1. Lucker Winch를 이용한 Pulling 공법 43
• 6.2.2. Barge 선의 Winch를 이용한 Pulling 공법 44
• 6.3. 해상에서의 Pulling 공법 45
• 6.3.1. Barge선의 Winch를 이용한 Pulling 공법 46
• 6.3.2. Barge선의 Crane을 이용한 Pulling 공법 46
• 6.3.3. Tug Boat를 이용한 Pulling 공법 47
• Ⅶ. 해저 송유관 Laying 부설 49
• 7.1. 송유관 Laying 부설 공법 구성 49
• 7.2. 송유관 부설 공정 별 공법 현황 49
• 7.3. 해저 송유관 부설을 위한 Stinger Handling Method 57
• 7.3.1. 부설선의 주요 장비인 Stinger 체결 58
• 7.3.2. 부설선의 주요 장비인 Stinger 제거 59
• Ⅷ. 해저 송유관 Back Filling 61
• 8.1. Back Filling 공법의 종류 61
• 8.2. Back-Filling 공법 및 장비 특성 62
• Ⅸ. 해저 송유관 Buckling 63
• 9.1. Buckling의 발생 형태별 분류 63
• 9.1.1. 국부적인 Buckling 사고 63
• 9.1.2. 꺾어지는 Buckling 사고 64
• 9.1.3. 부러지는 Buckling 사고 64
• 9.2. Buckle 발생의 감지 및 인식 64
• Ⅹ. 비교 고찰 66
• 10.1. 해저 송유관 부설의 향후 전망 66
• 10.2. 해저 송유관 작업선의 비교 고찰 67
• 10.3. 해저 송유관 부설 준비 68
• 10.4. 해저 송유관 Line 굴착의 문제점 및 대처 방안 68
• 10.5. 해저 송유관 부설의 Initiation 및 Termination 70
• 10.6. 해저 송유관 부설의 Shore Approach 73
• 10.7. 해저 송유관 Laying 부설의 생산성 향상 방안 73
• 10.8. 해저 송유관 Back Filling 77
• 10.9. Buckling 사고 발생 요인 및 유형에 따른 대책 방안 77
• 10.9.1. Buckling 사고 발생 요인에 따른 대책 77
• 10.9.2. Buckling 사고 발생 유형에 따른 대책 78
• ⅩⅠ. 결론 82
• 참고 문헌 83
• 용어 설명 85
• 감사의 글 89