해양플랜트 연구사업단 홍사영

 지난 수년간 중국, 인도 등 거대 신생산업국가의 비약적 경제발전의 결과로 세계적으로 수출입 물동량이 크게 증가하였고 이에 따라 세계 선박 신조시장도 급팽창함으로써 우리나라 조선산업의 호황에 호재로 작용해 왔다. 아울러 새로 건조되는 선박의 규모도 크게 증가하여 우리나라 주력 선종 중에 하나인 대형 컨테이너선의 경우 현재에는 10,000 TEU 규모가 넘는 컨테이너선이 신조 컨테이너선의 주력 종으로 자리잡아가고 있다.

 이러한 대형선의 등장과 설계조건의 강화는 현재 조선공학 분야에서 기술의 새로운 패러다임으로 자리잡아가고 있는 안전에 대한 인식강화, 국제 선급사이에서 필요성이 대두되고 있는 GBS(Goal Based Standard) 등 성능기반의 설계？해석기술의 확보를 위한 기술개발과 데이터 축적에 대한 필요성이 급증하여 시급한 사안으로 대두되고 있다.

 특히 컨테이너선과 같이 기존항만의 제약조건으로 인해 10,000 TEU가 넘는 컨테이너선의 경우 폭의 증가가 두드러지게 되는데 이때 기존 선급규정의 적용성에 대한 세심한 기술적 검토가 필요하며 특히 이를 위한 선박에 작용하는 파랑하중 해석 이론치의 신뢰성 검증 문제가 세계 유수의 선급기관 및 조선소의 기술적 이슈가 되어왔다.

 한편, 날로 높아지는 설계환경조건으로 인한 비선형 파랑하중의 중요성이나 각 선급마다 다르게 규정하고 있는 설계파 상태의 파랑하중의 합리성 등 직접해석에 의한 파랑하중 산정 및 구조해석이 보편적인 설계절차로 되어 있는 국내  주요 조선소의 입장에서는 다양한 환경조건에서 대형 컨테이너선에 작용하는 파랑하중에 대한 실험적 데이터 확보를 통해 파랑하중에 대한 물리적 이해를 높이고, 현존하는 수치해석방법의 신뢰성 검증을 통해 선급과의 기술적 데이터를 공유하여 보다 안전한 선박의 설계를 목적으로 하는 체계적인 실험연구를 필요로 하게 되었다.

 

 - 파랑하중 계측 시험장면 사진-

 WILS-JIP(Wave Induced Loads on Ships - Joint Industry Project)는 대우조선해양, 삼성중공업, 한진중공업, 현대중공업 등 국내 4대 조선소와 한국(KR:Korean Register of Shipping)을 비롯한 미국(ABS: American Bureau of Shipping), 프랑스(BV: Bureau Veritas), 노르웨이(DNV: Det Norske Veritas), 독일(GL: Germanische Lloyd), 영국(Lloyd) 선급들이 참여하는 국제공동연구의 성격을 띤 연구로서 2006년 3월1일 시작하여 2007년 12월 말까지 진행되고 있다. 그동안 2006년 4월25일 kick-off meeting을 시작으로 5회의 PSG(Project Steering Group) meeting을 가졌으며 1회의 선급회의를 가졌다.

 연구 내용으로는 6,400 TEU급 컨테이너선을 대상으로 4분할 모형시스템을 구성하고 1, 2차년도에 걸쳐 규칙파 중 실험을 수행하여 결과를 검토한 후 설계파 조건에서도 실험이 가능한 예인시스템을 구성하여 규칙파, 비선형파, 선속변화, 설계파, 불규칙파 조건 등에 대해 약 270회의 체계적인 실험을 수행하였다. 또 각 선급에서는 수행된 실험조건에 대해 계산 결과를 제출하고 이를 비교 검토함으로써 파랑하중 해석의 state of the art technology를 정리하고 이를 검증하는 데이터를 구축하였다.

-분할모형 실험 시스템: (상) 분할모형 중량분포 계측, (하) 예인장치 사진 -

- 파랑하중 응답 비교: (상) 수직굽힘모멘트, (하) 비틂모멘트 사진 -

 본 연구를 통해 현존하는 파랑하중 계산평가기법의 검증이 이루어졌으며, 특히 세계적으로 유수한 선급과 국내 조선소들이 기술적 데이터를 공유함으로써 앞으로 새로운 선급의 규정개발이나 국내 조선소의 기술 개발에 있어 상호 협력 및 신뢰의 기반이 마련되었고 대외적으로 해양시스템안전연구소 해양공학수조 실험결과의 공신력을 인정받는 성과를 거두었다.

 1차 WILS-JIP가 성공적으로 마무리됨에 따라 각 국 선급 및 조선소의 지속적인 JIP 연구요청으로 현재 Whipping, Springing, Slamming, Hydroelasticity 등 당면한 선박의 강비선형 파랑하중과 응답을 주제로 2차 WILS-JIP가 구상 중이다.

WILS-JIP 1차 kick-off meeting 후 기념촬영

2007-12-06