쇄빙연구선 설계하중 기반 빙하중 추정을 위한 신규 영향계수행렬 도출을 위한 연구

Abstract

본 연구는 쇄빙연구선 아라온호의 국부 빙하중을 정확하게 추정하기 위해, 국제선급협회(IACS) Polar Class에 따른 실제 설계하중(Design Ice Load)과 빙하중 면적(Load Patch)을 활용하여 영향계수행렬을 산정하였다. 기존 연구에서는 단위하중 또는 집중하중 형태로 구조해석을 수행하여 영향계수행렬을 구했으나, 본 연구에서는 아라온호의 설계하중을 기반으로 실제 빙 충돌 상황과 유사한 면적에 하중을 부여함으로써 보다 현실적인 해석 결과를 얻고자 하였다. 해석에는 선급 규칙으로부터 도출한 직사각형 형태의 빙하중 패치와 평균 압력을 적용하였으며, 아라온호 선수부에 총 21개의 스트레인 게이지 위치에 대해 각각 해석을 진행하였다. 이후, 각 하중 조건에서의 변형량을 토대로 21×21 행렬 형태의 영향계수행렬을 도출하였다. 본 연구의 결과로 도출된 영향계수행렬을 사용하면 실제 계측된 스트레인 값을 기반으로 빙하중을 보다 정밀하게 추정할 수 있을 것으로 기대된다. 이는 기존 방식 대비 얼음 충돌 시 발생하는 면적 효과를 고려했다는 점에서 의미가 있으며, 향후 쇄빙선 설계 및 운항 과정에서의 빙하중 평가 정확도를 높이는 데 기여할 것으로 판단된다.