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해상 파고 정보를 활용한 카페리 선박의 고박안전성 평가에 관한 연구
유용웅,Yu, Yong-Ung 해양환경안전학회 2021 해양환경안전학회지 Vol.27 No.4
Cargo securing safety, which is one factor for the safe operation of car ferry ships, has been applied since 2015 and evaluated by comparing the hull motion and securing load capacity generated by waves. To ensure the safe operation of the 3700 ton class car ferry, it is important to analyze the hull acceleration motion based on the sea wave information of the navigation area to determine the cargo securing load that can prevent the movement of cargo. In this study, the meteorological information of three wave buoys installed in Busan and Jeju area was analyzed for the past 5 years. In addition, the hull acceleration was measured in actual sea conditions and compared to that of numerical simulations. Under the condition of a significant wave height of 2.5 m from Feb to Mar, except typhoon seasons, the lateral acceleration was observed to be 1.5 m/s<sup>2</sup> in real ship measuring and 1.8 m/s<sup>2</sup> in numerical calculation. It was analyzed to be less than 40% under general weather conditions compared to the high wave warning using an approximate formula for estimating the hull motion by wave height. The cargo securing safety proposed in this study will be widely used based on the actual measuring acceleration with the sea wave height. 카페리 선박의 안전 운항을 위한 요소 중 화물 고박안전성 분야는 2015년 이후 화물고박기준이 적용되어 파랑에 의해 발생하는 선체운동과 고박력을 상호 비교하여 평가하고 있다. 항해 중 카페리 선박의 안전 운항을 담보하기 위해서는 운항해역의 기상정보를 바탕으로 선체운동을 해석하여 화물의 이동을 방지할 수 있는 고박력을 결정하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 부산-제주를 항행하는 총톤수 3,700톤급 카페리 선박을 대상으로 기상청이 운용하는 해상파고부이 3기의 최근 5년간 기상정보를 분석하였으며, 실제 해상에서 선체운동을 계측하고 수치시뮬레이션을 수행하여 선체가속도를 비교하였다. 태풍기간을 제외한 2~3월의 유의파고를 입력조건으로 선체운동을 해석한 결과, 유의파고 2.5 m 조건에서 횡방향 가속도가 실선계측에서는 1.5 m/s<sup>2</sup>, 수치계산에서는 1.8 m/s<sup>2</sup>로 이론적 수치시뮬레이션의 결과가 크게 나타났다. 파고별 선체운동을 추정하는 가속도를 실선결과 기반으로 보정하는 근사식을 제안하여, 운송화물의 고박안전성 평가에 적용한 결과 풍랑경보 대비 일반 기상조건에서는 40 % 이하로 분석되었다. 운항해역의 기상정보를 바탕으로 실선계측에 따른 정량적인 가속도 결과를 활용하는 고박안전성 평가 기법이 널리 보급되어 국내 연안 카페리선박의 안전 운항 지침에 적용되기를 기대한다.
국내 연안 RoRo 화물선의 운항중 선체 가속도 계측에 관한 연구
유용웅,이윤석 한국항해항만학회 2020 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.춘계
국내 연안 RoRo 선박에 대하여 화물 고박에 대한 현황 및 수학적인 검토를 위하여 화물에 작용하는 하중에 대한 기본적인 작용요소인 선박의 가속도에 대하여 실제 연안 구역인 부산-제주간 통항 연안 RoRo 화물선에 대하여 선박의 가속도를 측정하였다, 선박의 가속도 측정을 위하여 운한 한계 조건인 풍랑주의보 발효시를 기준으로 선박의 X, Y, Z 축으로 발생하는 가속도를 분석하였으며 현행 화물고박에 관한 기준상의에서 제시하고 있는 선박의 가속도와 비교하였다. 향후 선박의 기상 별 조건별 가속도 조건을 세분화하여 국내 연안 선박에 대한 현실적인 화물 고박 기준 마련을 위하여 필수적인 요소인 선체 가속도를 계측을 통해 효율적인 기준을 제시하고자 한다.
유용웅,김승연,이윤석 한국항해항만학회 2019 한국항해항만학회지 Vol.43 No.1
Mooring bollards are the mandatory facility in ports for they are the objects used to fasten the ship to its position at the berth. All the mooring bollards were installed following suggested sizes, numbers, materials and shape of installation according to Port and Fishing Design Standards. However, Korea has no management standard for use of mooring bollards to safety in ship berthing. In this research, the installation standard for mooring bollards including the holding power applied to mooring bollards in berthing was studied. Also, the performance of mooring bollards for minimum safety guarantee in berthing based on research of various specification by their sizes was analyzed. The analysis on mooring bollards was examined by each power on mooring bollards from the applied force in berthing divided into horizontal and vertical direction in order to examine the performance of domestic mooring bollards, the limit force is calculated based on detailed specification research result. As a result, the working stress according to the towing force was found to be at least 150Mpa and it was evaluated to be 60% of the limit strength. Also, by comparing each forces, the appropriateness was examined and the specification of maximum capability calculated. This performance evaluation method based on detail specification of mooring bollards will be expected to be useful to examine the appropriateness of mooring bollards for various types of vessel in berthing and to develop maintenance and management standard through the performance change evaluation referring to mooring bollard detailed specification changes. 계선주는 선박이 계류삭을 고박함으로써 항만의 부두에 계류를 시행할 수 있도록 하는 필수적인 항만의 시설물로서, 부두에 설치되는 계선주는 국내의 항만 및 어항설계기준에서 제시하는 설치 규모와 개수, 재질 및 배치 형상에 따라 설치되고 있다. 그러나 우리나라에서는 선박의 접안 안전성 확보를 위한 계선주의 사용을 위한 관리 기준이 마련되지 않은 실정이다. 본 연구에서는 선박이 부두에 접안 중 계선주에 작용하는 견인력을 포함한 계선주 관련 설계기준을 조사하고, 국내에 현재 설치되는 계선주의 규격별 상세 제원 조사를 토대로 견인력에 따른 선박의 접안 안전성 확보를 위한 계선주의 성능을 분석하였다. 계선주 성능 분석은 견인력에 따른 작용력을 수평방향과 수직방향으로 나누어 각각의 작용력에 의해 계선주에 작용하는 각각의 응력으로 구분하여 평가하였다. 국내 계선주에 대한 성능 평가를 위해 상세 제원 조사 결과를 바탕으로 한계 강도 245Mpa을 산출하고 각각의 응력과 비교하여 적정성 평가를 시행하고 한계 성능에 도달하는 제원을 산출하였으며 산출 결과 현재 국내에 설치되는 계선주에 규격별 견인력에 따른 작용 응력은 최소 150Mpa 이하로 산출되어 한계 강도의 60% 수준으로 성능을 만족한 것으로 평가되었다. 향후 이러한 계선주 상세 제원에 따른 성능 평가 방법은 계선주 제원에 따른 부두에 접안하는 선박에 대한 계선주의 적정성 및 사용에 따른 계선주 상세 제원 변화에 대한 관리 기준 개발에도 활용될 것으로 기대된다.