반잠수식구조물에 작용하는 조류하중에 대한 실험 및 수치해석 비교

Abstract

해양구조물에 작용하는 환경외력은 파랑, 조류, 바람 이 대표적이며, 환경외력에 대한 추정은 해양구조물의 계류시스템 설계 및 운동성능 해석을 위해 매우 중요하다. 다양한 환경외력 중 조류에 대한 환경외력을 추정하는 방법으로는 모형실험과 기존 실험결과를 바탕으로 한 실험식을 이용한 방법이 널리 사용되어져 왔다. 모형실험은 가장 정확하고 신뢰성이 있으나 비싼 비용과 많은 시간이 소요된다는 단점을 가지고 있다. API, ESDU, OCIMF와 WINDOS와 같은 실험데이터 기반의 추정방법은 기존의 선박에 대한실험 데이터 기반의 추정법으로 추정하고자 하는 선박과의 선형의 차이로 인해 적용성에 한계를 가지고 있다. 최근 이러한 문제점의 대안으로 CFD를 이용한 방법이 제안되고 있으나 이를 위해서는 다양한 결과와 비교를 통한 검증이 필요하다. Huang et al. (2016)은 바지형 FPSO 선박에 대한 조류하중 산정을 위해 풍동 및 예인수조에서 모형실험을 수행하여 결과를 비교하였다. 풍동의 경우 바닥면에서 발생하는 경계층의 영향으로 인해 수조실험에 비해 조류하중이 과소평가 되는 경향을 보였다. 또한 황성철 등 (2016)은 탱커형 FPSO 선박에 대한 조류하중 추정을 위해 해양공학수조 및 풍동에서 실험을 수행하였으며, 역시 풍동 실험 결과가 수조실험 결과에 비해 과소평가됨을 확인 할 수 있었다. 풍동실험의 과소평가의 원인 분석을 위해 풍동실험 시 모형 중심에서 계측된 유속분포를 적용하여 CFD 해석을 수행한 결과 풍동실험과 유사한 결과를 보였으며, 이로부터 풍동실험과 수조실험 결과 차이의 원인이 풍동 바닥면에서 발생하는 경계층의 영향임을 확인 하였다. 본 연구에서는 반잠수식해양구조물에 작용하는 조