탈착계류시스템 개발 단계에서 SMP의 구조설계 및 성능평가

Abstract

계류시스템은 부유식 해양구조물의 위치 유지와 운동안정성 확보를 위한 필수적인 구성요소로 대규모 유지보수나 파손등의 상황이 아니면 생애주기 동안 분리되지 않는다. 기존의 계류시스템은 Mooring Chain의 중간에 삽입된 Kenter Link를 기반으로 탈착작업이 이루어진다. 이러한 방식의 탈착 작업은 수중에 위치하는 Kenter Link는 ROV를 이용하여 찾고 AHTS(Anchor Handling Tug Supply)로 인양하고 분리하는 과정에서 과도한 시간이 소요되며 분리하는 작업 시에는 Kenter Link의 파손과 함께 사고의 위험도 내포하고 있다. 한편, 최근 기후변화로 인한 강력 태풍의 증가함에 따라 부유식 해상풍력시스템의 파손, 붕괴 및 손실등의 위험성이 높아짐에 따라 피항을 위한 새로운 형태의 탈부착 계류시스템에 대한 개발이 필요한 실정으로 기존의 탈부착 작업의 단점을 보완하기 위하여 기존의 페어리드(Fairlead)를 개량한 FCS(Fairlead Chain Stopper)와 Pulley를 적용하여 작업 시 발생할 수 있는 손상이나 파손이 없어 지속적인 재사용이 가능한 SMP(Submersible Mooring Pulley)를 적용하여 수중작업을 없애고 모든 작업이 AHTS 상에서 진행되도록 하여 해상에서의 직업시간을 획기적으로 감소시킨 신개념의 탈착식 계류시스템이 개발 중이다. 특히, SMP는 Kenter Link와 유사하게 계류라인 중간에 삽입되어 계류라인을 분리·연결하는 구성품으로 탈부착 과정에서 발생하는 다양한 하중뿐만 아니라 계류라인의 일부로써의 역할도 수행 하여야 하므로 계류라인과 동일한 강도가 확보되어야 한다. 본 연구에서는 신개념 탈착 계류시스템의 핵심 구성품인 SMP에 대하여 운용시나리오에 따른 하중과 대상 부유체인 10MW급 부유식 해상풍력 시스템의 통합하중해석으로 도출된 계류선의 최소파단하중(Minimum Breaking Load, MBL)을 기반으로 국제코드(ANSI/AISC Specification for Structural Steel Buildings D5, Pin-Connected Members)를 기반으로 구조설계를 검토하였다. 또한 SMP에 작용하는 하중을 많은 시간과 리소스가 소요되는 접촉해석을 분포하중으로 대체할 수 있는 방법에 대한 연구를 수행하였으며 이를 통하여 SMP의 주요 부재에 대하여 유한요소기반의 강도평가를 수행하여 구조안전성을 검토하였다.