자켓형 해양구조물 브레이스의 중량 저감을 위한 위상최적설계

Abstract

자켓형 해양구조물은 석유와 가스 생산을 위한 상부구조물인 톱사이드(topside)와 자켓 형태의 하부지지구조물로 구성되어 있다. 이러한 해양구조물은 목표 해역에서 끊임없는 석유와 가스의 생산을 목표로 하며, 육지와 거리가 먼 곳에 설치되기 때문에 고장이나 사고 시 수리에 상당한 제약이 있어 매우 높은 수준의 구조안전성이 요구된다. 따라서 이러한 자켓형 해양구조물은 선급 규정에 따라 설계가 이루지며, 선급 규정에 따른 해양구조물의 설계는 정형화된 부재와 연결부의 형상을 도출하게 된다. 최근 셰일 가스의 등장에 따른 원유 가격 하락과 천해에서의 석유·가스 자원의 고갈에 따른 깊은 수심으로의 이동에 따라 해양자원 개발에 있어 경제성이 더욱 중요시 되고 있다. 때문에 본 연구에서는 선급 규정에 따라 설계된 자켓형 해양구조물의 브레이스(brace)에 대해 주어진 제약조건 하에서 최적의 연결성을 도출하는 위상최적설계 방법론를 활용하여 기존 설계와 동일한 수준 또는 개선된 구조 강성(Stiffness)를 지니면서 중량을 저감하여 경제성을 높일 수 있는 최적설계(안)을 도출하였다. 위상최적설계 문제에서 고려된 구조물은 선급 규정에 따라 설계된 자켓형 해양구조물의 연결부 이며, 이 때 설계 영역은 연결부를 구성하는 브레이스 부분으로 설정하였다.