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굽힘 모멘트, 좌굴 하중, 그리고 압력이 작용하는 샌드위치구조 해저 파이프라인의 소성붕괴한계 분석
최영재(Youngjae Choi),송규(Kyu Song),조락균(Nak-Kyun Cho),김충수(Chung-Soo Kim) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
심해저 유정에서 시추된 원유와 천연가스는 부유식 원유생산 하역설비(FPSO)를 거쳐 해저에 설치된 파이프라인을 통해 육상으로 수송된다. 특히 심해저 파이프라인은 낮은 온도와 높은 수압에 노출되어 있기 때문에 원활한 수송과 구조건전성을 확보하기 위해 이중관 형태의 파이프라인이 적용되고있다. 샌드위치구조 파이프라인은 두 개의 관 사이 환형 공간(annular space)에 단열 작용과 구조적 보강 역할을 할 수 있는 폴리머 등을 채워 넣은 형태를 가진다. 해저에 설치되는 파이프라인의 경우 설치 단계, 해류, 지진 등에 의해 발생할 수 있는 모멘트 하중 그리고 좌굴(buckling)을 야기하는 압축하중 등에 항상 노출되어 있으며, 이러한 손상 등을 고려하여 한계상태설계법 (limit state design)을 기반으로 해저 파이프라인을 설계한다(1). 이 연구는 샌드위치구조 파이프라인에 굽힘 모멘트와 좌굴 하중 그리고 압력이 작용할 때 소성붕괴(plastic collapse)를 야기시키는 한계하중범위(limit load boundary)를 선형매칭기법(linear matching method; LMM)을 이용하여 규명하였다. 파이프라인모델은 기존 연구에서 제시된 모델과 동일한 모델을 유한요소방법(finite element method)을 사용하여 생성하였으며, 선형해석결과비교를 통해 검증을 하였다(2). 파이프라인의 거동은 원유 수송용 파이프에 실제로 사용되는 재료의 온도 의존적 물성을 적용하였으며, 모재와 용접부의 비선형성(non-linearity)은 탄성-완전소성(elastic-perfectly plastic) 모델을 적용하였다. 연구결과를 통해 적용된 하중 조합에 따른 한계하중범위를 생성하였으며, 연구에 사용된 샌드위치구조 파이프모델은 압축하중보다 굽힘 모멘트에 더 취약함을 확인하였다. Subsea pipelines are used to transfer hydrocarbons from a floating production storage and offloading (FPSO) unit to facilities at shore. For ultra-deep water application, pipe-in-pipe system has been commonly employed mainly to ensure transportation performance of hydrocarbons and to secure pipeline integrity, due to near zero temperature and high hydrostatic pressures. Sandwich pipeline comprises of two concentric steel pipes in different size and polymeric fillers between the pipes. Theses subsea pipelines are exposed to potential failures caused by unexpected bending moments and axial compressions, which could take place during installation, strong current, and earthquake. Hence a limit state design has been used for the design of subsea pipelines <sup>(1)</sup>. This research presents plastic collapse limit boundary of sandwich pipeline subjected to bending moment, axial compression, and hydrostatic pressures, using the linear matching method (LMM). The pipeline has been created using finite element method based on a previous study <sup>(2)</sup> and model validation has been conducted by comparing linear stress and strain behaviors between the both models. Temperature dependent material properties are employed to simulate real pipeline behavior and elastic-perfectly plastic model has been considered for non-linearity of steel and weld zone. Numerical results develop the limit load boundaries against the applied load combinations and demonstrated sandwich pipe is more susceptible to bending moment than axial compression.
시뮬레이션을 활용한 효율적인 하푼 유도탄 정비인력 운영 연구
최영재(Youngjae Choi),마정목(Jungmok Ma) 한국시뮬레이션학회 2021 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.30 No.1
일반적으로 유도탄 정비의 핵심적인 군수지원요소는 수리부속 재고수량과 정비 소요시간이며, 본 연구는 정비 소요시간과 가동률 간의 상관관계 영향을 분석하였다. 본 연구의 목적은 하푼 유도탄 정비인력 기술수준을 고려하여 정비팀을 분류하고 정비 소요시간 변화에 따라 유도탄 가동률에 미치는 영향을 분석하여 정량적인 분석 결과를 제시하는 것이다. 먼저, 하푼 유도탄에 대한 정비데이터와 정비 소요시간을 측정한 데이터를 바탕으로 실제 유도탄 정비절차와 유사한 시뮬레이션 모델을 구성하고 결과값을 분석하였다. 정비인력 기술수준을 고려하여 정비팀을 구성하였을 때, 전문성이 높은 팀일수록 정비 소요시간이 단축되었으며 가동률에 미치는 영향이 크다는 것을 시뮬레이션 결과값을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 정량적 분석결과값은 유도탄 정비인력 구성 및 운영방안에 대한 정책결정에 기여할 수 있을 것이다. The maintenance of the guided missiles typically requires the efficient management of spare parts and maintenance time. This study analyzed the impact of the maintenance time on operational availability. This study classifies the maintenance team with consideration of the skill level of the Harpoon guided missile maintenance and the goal is to analyze the impact on the operational availability with the skill levels quantitatively. Based on the real maintenance data of Harpoon guided missiles, a simulation model is constructed and analyzed. The analysis of the simulation result shows the trade-off between the maintenance time and operational availability. It is expected that the simulation model can help the maintenance policies of guided missiles.
최영재(Choi, YoungJae),이인성(Lee, InSung),전중환(Jun, JoongHwan) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
고체 산화물 연료전지(SOFC) 시스템은 스택과 기계적 주변 장치인 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 그리고 전기적 주변장치인 EBOP(Electrical Balance of Plant)로 구성되어있다. SOFC는 일반적으로 700?C 이상의 고온에서 작동되기 때문에 효율적인 열 이용 및 열 관리가 중요하다. SOFC 시스템의 MBOP에는 상온의 연료가스들을 고온으로 가열하여 스택에 유입 시기키 위한 열교환기 및 촉매연소기 등의 장치들이 필요하며, 효율적인 열관리를 위해서는 고온에서 작동하는 장치들을 한곳에 통합하여 구성하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 SOFC 시스템의 MBOP(Mechanical Balance of Pant) 중 고온부에 해당하는 촉매연소기, 열교환기 및 스택이 통합된 스택 모듈을 제작에 앞서 개념 검증을 위해 열교환기 및 촉매연소기로 이루어진 프로토타입(prototype)의 SOFC 모듈평가 장치를 제작하였다. 열교환기는 Plate형으로 총 6개로 구성되어 있으며, 연료극과 공기극 가스라인에 각각 3개씩 배치하여 스택에 유입되는 연료 및 공기가 촉매연소기에서 나오는 고온의 배가스와 열교환되어 가열되도록 구성하였다. 촉매연소기는 honeycomb 타입의 촉매를 사용하였고, 촉매연소기로 유입되는 연료극 배가스와 공기의 균일혼합과 hot spot을 방지하기 위한 장치를 삽입하여 제작하였다. 제작된 SOFC 모듈평가장치는 시운전을 통해 각 장치의 성능 확인 후 반응면적이 20{times}20cm² 인 단전지를 적층하여 연계 운전을 수행하였다.
최영재(Choi, Youngjae),김현석(Kim, Hyunsok) 한국항만경제학회 2016 韓國港灣經濟學會誌 Vol.32 No.2
본 논문은 2000년 1월부터 2014년 10월까지의 시계열 자료를 사용하여 이자율과 운임이 선가에 미치는 영향을 실증분석하였다. 선행연구와 달리, 동태적 고든(Gordon) 모형을 통하여 이자율이 할인율로써 선가에 미치는 영향을 고려하였으며, 이자율과 운임이 선가에 미치는 동태적 영향을 파악하기 위해 벡터자기회귀모형과 충격반응분석, 예측오차분산분해를 활용하였다. 그 결과는 다음과 같다. 먼저 벡터 자기회귀모형의 추정은 선가와 이자율이 유의한 음(-)의 상관성을 가지며, 선가와 운임의 유의한 양(+)의 관계가 존재한다는 것을 보여주었다. 이는 선가의 동태적 고든(Gordon) 모형 하에서 선가는 이자율과 운임에 의존함을 의미한다. 둘째, 이자율과 운임의 동태적 영향이 지속되는 기간을 파악하기 위해 충격반응분석을 실시하였다. 그 결과, 이자율과 운임의 충격에 대한 선가의 반응은 모두 약 7개월 간 지속되는 것을 확인하였다. 마지막으로 예측오차분산분해의 실증결과는 선가 변동을 설명하는데 있어 운임의 영향이 이자율보다 상대적인 비중이 크다는 것을 보여주었다. This study empirically examines the dynamic specification of the ship price model based on a vector autoregressive model and data covering from January 2000 to October 2014. Our results are summarized as follows: first, the relationship between ship price and interest rate shows significantly negative and the relationship between ship price and freight rate shows positive. It provides consistent implication that ship price depends on interest rate and freight rate under the dynamic Gordon model. Second, we apply an impulse response analysis to ship price and find the responses of the ship price from both factors, interest rate and freight rate, which affect during seven periods approximately. Finally, the results of a variance decomposition indicate that freight rate is more important than interest rate on the ship price.