차세대 컨테이너크레인에 대한 고찰

정현수(Hyun-Soo Jung),이숙재(Suk-Jae Lee),홍금식(Keum-Shik Hong) 한국항해항만학회 2005 한국항해항만학회지 Vol.29 No.3

본 기술논문에서 18,000 TEU급 초대형 선박에 대응하는 차세대 컨테이너크레인의 규격 및 성능을 검토하였다. 컨테이너선의 발달과정을 연대순으로 살핀 후에, 기존에 설치되어 운영중인 컨테이너크레인의 특성을 파악하였고, 세계각처에서 수행되고 있는 컨테이너크레인에 관한 연구동향을 분석하였다. 분석한 결과를 토대로 2014년 이후에 등장할 차세대 컨테이너크레인의 규모 및 성능을 예측하였다. 검토된 사항은 컨테이너크레인의 구조, 트롤리와 호이스트의 메커니즘, 제어방식, 아웃리치, 백리치, 레일게이지, 하역능력, 안정성 및 내구성 등이다. In this article, the specifications of a future container crane for a 18,000 TEU megaship are investigated. After studying the transitions of containerships through the past half century, the characteristics of the past and current container cranes are outlined, together with various research trends throughout the world. Upon these results, the size and performance of the container crane that will be used beyond the year 2014 are forecast. Specifically, the structure, trolley and hoist mechanism, control method, outreach, backreach, rail gage, loading capacity, stability, durability, and others are summarized.

컨테이너 크레인의 전산유동해석과 풍동실험에 의한 풍하중 분석

이수홍(Su-Hong Lee),한동섭(Dong-Seop Han),한근조(Geun-Jo Han) 한국항해항만학회 2009 한국항해항만학회지 Vol.33 No.3

Container cranes are vulnerable structure to difficult weather conditions because there is no shielding facility to protect them from strong wind. This study was carried out to analyze the effect of wind load on the structure of a container crane according to the change of the boom shape using wind tunnel test and computation fluid dynamics. And we provide a container crane designer with data which am be used in a wind resistance design of a container crane assuming that a wind load 75m/s wind velocity is applied in a container crane. In this study, we applied mean wind load conformed to 'Design Criteria of Wind Load' in 'Load Criteria of Building Structures' and an external fluid field was divided as interval of 10 degrees to analyze the effect according to a wind direction. In this conditions, we carried out the wind tunnel test and the computation fluid dynamic analysis and than we analyzed the wind load which was needed to design the container crane. 컨테이너 크레인은 강풍으로부터 보호를 받기 위한 차폐물이 없는 곳에 존재하기 때문에 이상 기후 조건에 취약성이 있는 구조물이다. 본 연구에서는 붐 각도의 변화에 따라 풍동실험과 전산유동 해석을 사용하여 컨테이너 크레인의 구조물에 대한 풍하중의 영향을 수행하였다. 그리고 75m/s의 풍속을 컨테이너 크레인에 적용하였다고 가정하였을 때 컨테이너 크레인의 풍력 내구성 설계에 사용되는 데이터를 컨테이너 크레인 설계자에게 제공하고자 한다. 본 연구에서는 건축물 하중기준의 풍하중 설계기준에 따라 풍하중을 적용하였으며 풍향에 따른 영향을 분석하기 위해서 유동장을 10˚ 간격으로 분할하였다. 이를 바탕으로 풍동실험과 전산 유동해석을 수행하였으며 얻어진 결과들을 비교 연구함으로써 컨테이너 크레인의 구조설계에 필요한 풍하중을 분석하였다.

컨테이너 크레인의 예방정비 일정에 관한 연구

윤원영(Won-Young Yun),손범신(Bum-Shin Son),최용석(Yong-Seok Choi) 한국항해항만학회 2009 한국항해항만학회지 Vol.33 No.6

컨테이너터미널에서 사용되는 컨테이너 크레인은 컨테이너 선박의 컨테이너를 양적하하는 주요 장비이다. 크레인이 고장이 나면, 컨테이너터미널의 생산성을 감소시킬 것이다. 본 논문은 컨테이너 크레인에 대한 예방정비 일정을 다룬다. 컨테이너 크레인은 많은 부품으로 구성되고 3개의 모델을 사용하여 컨테이너 크레인의 구조를 분석한다. 그리고 최적의 예방정비 일정을 결정하기 위하여 유전자 알고리즘을 적용하고 시뮬레이션 시스템을 통해서 제안된 방법의 성능을 평가한다. 마지막으로 작업일정에 기초하여 산업체에서 발견된 예방정비 일정을 조정하는 방법을 설명한다. Container cranes are main equipments to load and unload containers to container ships at container terminals. If a crane breakdowns,it can reduce the productivity of container terminals. This paper deals with Preventive Maintenance (PM) schedules for the container cranes The cranes consist of many parts and we analyze the structure of a container crane using the tree models. Next, we apply a Genetic Algorithm (GA) for determining optimal PM schedule and evaluate the performance of the proposed method through simulation system Finally, we explain how to adjust the PM schedule found in industry based on work schedules.

듀얼 트롤리형 컨테이너 크레인의 버퍼공간 분석을 위한 시뮬레이션 연구

최용석,원승환 한국항해항만학회 2009 한국항해항만학회지 Vol.33 No.5

Container crane is main equipment in container terminals and it determines the productivity and the efficiency of container terminals. The typical type of container cranes has the single trolley and one among advanced types of them has the dual trolley. The objective of this paper is to analyze the buffer size of a container crane with the dual trolley in container terminals. We present a simulation model for analysing the buffer space of a container crane with the dual trolley. The buffer space is located between main trolley in sea-side and second trolley in yard-side. We performs various simulation experiments and analyze the buffer size to estimate the required productivity. 컨테이너 크레인은 컨테이너터미널에서 사용되는 주요 장비이면서 컨테이너 크레인의 효율은 컨테이너터미널의 생산성을 결정한다. 컨테이너 크레인의 전형적인 유형은 싱글 트롤리를 가지고 있으며 진보된 유형들 중의 하나가 듀얼 트롤리형이다. 본 논문의 목적은 컨테이너터미널에서 듀얼 트롤리형 컨테이너 크레인의 버퍼 사이즈를 분석하는 것이다. 듀얼 트롤리형 컨테이너 크레인의 버퍼 공간을 분석하기 위한 시뮬레이션 모델을 소개한다. 버퍼 공간은 해측의 메인 트롤리와 야드측의 세컨드 트롤리 사이에 위치한다. 요구 생산성을 추정하기 위해 다양한 시뮬레이션 실험을 수행하여 버퍼 사이즈를 분석한다.

유동-구조 연성해석기법을 이용한 풍하중이 관절형 컨테이너 크레인에 미치는 영향에 관한 연구

안태원,이성욱,한동섭,김태형,한근조 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회지 Vol.32 No.2

This study was carried out to the effect of wind load on the structural stability of an articulated type container crane according to the wind direction assuming that 75m/s wind velocity is applied on a container crane using FSI(fluid-structural interaction). To consider fluid phenomenon around the container crane, the wind load was derived by the computation fluid dynamic, and it applied to the FSI which can guarantee an accuracy and a reliability in the design stage for wind resistant structural stability to minimize the damage due to high wind load applied in a container crane with a 'ㄱ' type articulated boom which used in the total height restriction region. Following from this, the reaction force on the each support of a container crane was suggested. ANSYS ICEM CFD 10.0 and ANSYS CFX 10.0 used for computation fluid dynamic, and the ANSYS Workbench 11.0 was used for the fluid-structural interaction. 컨테이너 크레인의 설계 시 적용되는 하중 조건 중에서 풍하중이 가장 중요하게 고려되어지는바, 본 연구는 75m/s의 풍하중이 컨테이너 크레인에 작용 할 때 컨테이너 크레인의 구조적 안정성에 미치는 영향을 보다 정확하게 예측하기 위하여 유동-구조 연성해석을 실시하였다. 컨테이너 크레인에 작용하는 실제 유동현상을 고려하기 위하여 먼저 전산유동해석을 실시하였으며, 이를 통해서 얻어진 풍하중을 구조해석의 하중조건으로 적용하는 유동-구조 연성해석을 통하여 컨테이너 크레인 각 지지점에서의 반력을 도출하고 그 결과를 분석하였다. 사용된 모델은 주변 환경으로 인하여 컨테이너 크레인의 최대 고도가 제한 될 경우 사용되는 관절형 컨테이너 크레인이며 전산유동해석 및 유동-구조 연성해석 프로그램으로는 ANSYS ICEM CFD 10.0과 ANSYS CFX 10.0을 사용하였다.

유동-구조 연성해석기법을 이용한 풍하중이 관절형 컨테이너 크레인에 미치는 영향에 관한 연구

안태원(Tae-Won An),이성욱(Seong-Wook Lee),한동섭(Dong-Seop Han),김태형(Tae-Hyung Kime),한근조(Geun-Jo Han) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회지 Vol.32 No.1

컨테이너 크레인의 설계 시 적용되는 하중 조건 중에서 풍하중이 가장 중요하게 고려되어지는바, 본 연구는 75m/s의 풍하중이 컨테이너 크레인에 작용 할 때 컨테이너 크레인의 구조적 안정성에 미치는 영향을 보다 정확하게 예측하기 위하여 유동-구조 연성해석을 실시하였다. 컨테이너 크레인에 작용하는 실제 유동현상을 고려하기 위하여 먼저 전산유동해석을 실시하였으며, 이를 통해서 얻어진 풍하중을 구조해석의 하중조건으로 적용하는 유동-구조 연성해석을 통하여 컨테이너 크레인 각 지지점에서의 반력을 도출하고 그 결과를 분석하였다. 사용된 모델은 주변 환경으로 인하여 컨테이너 크레인의 최대 고도가 제한 될 경우 사용되는 관절형 컨테이너 크레인이며 전산유동해석 및 유동-구조 연성해석 프로그램으로는 ANSYS ICEM CFD 10.0과 ANSYS CFX 10.0을 사용하였다. This study was carried out to the effect of wind load on the structural stability of an articulated type container crane according to the wind direction assuming that 75m/s wind velocity is applied on a container crane using FSI(fluid-structural interaction). To consider fluid phenomenon around the container crane, the wind load was derived by the computation fluid dynamic, and it applied to the FSI which can guarantee an accuracy and a reliability in the design stage for wind resistant structural stability to minimize the damage due to high wind load applied in a container crane with a 'ㄱ' type articulated boom which used in the total height restriction region. Following from this, the reaction force on the each support of a container crane was suggested. ANSYS ICEM CFD 10.0 and ANSYS CFX 10.0 used for computation fluid dynamic, and the ANSYS Workbench 11.0 was used for the fluid-structural interaction.

61ton 컨테이너 크레인의 풍하중에 의한 영향 분석

이수홍(Su-Hong Lee),한동섭(Dong-Seop Han),한근조(Geun-Jo Han) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.추계

컨테이너 크레인은 강풍으로부터 보호를 받기 위해 차폐물이 없는 곳에 존재하기 때문에 이상 기후 조건에 취약성이 있는 구조물이다. 본 연구에서는 풍동실험과 전산유동해석을 통하여 풍하중을 산출하였고 이 결과를 유동-구조연성해석을 사용하여 전도력을 도출함으로서 컨테이너 크레인의 구조물에 대한 풍하중의 영향을 수행하였다. 그리고 75m/s의 풍속은 컨테이너 크레인에 적용하였다고 가정하였을 때 컨테이너 크레인의 풍력 내구성 설계에 사용되는 데이터를 컨테이너 크레인 설계자에게 제공하고자 한다. 본 연구에서는 건축물 하중기준의 풍하중 설계기준에 따라 풍하중을 적용하였으며 풍향에 따른 영향을 분석하기 위해서 유동장을 10º 간격으로 분할하였다. 이를 바탕으로 풍동실험과 전산유동해석을 수행하였으며 얻어진 결과들을 유동-구조연성해석 한 결과 전도력을 도출함으로서 컨테이너 크레인의 구조설계에 필요한 풍하중의 영향을 분석하였다. Container cranes are vulnerable structure to difficult weather conditions because there is no shielding facility to protect them from high wind. This study was carried out to analyze the effect of wind load on the structural of a container crane according to the change of the boom shape using wind tunnel test and computation fluid dynamics. And we provide a container crane designer with data which can be used in a wind resistance design of a container crane assuming that a wind load 75m/s wind velocity is applied in a container crane. In this stud, we applied mean wind load conformed to 'Design Criteria of Wind Load' in 'Load Criteria of Building Structures' and an external fluid field was divided as interval of 10 degrees to analyze effect according to a wind direction. In this conditions, we carried out the wind tunnel test and the computation fluid dynamic analysis and than we analyzed the wind load which was needed to design the container crane.

복수 크레인을 활용한 블록 내 컨테이너 이적 계획

오명섭(Myung-Seob Oh),강재호(Jaeho Kang),류광렬(Kwang Ryel Ryu),김갑환(Kap Hwan Kim) 한국항해항만학회 2005 한국항해항만학회지 Vol.29 No.5

블록 내 이적이란 컨테이너를 선박에 싣는 적하 작업을 효율적으로 수행하기 위하여 유휴 시간에 여기저기에 흩어져 있는 대상 컨테이너들을 적하 순서에 맞춰 몇 개의 베이로 모으는 작업이다. 이적 작업을 가능한 일찍 완료하기 위해서는 블록 내의 설치된 여러 대의 트랜스퍼 크레인들을 모두 활용하는 것이 유리하지만, 이적 계획 수립 시 크레인들 간의 간섭을 효과적으로 고려하지 못하면 상당한 작업 지연이 발생할 수 있다. 특히, 상호 교차가 불가능한 크레인들을 이용하여 이적을 수행하고자 하는 경우에는 이러한 간섭에 의한 지연이 보다 빈번히 발생한다. 본 논문에서는 교차가 불가능한 크레인들 간의 간섭을 고려하여 개별 컨테이너를 취급할 크레인을 선정하고 작업 순서를 결정하는 휴리스틱을 제안한다. 시뮬레이션 실험 결과 본 제안 방안이 다양한 환경에서 간섭에 의한 지연을 효과적으로 줄일 수 있음을 확인하였다. Intra-block remarshalling is the task of rearranging into some target bays those containers which are scattered within around the block. If multiple transfer cranes installed in the block are all used together we may be able to complete the remarshalling task as early as possible. However, when multiple cranes are used simultaneously, there may occur significant delays if we do not carefully consider interferences between the cranes at the time of scheduling. Especially, delays caused by interferences occur more frequently in case of using non-crossing cranes. This paper presents an efficient heuristic method for assigning moves of containers to each crane and for determining an appropriate container moving order in a manner sensitive to the interferences. Simulation experiments have shown that the proposed method can effectively reduce delays in various environments.

풍동실험을 이용한 붐 형상 변화에 따른 컨테이너 크레인 구조 안정성 평가에 관한 연구

이성욱(Seong-Wook Lee),한근조(Geun-Jo Han),한동섭(Dong-Seop Han),김태형(Tae-Hyung Kim) 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.1 No.-

본 연구는 75m/s의 풍하중이 컨테이너 크레인에 작용할 때, 붐 형상 변화에 따라 풍하중이 컨테이너 크레인의 구조적 안정성에 미치는 영향을 풍동실험을 통하여 분석하여 컨테이너 크레인의 내풍설계 시 필요한 자료를 제공하기 위해 수행되었다. 풍동실험에 적용된 데이터 수집조건은 상사법칙에 준하여 설정되었으며, 컨테이너 크레인 모형, 풍속 및 시간의 축척률은 각각 1/200, 1/13.3 및 1/15로 하였다. 그리고 실험은 11.25m²의 측정부 단면을 갖는 개방형 대기경계층풍동을 사용하여 수행하였다. 풍향에 따른 컨테이너 크레인의 풍력계수 및 전도모멘트계수가 조사되었으며, 풍하중에 의해 각 지지점에서 발생되는 전도력이 분석되었다. This study was carried out to analyze the effect of wind load on the structural stability of a container crane according to the change of the boom shape using wind tunnel test and provided a container crane designer with data which can be used in a wind resistance design of a container crane assuming that a wind load at 75m/s wind velocity is applied on a container crane. Data acquisition conditions for this experiment were established in accordance with the similarity. The scale of a container crane dimension, wind velocity and time were chosen as 1/200, 1/13.3 and 1/15. And this experiment was implemented in an Eiffel type atmospheric boundary-layer wind tunnel with 11.52m² cross-section area. Each directional drag and overturning moment coefficients were investigated and uplift forces at each supporting point due to the wind load were analyzed.

RCGA 기법을 이용한 컨테이너 크레인의 상태 피드백 제어

이윤형(Yun-Hyung Lee),소명옥(Myung-Ok So),유희한(Heui-Han Yoo),조권회(Kwon-Hae Cho) 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.3 No.1

The container crane is one of the most important equipment in container terminal. If its working time in cycle could be reduced then container terminal efficiency and service level can be increased. So there are many efforts to reduce working time of container crane. It means how to design the controller with good performance which has small overshoot and swing motion of container crane. We, in this paper, present a state feedback controller not based on LQ theory but RCGA which means real-coded genetic algorithms. RCGA can search state feedback gains in given objective function. several cases of simulations are carried out in order to prove the control. effectiveness of the proposed methods. 컨테이너 크레인은 항만전체 하역 효율에 큰 영향을 미치는 하역 장비로서 그동안 컨테이너 크레인의 작업효율을 높이는 연구가 진행되어 왔다. 특히 화물이 목표치에 도달했을 때 흔들림을 단시간에 제어하는 데 초점이 맞추어져 왔다. 일반적으로 컨테이너 크레인을 제어하기 위해서 PID제어나 LQ제어가 주로 사용되었는데, 이는 제어기 설계가 용이하고, 주어진 제어 환경 하에서 우수한 제어성능을 발휘하기 때문이다. 본 연구에서는 LQ 제어의 관점에서 실수코딩 유전알고리즘을 이용한 상태 피드백 제어기의 설계 방법을 제안한다. 즉, 실수코딩 유전알고리즘을 이용하여 상태 피드백 이득을 탐색하는 방법이다. 실수코딩 유전알고리즘은 주어진 목적함수를 최소가 되도록 상태 피드백 이득을 최적으로 탐색한다. 컴퓨터 시뮬레이션은 이렇게 탐색한 상태 피드백 이득을 컨테이너 크레인의 선형 및 비선형 모텔에 적용하여 그 유효성을 확인한다.