R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C078861-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 해양 플랜트 라이저의 모션 모니터링 기술과 이를 이용한 내력 및 피로수명 평가 원천 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-08-14 ~ 2017-04-30 | |||||
| 연구책임자 | 최준호 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
9명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
11명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 50,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 50,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 100,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 100,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 고려대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001854-01 | |||||
| ISBN | 979-11-88506-00-2 | |||||
| 주요 내용 |
- 해양 플랜트 산업 시장은 에너지 수요와 더불어 지속적으로 성장하고 있으나 우리나라는 플랜트 건조·제작에 치우쳐져 있어 고부가가치 창출을 위한 설계 및 유지관리 기술개발이 필요함 - 해양 플랜트는 해저생산처리시스템과 생산된 원유와 가스를 해상플랫폼에 이송하는 URF(Umbilicals, Riser & Flowlines), 해상플랫폼으로 구성됨 - 라이저(Riser)는 해양플랜트에 공통적으로 적용되는 핵심 설비로 극한의 해양 환경에 직접적으로 노출되어 파손에 취약하며 파손 될 경우 심각한 환경파괴와 막대한 복구 비용을 초래함 - 이에 따라 라이저 건전도 모니터링에 적합한 모니터링 기술 개발이 필요한데 라이저는 직경에 비해서 매우 긴 세장한 구조이며, 수중에서 측정 가능한 센서를 이용하여야 하므로 라이저 건전도 모니터링에 특화된 기술 개발이 필요함 - 라이저의 건전도 모니터링을 위해 토목 구조물에 많이 사용되는 구조물 건전도 모니터링(SHM, Structural Health Monitoring)기술을 활용 하여 라이저에 적합한 건전도 모니터링 기술을 개발하고자 함 [최종목표] - 플랫폼/계류선/라이저의 동적상호작용을 고려한 라이저 해석 기술 구축 - 라이저 건전도 모니터링을 위한 매개변수 해석 연구 - 라이저의 가속도와 각도를 이용한 모션(위치변화량) 모니터링 알고리즘 개발 - 라이저 피로수명 분석 - 라이저 모션 데이터를 라이저 해석 모델에 입력하여 라이저 내력 해석 및 피로 분석을 통해 라이저의 취약 부위, 피로 수명을 예측하는 기술 개발 - 라이저 모션 데이터를 이용하여 라이저의 거동과 내력을 정밀히 해석 할 수 있는 라이저 해석 모델 구축 방법 [연구내용 및 범위] ■ 핵심기술 1: 플랫폼/계류선/라이저의 동적상호작용을 고려한 라이저 3차원 해석 기술 구축 - 본 연구에서는 국외의 해석 기술을 도입하여 라이저의 설계 및 해석기술을 확보하고자 함 - 현재 단계에서 라이저의 가속도, 각속도와 같은 실측데이터를 확보하는 것은 불가능한 상황임 - 본 연구는 아직 시도되지 않은 기술을 처음 도전적으로 수행하기 때문에 라이저의 형식 및 하중조건, 거동조건을 가정하고 이를 해석하여 해석적으로 확보된 가속도, 각속도를 계측 데이터로 가정하고 DB로 구축하여 검증 대상으로 연구를 진행하고자 함 ■ 핵심기술 2 : 해양플랜트 라이저의 모션(위치) 모니터링 기술 개발 - 가속도와 각속도를 이용한 모션 측정 기술은 군사분야, 로봇기술 등에 적용되는 최신 기술(문홍기 등,2006)로 아직 구조물에서 이와 같은 기술은 전무한 실정이므로 라이저 거동 계측에 적합한 모션 측정 기법을 개발하고자 함 - 라이저의 가속도, 각속도 실측 데이터를 수집하는 것은 불가능하기 때문에 개발된 기법을 해석적으로 검증하고자 함 - 측정 노이즈에 따른 모션 추정 정밀도 분석을 위해서 다양한 노이즈를 가정하여 계측 데이터에 따른 모션 추정 민감도를 분석하고 예상되는 오차량을 검증하여 거동 계측에 필요한 정밀도를 확보하고자 함 ■ 핵심기술 3 : 라이저의 거동 정밀 재현을 위한 해석적 모델 구축 - 라이저의 모션을 측정 하고 운영 중인 라이저의 거동을 정밀히 재현 할 수 있는 해석적 모델이 있다면 해석모델에 라이저 모션을 변위하중으로 재하하여 내력 평가 및 피로수명을 예측 할 수 있음 - 본 연구에서는 핵심기술1에서 구축된 라이저 거동 DB를 이용하여 라이저에 적합한 유한요소 모델 개선기법(Friswell and Mottershead,1995)에 대한 기술을 확보하고 해석의 효율성을 위한 국부해석모델 구축방법에 대한 기술을 확보하고자 함 ■ 핵심기술 4 :모션 기반 수중 구조물 건전도 모니터링 기술 개발 - 라이저의 해석적 모델에 계산된 라이저 모션 데이터를 입력하여 라이저의 모션에 따른 내력상태와 피로 분석이 가능한 시스템을 개발함 - 라이저 설계 시 설정된 라이저 내력 검토 기준과 라이저 모션 해석을 통해 계산된 내력을 비교하고 거동 이상 유무를 판단하여 취약 부위를 도출하며, 모션을 이용한 피로 검토를 수행하여 피로 수명을 예측함 - 이를 통해 수중 구조물의 건전도 모니터링 기술 및 시스템을 개발하고자 함 |
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| 색인어 | 한글 | 해양플랜트 | 라이저 | 가속도 | 구조물 건전도 모니터링 | 각속도 |
| 영문 | Offshore Structure | Riser | Acceleration | Structural Monitoring | Angular velocity | |
| 최종보고서 | 최종보고서_발간번호_ISBN.pdf | |||||