전환행렬을 이용한 다중연결 해양부유체 수치해석과 수조모형시험 구조응답 결과비교

Abstract

최근 디지털 트윈 기술의 발달과 함께 선박 및 해양구조물 운용시, 실시간으로 센서에서 계측되는 데이터를 입력으로 가상의 디지털 모델의 시뮬레이션을 수행하고 계산된 응답에 대한 모니터링을 통해 구조손상 진단, 잔존수명 예측 등의 구조건전성 평가를 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 실시간 모니터링을 위해서 디지털 트윈 모델은 보다 빠른 시뮬레이션 속도가 요구되며, 실제 구조물 대비 유사한 응답을 계산하여야 한다. 따라서 구조물의 특성을 반영한 물리 기반의 구조응답 예측기법을 적용할 필요가 있으며, 본 연구에서는 Fig. 1과 같이 변형 기반 모드를 이용한 전환행렬에 대한 구조응답 비교 연구를 수행하였다. 변형 기반 모드란, 파랑중 구조물이 변형하는 모드를 의미하며, 계측된 구조응답 데이터를 입력으로 미계측 지역의 구조응답을 예측가능하다는 장점이 있다. 선박해양플랜트연구소에서 개발한 다중연결 해양부유체의 유체-구조 연성 수치해석, 모형시험 수행 결과, 45도 파향의 불규칙파가 작용할 때 단위구조물간 연결부에서 약 30MPa의 가장 큰 굽힘응력이 발생하였으며, 해당 조건에서 전환행렬 기법을 적용 및 검증하였다. 수치해석 및 모형시험 결과에 대해 각각 1.3%, 4,26%의 오차로 전환행렬이 굽힘응력을 예측하는 것을 확인하였다.