해양플랜트용 구조 및 구조재료 특성변화를 고려한 열 구조 연성해석

Abstract

본 연구 배경으로는 해양플랜트 구조물에 발생하는 다양한 사고 중, 인명피해 및 환경오염에 큰 영향을 끼치는 화재사고에 대해 집중적으로 연구하였으며 화재에 대한 구조물 안전 설계를 위해서는 화재 하중의 계산과 화재 하중에 대한 정확한 유체-구조 연성해석이 필요하며 중요하다. 이러한 화재 하중에 의한 구조적 응답은 온도와 형상의 변화에 따라서 고려해야한다. 일반적으로,화재 하중에 의한 구조해석은 시간에 따른 구조적 형상의 업데이트를 하지 않는다. 따라서 본 연구의 목적은 화재 하중에 의한 구조적 응답에 대한 절차를 제안하며 고온 시 재료가 본래의 성질이 변함에 따른 구조적 모델링에 대해 입증과 구조 응답에 대한 재료의 성질을 파악하고 이를 이용하여 시간 변화에 따른 대상 구조물에 대하여 구조 및 구조재료 특성 변화를 고려한 열 구조 연성해석을 실시하였다. 그리하여 본 연구 방법 절차로서는 CFD 해석 뒤 구조해석 순서로 진행되는 1-Way 방식과 기존의 해석 시간을 분할하여 CFD 해석 후 구조해석 그리고 변형된 형상을 업데이트 하여 다시 CFD 해석 한 뒤 구조해석을 하는 2-Ways 방식을 비교 분석 하여 적절한 해석 시간의 증분을 제안하였다. 화재 하중 계산 프로그램인 KFX를 이용하여 CFD 해석을 수행, 그리고 얻어진 열 하중 특성을 Interface 프로그램을 사용하여 범용 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 열전달 해석과 구조응답해석을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 화재사고에 대한 비선형 구조응답 해석 방법은 화재 위험도 기반 구조 설계에 유용한 자료가 될 것이며 기존 방법의 문제점을 해결 할 수 있을 것으로 사료된다.