탈착계류장치 SMP에 관한 AISC 및 유한요소해석 구조강도평가 비교연구

Abstract

부유식 해상풍력발전 플랫폼의 위치 유지와 운동안정성 확보를 위한 필수적인 구성요소인 계류시스템은 중대손상으로 인한 대규모 유지보수등 특별한 상황이 아니면 생애주기 동안 플랫폼에서 분리되지 않는다. 하지만 최근 기후변화로 인한 강력 태풍이 증가함에 따라 부유식 해상풍력 발전 시스템의 손실 및 붕괴등을 방지하기 위한 피항에 대한 필요성에 대한 검토가 이루어지고 있는 실정이다. 기존 계류시스템의 탈부착은 Kenter Link를 Mooring Chain의 중간에 삽입하여 사용하고 있으나 탈부착 작업시 수중에 존재하는 Kenter Link를 찾아 AHTS(Anchor Handling Tug Supply)로 인양하는데 과도하게 많은 시간이 소요되며, 해체 또는 연결 작업 시 Kenter Link의 파손뿐만 아니라 사고의 위험을 내포하고 있어 새로운 개념의 탈부착 계류시스템에 대한 개발이 요구된다. 본 연구를 통하여 개발하고자 하는 탈착식 계류시스템은 기존의 방식과는 달리 FCS(Fairlead Chain Stopper)와 SMP(Submersible Mooring Pulley)를 동시에 적용하여 설치와 탈착작업이 수중작업 없이 AHTS 위에서 모든 작업이 진행되며 특히, SMP에 Pulley를 적용하여 탈부착작업 시 제품 파손 및 데미지가 없으며 해상에서의 작업시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다. 특히, SMP는 탈부착 작업 시, 부딪힘과 피로로 인하여 파손이 쉽게 발생할 수 있는 Mooring Line과 비교적 교체없이 사용되는 Mooing Line을 분리·연결하는 구성품으로 설치 및 탈착 과정의 운영시나리오에 따라 발생하는 다양한 하중뿐만 아니라 계류라인의 일부로써 역할을 수행하여야 하므로 충분한 강도가 확보되어야 한다. 본 연구에서는 탈착 계류시스템의 핵심 구성품인 SMP 상세설계(안)에 대하여 부유체의 용량에 따라 선정된 계류선의 최소 파단 하중(Minimum Breaking Load, MBL)에 대하여 국제코드(ANSI/AISC Specification for Structural Steel Buildings D5, Pin-Connected Members)를 기반으로 설계를 검토하고 설치 및 운용 시나리오에 따른 유한요소해석을 통하여 주요 부재의 강도평가를 수행하고 안전성을 검토하였다.