극지 해양구조물용 FH급 강재의 내충격 실험 및 시뮬레이션

초록

본 논문은 국내에서 개발된 극지 해양구조물용 강재의 내충격 능력을 검증하기 위한 실험 및 이론 연구를 제시한다. PL10 등급을 가진 국내 유일의 쇄빙선인 아라온호의 선측 외판에 유빙이 충돌하는 경우를 가정하여 대략 1/3 축척된 1개의 횡늑골을 가지는 시편이 제작되었다. 이에 대한 충격굽힘실 험이 실시되었으며, 실제 빙충격속도 (ramming speed)와 유사한 낙하속도가 되도록 낙하체의 높이가 결정되었다. 낙하체는 양단에서 챔버 내부의 정반에 의하여 완전 고정되었으며, 상온 및 –60℃의 두 가지 온도범위에서 실시되었다. 초고속카메라 촬영 및 DICA (digital image correlation analysis)를 이용하여 낙하체의 실시간 속도 및 시편 변형을 분석하였다. 동일한 조건에 대한 낙하충격 수치해석이 실시되었다. 실험 결과는 전반적으로 시뮬레이션 결과와 잘 일치하는 경향을 보였지만, FH강재의 변형률속도에 대한 고려가 수치해석의 정확성을 결정하는 주요 인자임을 확인하였다. 따라서 향후 온도 및 변형률속도에 따른 고속인장실험이 추가적으로 수행될 예정이다.