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실험 및 수치해석을 통한 LNG 벙커링 선박들의 이접안 안정성 평가 연구
정성준(Sung-Jun Jung),오승훈(Seung-Hoon Oh),정동우(Dong-Woo Jung),김윤호(Yun-Ho Kim),정동호(Dong-Ho Jung) 한국항해항만학회 2020 한국항해항만학회지 Vol.44 No.6
세계적인 환경오염 규제 및 IMO(국제해사기구)의 선박 연료 황 함유량 제한으로 LNG를 선박의 연료로 사용하는 연구 및 사업이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 연구를 통해 개발된 부유식 LNG 벙커링 터미널(FLBT, Floating LNG bunkering terminal)을 대상으로, STS LNG 벙커링 작업을 위해 이접안 하는 과정을 벙커링 셔틀선의 환경하중을 모형시험과 수치해석으로 평가하였다. 고차경계요소법을 이용한 수치해석으로 가까운 위치에서 상호작용 하는 4척 선박들의 파랑표류력 변화를 검토하였다. 다양한 이접안 거리에 따라 파랑표류력이 크게 변함을 확인 했다. 모형시험은 선박해양플랜트연구소의 해양공학수조에서 이루어졌다. 모형시험에서는 예인선을 모사하여 대상 선박을 밀고 당길 수 있는 치구를 고안하였으며 접안시 마찰력 등의 영향 없이 선박을 밀 수 있도록 하였다. 모형시험 결과 LNG벙커링 선박은 대부분의 1년 환경조건에서 안전한 이접안이 가능하였다. 파랑 방향에 따라 안정성의 차이가 존재함으로, FLBT의 Heading conrol 기능을 적용하여 횡파를 피한다면 더욱 안정적인 운용이 가능할 것이다. The IMO has adopted emission standards through Annex VI of the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships (MARPOL) that strictly prohibit the use of bunker C oil for vessels. In this study, we have adopted the turret-moored Floating LNG-Bunkering Terminal (FLBT) which is designed to receive the LNG from LNGCs and transfer it to LNG-bunkering shuttles in side-by-side moored condition. Numerical analyses were carried out using the high-order boundary-element method for four vessels at various relative distances. Mean wave drift forces were compared in an operational sea state. A model test was performed in the ocean engineering basin at the Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO) to verify the safety of the berthing/unberthing operation. In the model test, a jig was designed to simulate tug boats pushing or pulling the bunkering vessels, so that the friction force of the g operation was not affected. Safety depended on the environmental direction, with more stable operation possible if the heading-control function of FLBT is applied to avoid beam-sea conditions.
정성준(SUNG-JUN JUNG),박종천(JONG-CHUN PARK),이병혁(BYUNG-HYUK LEE),류민철(MIN-CHEOL RYU),김용수(YONG-SOO KIM) 한국해양공학회 2008 韓國海洋工學會誌 Vol.22 No.2
A moon-pool is a vertical well in a floating barge, drilling ship, or offshore support vessel. In this study, numerical simulation of two-dimensional moon-pool flow coupled with a ship's motion in waves is carried out using a particle method, the so-called MPS method. The particle method, which is recognized as one of the gridless methods, was developed to investigate nonlinear free-surface motions interacting with structures. The method is more feasible and effective than convectional grid methods in order to solve a flow field with complicated boundary shapes.
외삽법을 이용한 풍화암에 근입된 현장타설말뚝의 극한하중 예측
정성준(Jung Sung Jun),이상인(Lee Sang In),전종우(Jeon Jong Woo),김명모(Kim Myoung Mo) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 C Vol.29 No.4
일반적으로 풍화암에 근입된 현장타설말뚝은 지지력이 매우 크므로 많은 경우에 설계하중만을 검증한 다음 극한하중을 확인하기 전에 재하시험을 종료한다. 그러나 만일 미완성 하중-침하 곡선으로부터 신뢰할 수 있는 극한하중의 예측이 가능하다면 설계의 질적인 향상뿐만 아니라 경제적인 면에서도 크게 기여를 할 수 있을 것이라고 생각된다. 본 연구의 목적은 극한하중을 얻지 못한 말뚝 재하시험의 하중-침하 곡선으로부터 외삽법을 이용하여 추정한 극한하중의 신뢰성 판단 방법을 제안하는데 있다. 이를 위해 극한하중이 구해진 10본의 말뚝을 3개 현장에 걸쳐서 수집하였다. 그리고 이 10개의 하중-침하 곡선으로부터 Davisson 방법을 이용하여 구한 실제 계측 극한하중의 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, 그리고 90%에 해당하는 하중-침하 곡선 자료만이 확보되었다고 가상하고 각각의 자료에 대하여 쌍곡선 방법으로 외삽한 다음, 극한하중을 새로이 결정하였다. 이렇게 결정된 외삽 극한하중의 신뢰성을 통계분석을 통하여 평가하였다. 그 결과, 확보하였다고 가상한 하중-침하 곡선의 최대 침하량 대 외삽 극한하중에서의 침하량 비가 0.6 이상인 경우 외삽으로 예측한 극한하중은 실제 계측 극한하중보다 평균적으로 20% 이내에서 보수적인 값을 나타내었다. 또한, 항타말뚝의 정재하시험 자료에 대하여 본 논문에서 제안한 방법으로 분석하여 동일한 결과를 확인하였다. In general, a drilled shaft embedded in weathered rock has a large load bearing capacity. Therefore, most of the load tests are performed only up to the load level that confirms the pile design load capacity, and stopped much before the ultimate load of the pile is attained. If a reliable ultimate load value can be extracted from the premature load test data, it will be possible to greatly improve economic efficiency as well as pile design quality. The main purpose of this study is to propose a method for judging the reliability of the ultimate load of piles that is obtained from extrapolated load test data. To this aim, ten static load test data of load-displacement curves were obtained from testing of piles to their failures from 3 different field sites. For each load-displacement curve, loading was assumed as 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, and 90% of the actual pile bearing capacity. The limited known data were then extrapolated using the hyperbolic function, and the ultimate capacity was re-determined for each extrapolated data by the Davisson method (1972). Statistical analysis was performed on the reliability of the re-evaluated ultimate loads. The results showed that if the ratio of the maximum-available displacement to the predicted displacement exceeds 0.6, the extrapolated ultimate load may be regarded as reliable, having less than a conservative 20% error on average. The applicability of the proposed method of judgment was also verified with static load test data of driven piles.
FLBT를 향해 접안하는 LNGC의 수치해석 및 안정성 평가
정성준(Sung-Jun Jung),정동우(Dong-Woo Jung),오승훈(Seung-Hoon Oh),김윤호(Yun-Ho Kim),정동호(Dong-Ho Jung) 한국항해항만학회 2021 한국항해항만학회지 Vol.45 No.3
국제해사기구의 연료유 황 함유량 제한 등, 세계적으로 강화되고 있는 환경규제로 LNG를 선박 연료로 사용하는 연구 및 사업이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기본설계 되어 있는 부유식 벙커링 터미널(FLBT, Floating LNG bunkering terminal)을 대상으로, STS LNG 하역 작업을 위해 접안 하는 과정을 수치 시뮬레이션으로 평가하였다. 수치해석에서는 예인선이 대상선박을 밀 경우 이를 가상의 펜더로 가정하였으며, 당길 때는 HMPE 로프 특성을 적용하였다. 해석에는 파랑, 조류, 바람 1년 재현 확률의 해상조건을 적용하였다. 수치모델은 선행 모형시험 결과로부터 조정되어 정확한 결과를 얻을 수 있도록 하였다. 해석 결과 LNG선은 대부분의 1년 환경조건에서 안전한 접안이 가능하였다. 파랑 방향에 따라 안정성의 차이가 큼으로 FLBT의 Heading control 기능을 적용하여 횡파를 피한다면 더욱 안정적인 운용이 가능할 것이다. The IMO has adopted emission standards that strictly restrict the use of bunker C oil for vessels. Accordingly, research and bunkering pilot projects for LNG fueled ships are being actively carried out, which is expected to substantially reduce environmental pollution. In this study, we have adopted the turret moored Floating LNG Bunkering Terminal (FLBT) designed to receive the LNG from LNGCs and to transfer LNG to LNG bunkering shuttles in ship to ship moored condition. Numerical simulations have been performed with a 1-year return period of wind, wave, and current. Damping values of numerical model were adjusted from the results of model tests to obtain accurate simulation results. The results confirm safe berthing operation during the 1-year return period of environmental condition. Safety depends on the direction of environment, with increasingly stable operation facilitated by the application of heading-control function of FLBT to avoid beam-sea conditions.
장인성(Chang, In-Soung),정성준(Jung, Sung-Jun),백원대(Baek, Won-Dae),윤희정(Youn, Hee-Jung) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.8
항만이나 수중공사를 위한 수중 건설장비를 개발함에 있어 수중에서의 작업자의 시야확보는 작업장의 안전 성은 물론 효율적인 장비운용에도 매우 중요한 요소이다. 특히 탁도가 높은 것으로 알려진 우리나라의 서해안에서는 시계가 30cm이내일 정도로 시계가 불확실하다. 본 연구에서는 실내수조실험을 통해 수중 건설장비에 사용할 수 있는 적합한 광원의 위치와 투사각도를 알아보고자 하였다. 연구결과, 광원은 피사체의 주변에 위치하여 정면보다는 45° 각도에서 투사하는 경우 시계가 가장 많이 확보되는 것으로 나타났다. The operators' visibility of underwater construction equipments plays a key role for safe and efficient construction. The visibility can be limited within 30cm in the West Sea of South Korea where water is considerably turbid. This paper investigates the appropriate location and projection angle of light to be used for construction equipments using model tests. It was discovered that visibility was obtained when the light was located near the target objects with a projection angle of 45°.