130m급 자켓구조물의 환경하중을 고려한 최적설계

Abstract

자켓형 해양구조물은 설계수명 동안 설치해역에서 고정되어 운영된다. 이러한 설치해역은 대부분 제작 장소나 해안에서 떨어진 곳이기에 예상하지 못한 사고나 고장이 발생 했을 때 수리에 상당한 제약이 있다. 때문에 고정식 해양구조물의 설계는 설치해역의 환경하중을 고려하여 선급 규정을 엄격히 준수하여 수행된다. 하지만 이러한 선급 규정에 따른 고정식 해양구조물의 설계는 환경하중과 재료, 제작 공차 등에 대한 불확실성의 영향을 최대한 제거하기 위해 안전계수 등의 개념을 활용하기 때문에 보수적인 설계를 도출할 수 있다. 설계가 보수적으로 이루어질수록 고정식 해양구조물의 제작에 소요되는 비용 또한 증가하게 된다. 유가가 높아 수익성 또한 높을 때에는 이러한 비용에 대한 중요도가 미미했지만, 어느 정도 유가가 회복되었다고 하나 예전에 비해여전히 낮은 수익성을 이유로 제작에서의 효율성에 대한 중요도가 점차 증가하고 있다. 해양구조물의 제작에 대한 효율성을 전체 구조물의 중량과 매우 밀접한 관계가 있다. 이에 본 연구에서는 설치해역의 환경하중을 반영한 선급 규정 기반 130m급 자켓구조물 설계에 대해 중량 저감 구조최적설계를 수행하여 제작 효율성이 높은 최적설계(안)을 도출하였다. 자켓구조물에 작용하는 해양환경하중은 설치해역의 풍하중, 파랑하중, 그리고 조류하중을 고려하였다. 최적설계에서는 부재들의 외경과 두께를 설계변수로고려하였고, 동일한 외경과 두께를 지닌 부재들을 하나의 설계변수로 설정하였다.