선박의 침몰 및 인양 과정에서의 선체 손상 평가 해석에 대한 연구

Abstract

해상에서 운용되는 선박은 불의의 사고로 인해 침몰할 수 있으며, 이로 인해 경제적 손실 및 해양 환경오염 등 다양한 부작용을 발생시킨다. 특히 대형 여객선의 경우 비가역적인 다량의 인명 손실을 동반하기 때문에 선박 침몰사고 예방을 위한 노력이 더욱 절실하다. 기본적으로 사고 예방을 위해서는 사고 원인 파악을 우선되어야 하며, 침몰 선체의 외부 손상은 사고 원인을 파악하기 위한 중요 증거가 될 수 있다. 따라서 선체 외부 손상에 대한 평가는 사고 원인 파악을 위해 필요하다. 본 논문에서는 선박의 침몰부터 인양 과정에서 발생하는 선체 외관에 대한 손상평가 방법을 3D 구조해석을 통하여 수행하고자 하며, 이에 대한 기법을 아래와 같이 정립하였다. 먼저 침몰 및 인양 과정에서 발생 가능한 선체에 주요하게 손상이 가해지는 상황을 추정하고, 이를 통해 주요 상황별로 적용되는 하중을 계산하여 3D 구조해석에서 단계별로 적용하도록 하였다. 이는 침몰 및 인양과정은 장시간이 소요되므로 전체 과정을 한꺼번에 해석을 수행하는 것은 시간적, 경제적으로 매우 비효율적이기 때문이다. 이후, 개별적으로 분류된 단계별 하중을 독립적으로 적용하되 각각의 구조해석 결과가 시간의 흐름에 따라 연속적으로 누적되도록 하여 해석의 정확도를 유지하고자 하였다. 이러한 연속적인 해석 기법의 적용 여부는 선체를 가정한 단순 3D 모델에 대해 기법을 적용한 case와 적용하지 않은 case의 최종 손상 상태를 비교하는 case study를 통해 검증하였다. 마지막으로 실제 침몰 및 인양한 여객선을 예시로 상기 정립된 기법을 3D 모델에 적용한 해석을 수행하였다. 이때 장시간에 걸쳐 발생하는 침몰 및 인양 과정에 대해 준 정적인 해석을 수행하기 위하여 단계를 세분화하였으며, 실제 측정 자료를 기반으로 단계별 하중을 추산 및 적용하였다. 최종적으로 실제 선박의 외관 손상과 해석 결과에 대한 비교 시 전반적인 손상 경향이 일치하는 것을 확인 할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 정립된 손상 평가 해석기법이 시간 및 경제적인 효율성을 확보하면서 동시에 손상 경향에 대한 정확성을 유지할 수 있음을 검증하였다. 이를 통해 향후 발생 가능한 침몰 및 인양되는 선박의 손상 평가를 효과적으로 수행함으로서, 사고 원인 파악 및 예방에 기여할 것으로 기대된다.

The ship that operating at sea can be sunk by an unexpected accident, resulting in various side effects such as economic loss and marine environmental pollution. Especially, in the case of large passenger ships, a large amount of irreversible loss of life is accompanied, so efforts to prevent ship sinking accidents are more urgent. Basically, in order to prevent accidents, it is necessary to prioritize the identification of the cause of the accident. and in case of the external damage on shipwreck can be an important evidence to determine the cause of the accident. Therefore, evaluation of the external damage on shipwreck is necessary to determine the cause of the accident. In this study, the damage assessment for shipwreck appearance occurring during the lifting process from the sinking of the hull is to be performed through 3D structural analysis. The techniques for the damage assessment for shipwreck established as follows. First, situations in which major damage applied to the hull that may occur during the process from the sinking to the lifting are estimated. then with this, the load applied for each major situation is calculated and applied step by step in 3D structural analysis. because the sinking and lifting process takes a long time, so it is very inefficient in terms of time and economy to perform the analysis at once for the entire process. After that, each structural analysis result was continuously accumulated over time to maintain the accuracy of the analysis even the individual classified loads were applied independently with each analysis. The application of this continuous analysis technique was verified through a case study comparing the final damage state of the case to which the technique was applied and the case not applied to the simplified box shaped 3D model. At the last, an analysis was performed in which the above-established technique was applied to a 3D model using an actual sunk and lifted passenger ship as an example. At this time, the steps were subdivided in order to perform a quasi-static analysis of the sinking process occurring over a long period of time. then it can be confirmed that the overall damage tendency is consistent. when comparing the actual ship's external damage of the shipwreck and the analysis results, Based on these results, it was verified that the established impairment evaluation analysis technique can secure time and economic efficiency while maintaining the accuracy of the damage tendency. Furthermore, it is expected to contribute to the identification and prevention of the cause of accidents by effectively carrying out damage assessment of possible shipwreck and lifting ships.