면내외 굽힘모멘트로 인한 현수선 계류체인 피로예측 프로시져 개발

초록

부유식 해양 플랫폼 등의 현수선 계류를 위하여 사용되는 체인 링크 사이의 마찰 구속과 과도한 상대각으로 인하여 체인 링크의 면외 굽힘이 피로 손상을 유발 할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 체인 링크의 면내외 굽힘으로 인한 피로 손상을 예측할 수 있는 새로운 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 체인 링크가 경험하는 하중 단계를 검사하중, 계류 인장력, 면내외 굽힘으로 구분하였다. 체인 링크의 파단 하중의 70 %를 검사 하중으로 설정하였다. 이는 인장력에 따른 인장의 특성이 비선형적이라는데 착안하여 계류선의 인장력 이력을 조사한 후 최대치 및 최소치를 10단계로 구분하여 계류 인장력 해석이 매 단계마다 수행되었다. 계류선 인장력의 방향성이 면내 굽힘 또는 면외 굽힘을 유발하기 때문에, 면내외 굽힘 각도에 대한 비선형 해석을 위하여 1 도 간격으로 면내외 굽힘을 구현하였다. 면내 굽힘 및 면외 굽힘이 서로 독립적으로 발생한다고 가정하였다. 본 논문에서는 새로이 개발된 프로시져를 검증하기 위하여 OC4 부유식 해상 풍력발전기의 시간 영역 유체 동역학 해석을 수행하였다. 이로부터 계류선 인장력 이력과 체인 링크 간의 상대각 이력을 이용하여 체인 링크에 발생하는 면내 외 굽힘 피로 수명을 제시하였다. 결론적으로 인장력만 고려했을 경우에 비하여 면내외 굽힘을 고려할 경우에 매우 큰 누적 피로가 발생할 수 있음을 확인하였다.