선박용 액화수소 연료탱크 내외조 연결부 최적설계

Abstract

본 연구는 최적설계를 기반으로 선박해양플랜트연구소에서 개발 및 실증을 목적으로 하고 있는 400kg 급 선박용 액화수소 연료탱크의 내외조 연결부 개발 내용을 소개한다. 연결부는 액화수소 연료탱크의 내조 탱크를 외조 탱크와 연결하여 지지하면서 내조 탱크로의 열 침입을 최소화해야 한다. 주어진 성능을 만족하는 연결부를 개발하기 위해 제작 가능성을 반영하고, 내조 탱크 자체의 무게와 내부에 저장될 액화수소의 하중을 견딜 수 있도록 위상최적설계를 활용하여 주어진 경계 조건에서 최적 부재 연결성을 도출하였다. 이 때 다양한 제약 조건을 고려하여 비교함으로써 중요도가 높은 부재들을 선별하였고, 이를 반영한 후처리를 통해 최적 설계를 결정하였다. 아울러 위상최적설계를 통해 도출 된 최적 설계에 대해 두께를 제외한 제작 및 가공 과정에서 고려할 수 있는 치수들을 설계 변수로 정의하여 결정론적 최적설계를 수행하여 보다 성능이 개선된 최종 설계를 도출하였다.