유한요소해석을 활용한 극한지 외부환경에 따른 가스배관의 응력변화해석

Abstract

최근 비교적 에너지자원 확보가 용이했던 육상의 화석연료가 고 갈됨에 따라 이를 확보하기 위한 장소가 육지에서 그 동안 관심을 두지 않았던 극한지로 이동하고 있으며, 극한지 자원확보를 위한 국 가간의 경쟁이 치열하다. 이러한 극한지 에너지자원 개발 시장을 선점하기 위해서는 국내 환경과 상이한 극한지 대상 건설기술 개발이 필수적이다. 극한지 가 스배관의 경우 영하 20℃에서 영상 20℃까지의 온도변화에 따라 국내에서 볼 수 없는 해동침하 등의 새로운 주변 환경의 영향을 많 이 받기 때문에 이에 맞춰 새로운 해석모델개발이 필요하다. 이에 대한 실제 실험을 진행할 경우 엄청난 시간과 비용이 들지만 유한 요소해석법을 활용한다면 배관에 미치는 응력을 빠른 시간에 적은 비용으로 분석할 수 있다. 본 연구에서는 유한요소해석을 활용하여 극한지 가스배관과 외 부환경을 모델링화 시켰으며 극한지의 토양 및 배관의 물성을 적용 하여 이때 발생하는 해동침하에 따른 배관이 받는 응력 및 변위에 대해 알아보고자 한다. 유한요소해석 툴로는 상용 프로그램인 ABAQUS를 사용하였다.