극한 해양환경 및 운전상태를 고려한 CALM buoy의 계류 시스템 설계 및 계류 체인의 피로수명 평가

Abstract

화석연료의 수요가 증가함에 따라 원유 운반 원가를 절감하기 위한 방법의 일환으로 유조선이 대형화되었다. 재화중량 200,000~300,000톤급의 VLCC (Very Large Crude Carrier)와 그 이상의 ULCC (Ultra Large Crude Carrier) 유조선의 경우 흘수가 최대 25m에 달하여 유류 적하역을 위한 항만 시설 입항에 불리하다. 대형 유조선의 입항을 위해서는 충분한 수심이 확보되어야 하며 화재 및 폭발에 대비하기 위해 고비용의 시설 투자가 요구된다. CALM (Catenary Anchor Leg Mooring) buoy 시스템은 주로 항만 밖 외해에 설치되어 운용되는 부유식 적하역 장치로 대형 유조선의 항만 입항을 대체할 수 있는 장치이다. CALM buoy 시스템은 다수의 현수계류삭으로 정위치를 유지하고, 유조선과의 일점계류를 통해 유류 적하역을 수행한다. 또한 베어링 장치를 접목하여 해양환경력 및 계류된 선박의 방향 전환에 따라 상부 구조물이 회전할 수 있게 한다. 본 연구에서는 325,000DWT급 ULCC가 계류되는 CALM buoy의 계류시스템을 개발하기 위하여 해양환경 및 체인 사양 등의 주요변수에 대한 영향성을 분석하고, 지정된 해양 환경에 적합한 계류시스템을 설계하였다. Fairlead hang-off angle, 체인 직경, 수심, 파고 및 파주기와 같은 주요인자가 CALM buoy 계류 시스템에 미치는 영향을 분석하였으며 부유체 운동성 해석 프로그램을 이용하여 계류 시스템을 기본설계 하였다. 설계된 계류 시스템 안정성 평가를 수행하기 위하여 극한 해양환경 및 운전상태 조건을 반영하였으며 운전상태 시에는 CALM buoy에 호저 라인 (hawser line)으로 ULCC가 일점계류되어 유류 적하역하는 상황을 모사하였다. 다양한 해양환경 조건에서의 계류삭 및 호저 라