북해설치 FPSO 에 발생하는 파랑충격압력 감소를 위한 선수 플레어 설계 연구

초록

본 연구에서는 수치계산과 모형시험을 이용하여 북해설치 FPSO 의 파랑충격압력 감소를 위한 선수 플레어 설계를 수행하였다. 수치계산의 자유수면 경계조건은 밀도함수법 (Marker-Density Method)이며, 모형시험은 인하대학교 선형시험수조에서 수행되었다. 대상모형은 대표적인 북해설치 FPSO 로 거친해상에서 회피가 가능하도록 추진성능을 가지며, 일반상선과 유사한 유선형 수선면형상을 가진다. 본 연구에서는, 갑판침입수와 슬래밍 현상이 크게 발생될 가능성이 있는 선수파조건에서 Heave 와 Pitch 운동을 자유로이 하였다. 본 수치계산방법을 이용하여 다양한 선수 플레어 각도에 따른 갑판침입수와 슬래밍에 의한 충격압력들을 평가하여 보았으며, 수치계산과 기존의 포텐셜이론을 바탕으로 유동제어를 통한 선수 플레어 형상을 설계하여 보았다. 설계된 선수 플레어는 파도와의 초기상대각도를 크게 발생시키므로 슬래밍에 의한 충격압력을 감소시킬 수 있었으며, 선수 플레어 폭 증가로부터 갑판의 폭이 증가됨에 의하여 갑판침입수 충격압력 또한 동시에 감소시킬 수 있었다. 본 연구에서는 수치계산결과로 부터 설계된 선수 플레어에 대하여 모형시험으로부터 물리적인 현상을 규명하고 정량적인 평가를 수행하였다. 그 결과들을 바탕으로 북해설치 FPSO 에 대한 선수 플레어 설계의 기초적인 자료를 제공하였다.