대용량 집중형 해양그린수소 생산·저장 플랫폼 계류 성능 및 선수각 평가 모형시험 연구

Abstract

전 세계적으로 친환경 에너지 솔루션에 대한 관심이 증가함에 따라, 지속 가능한 자원에서 수소를 생산하고 활용하는 기술이 빠르게 발전하고 있다. 대용량 집중형 해양그린수소 생산저장 플랫폼(이하 H2FPSO)은 대규모의 풍력발전단지에서 생산된 전기를 활용하여 해수를 담수화하고 이를 전기 분해하여 수소를 생산하여 액화, 저장, 이송의 기능을 갖춘 대형 부유식 선박형 구조물이다. 장시간 일정한 장소에서 생산과 하역을 하는 부유식 구조물은 선체와 해저면에 연결된 계류 시스템을 이용하여 해상에서 위치를 유지한다. 본 연구의 대상 구조물인 H2FPSO는 터렛 계류 시스템을 이용하여 위치와 선수각을 유지한다. H2FPSO는 터렛 계류 시스템을 통해 선체에 작용하는 파도, 조류, 바람과 같은 해상 환경에 의한 하중이 최소가 되도록 선수각이 조절되며 저장된 액체 수소 하역을 위한 병렬 배치를 적용할 수 있다. 본 연구에서는 복합해양환경 하에서 H2FPSO 터렛 계류시스템의 위치 유지 및 선수각을 수치해석과 심해공학수조에서의 모형시험을 통해 평가하였다. 1:60의 축소비율로 제작된 선체 및 계류 모형을 이용하였으며 복합 해양환경으로는 파도, 바람을 재현하여 선체에 작용하는 하중을 구현하였다. 다만, 수심 조건으로 인해 조류에 의한 하중은 무게추로 치환하여 구현하였다. 선정된 해양 환경 조건에서의 모형시험 결과는 선체 이동 거리(Offset), 최대 계류 장력(Maximum Tension) 및 평균 선수각(Mean Heading) 결과로 정리하였으며 수치해석 결과와 비교하여 검토하였다. 모형시험을 통해 계류선의 최대 장력은 계류선의 설계 하중보다 작게 도출되었으며 최대 이동 거리도 수심의 30% 이내로 설계 조건에 부합하였다. 또한 선수각은 복합해양환경의 외력을 최소하는 방향으로 이동하되 파도 입사 방향과는 최대 30도 수준을 보여 선수파 또는 선수 사파 조건을 유지하는 것으로 나타났다.