A60급 갑판 관통 관의 방화성능 평가를 위한 과도 열전달 해석과 화재시험

국문 초록 (Abstract)

A60급 갑판 관통 관은 선박과 해양플랜트의 화재 발생 시 인명의 보호와 화염전파를 방지하기 위해 갑판 구획에 설치되는 방화 장치이다. A60급 갑판 관통 관이 새로 개발되거나 기존의 설계가 변경될 경우 국제해사기구의 화재시험절차 규정에 따라 A60급 갑판 관통 관의 방화성능을 검증하도록 요구하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 신규 개발된 선박과 해양플랜트용 A60급 갑판 관통 관의 방화 설계의 적합성을 평가하기 위해 과도 열전달 해석을 수행하였고, 화재시험을 통해 해석결과의 타당성을 검증하였다. 또한 A60급 갑판 관통 관의 열전달 특성은 관의 직경, 내부형상 그리고 재질과 같은 설계 사양에 따라 비교하여 검토하였다. 과도 열전달 해석은 범용 유한요소법 소프트웨어인 ABAQUS/Implicit를 사용하여 수행하였으며, 해석결과의 검증을 위한 화재시험은 해사안전위원회에서 규정한 화재시험절차 코드에 따라 수행하였다. 본 연구에서 검토한 A60급 갑판 관통 관의 방화성능은 국제 해상안전규정을 만족하였고, 재질 사양의 설계가 중요한 것으로 나타났다. 최대 시험온도를 기준으로 SUS316L 재질의 측정온도는 S45C 재질보다 평균적으로 25% 낮게 나타났고, 이때 각 재질의 열전도계수와 비열의 차이는 각각 17%와 58%였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A60 class deck penetration piece is a fire-resistance apparatus installed on the deck compartment to protect lives and prevent flame diffusion in fire accidents. In case that the A60 piece is newly developed or its initial design is revised, it is important to verify the fire resistance performance using a fire test procedure (FTP) code. In this paper, transient heat transfer analysis was carried out to evaluate the fire resistance design compatibility of the newly devised A60 piece. The analysis results were verified via a fire test. The heat transfer characteristics were also investigated by comparing design specifications, such as diameter, internal configuration, and material type. The analysis was performed using ABAQUS/Implicit, and the fire test was performed according to the FTP code. The fire resistance performance of the A60 pieces satisfied the safety of life at sea convention regulation. The material type was the most important design specification for the A60 piece. Based on the maximum test temperature, the measured temperature of SUS316L material was 25% lower than that of S45C on average. The differences between thermal conductivity and specific heat of each material were 17% and 58%, respectively.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. A60급 갑판 관통 관 및 방화성능평가 장치의 설계
• 3. 과도 열전달 해석
• 4. FTP 규정에 의한 화재 시험 결과
• 5. 결론
• References

참고문헌 (Reference)

1 장성철, "해양플랜트용 H-120 Class 파이어 댐퍼의 성능 실험" 한국기계가공학회 13 (13): 131-136, 2014

2 최태진, "코밍 방열 두께 및 블레이드 방열 유무에 따른 방화 댐퍼의 내화성능에 관한 실험적 연구" 한국마린엔지니어링학회 37 (37): 431-437, 2013

3 황규재, "열전달 해석을 이용한 CFT기둥의 내화피복두께 설정에 관한 연구" 대한건축학회 29 (29): 65-72, 2013

4 V. Neela, "Three-dimensional heat transfer analysis of LENS TM process using finite element method" 45 (45): 935-943, 2009

5 X. Y. Cui, "Steady and transient heat transfer analysis using a stable node-based smoothed finite element method" 110 (110): 12-25, 2016

6 T. Ohmura, "Specific heat measurement of high temperature thermal insulations by drop calorimeter method" 24 (24): 559-575, 2003

7 S. Suman, "Numerical prediction of welding distortion in submerged arc welded butt and fillet joints" 2016

8 ABS, "Mobile Offshore Drilling Units - Fire and Safety"

9 IMO, "International Convention for the Safety of Life at Sea, SOLAS 1999/2000 Amendment"

10 I. Magnabosco, "Induction heat treatment of a ISO C45 steel bar: Experimental and numerical analysis" Elsevier BV 35 (35): 98-106, 2006

11 송창용, "Identification of fire resistance characteristics of bulkhead penetration pieces for A-0 class compartment" 한국마린엔지니어링학회 44 (44): 414-421, 2020

12 A. C. Yunus, "Heat and Mass Transfer:Fundamentals and Applications" McGraw-Hill 2012

13 ISO, "Fire Resistance Tests - Elements of Building Construction, ISO 834-1"

14 최정민, "FRP 선박 기관실 난연성 향상을 위한 추가 방열재의 화재성능비교" 한국마린엔지니어링학회 38 (38): 1150-1155, 2014

15 J. S. Yu, "An experimental study on fire-resistant boom" 3 (3): 25-32, 2000

16 MSC, "Adoption of the International Code for Application of Fire Test Procedures"

17 Simulia, "ABAQUS User Manual" Simulia 2018

18 Gabriele Piscopo, "A Hybrid Modeling of the Physics-Driven Evolution of Material Addition and Track Generation in Laser Powder Directed Energy Deposition" MDPI AG 12 (12): 1-23, 2019