차수축소법을 이용한 다중연결해양부유체의 구조응답 예측정확도를 위한 유전 알고리즘 기반 센서 배치 최적화 연구

Abstract

선박, 해양구조물은 파도, 바람, 해류 등 시간에 따라 변동하는 다양한 환경하중에서 운용되고, 사고 발생시 큰 경제적 손실, 환경오염, 안전 문제가 발생할 수 있다. 따라서 구조 건전성 모니터링을 통한 구조물의 손상정도를 감지하고 이에 따른 효과적인 유지보수 계획을 세울 필요가 있다. 이와 관련하여 실시간으로 구조물의 계측 데이터를 통해 구조응답을 예측하고 구조물의 건전성을 평가하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 선박해양플랜트연구소에서 개발한 다목적 해양구조물인 다중연결해양부유체(Multi-linked floating offshore structure)를 대상으로 계측 위치의 구조응답을 입력으로 구조물의 원하는 구역의 구조응답을 예측할 수 있는 변형 기반 모드 차수축소법을 적용하였다. 변형 기반 모드란 다양한 규칙파랑하중조건에서 변형하는 구조물의 구조응답을 의미하며, 모드 중첩법과 같이 변형 기반 모드의 중첩으로 임의의 위치의 구조응답을 표현할 수 있다. 3차원 보로 이상화가 가능한 선박과 달리 다중연결해양부유체는 구조응답이 해수면상의 3차원 판의 형태로 분포하고 있기 때문에 계측 센서 위치에 따라 변형 기반 모드 차수축소법의 성능이 크게 바뀐다. 따라서 원하는 구역의 구조응답을 보다 정확하게 예측하기 위해 효과적인 계측 위치를 선정할 필요가 있으며 Fig. 1과 같이 유전 알고리즘을 이용하여 센서 배치 최적화를 수행하였다. 또한, Fig.2 와 같이 수치해석 결과 및 모형시험 데이터와의 비교를 통해 최적화된 센서 배치에 대한 차수축소법 성능을 검토하였다.