대한조선학회논문집 Journal of the Society of Naval Architects of Korea pissn:1225-1143, Vol. 52, No. 3, pp. 265-274, June 2015 eissn:2287-7355, http://dx.doi.org/10.3744/snak.2015.52.3.265 통합공통구조규칙 () 적용에따른구조부재요구치의비교분석 성치현 1,2, 이승건 1 부산대학교조선해양공학과 1 로이드선급협회 2 Comparison Analysis on Requirements of Structural Members by Application of the Harmonized Common Structural Rules Chi Hyun Sung 1,2, Seung-Keon Lee 1 Department of Naval Architecture and Ocean Engineering Pusan National University 1 Lloyd's Register of Shipping 2 This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. International organizations and classification societies established rules and regulations to which shipbuilders and ship operators should comply during design, construction, even operation keeping from hazard to life of crews and ocean environment. Hence, rules and regulations could be guidelines for design and construction of ship sometimes. In practical wise, ship structure designers be predisposed to design lightest and easy-to-product structures which satisfy rules and regulations. Therefore, changes of rules and regulations are remarkably important issue to related industries. In 2006, IACS established and released Common Structural Rules for Bulk Carrier and Common Structural Rules for Double Hull Oil Tanker. These CSRs are consolidated and unified rules of class society s rules. But these two rules are different from each other. IACS has plan to release unified rule of two ship type called Harmonized Common Structural Rule for Bulk Carriers and Oil Tankers. This new rule will be effective from July 2015. Hence, bulk carrier and double hull oil tanker whose contract date is on and thereafter July 2015 should be complied with. Therefore, it is highly important to be aware of consequences and cause of consequences with respect to. The object of this research is to compare requirements of structure scantling in way of midship area for selected target ship according to CSRs and and to analysis cause of deviation between two rules. Keywords : Common Structural Rule(CSR, 공통구조규칙 ), Harmonized Common Structural Rule(, 통합공통구조규칙 ), Bulk Carrier( 산적화물선 ), Double Hull Oil Tanker( 이중선체유조선 ) 1. 서론 선박의구조는선박의수명동안받을수있는환경적하중을견딜수있도록설계, 생산, 유지되어야한다. 그렇지않으면항복이나좌굴을동반한영구변형, 피로손상누적으로인한균열전파로인해이용성에문제가되기도하고, 심지어는선원의생명을위협하고심각한해양환경오염을유발하는생존성과관련한문제를일으키기도한다. 이에국제기구와선급협회는선박건조운용시에따라야하는규칙과규정을제정하였다. 또한규칙과규정은선박의설계와건조의지침이되기도하며실제적으로는선박구조설계자는규정과규칙을만족하면서가볍고생산이쉬운구조설계에목표를두는경향이있다. 그러므로규칙과규정의변경은관련산업에있어 아주중요한사안이된다. 국제선급협회 (IACS) 는 2006 년에여러선급의규칙을통합한규칙인산적화물선의공통구조규칙 () (IACS, 2012a) 과이중선체유조선의통합공통구조규칙 () (IACS, 2012b) 을공표하였다. 2015년 7월 (IACS, 2014a) 에는산적화물선과이중선체유조선에모두적용되는산적화물선과이중선체유조선의공통구조규칙 () 을공표할예정이다. 이에본연구에서는선택된산적화물선 1척과이중선체유조선 1척에대해구조부재요구치의차이를비교하고그원인을분석하고자한다. 2. 연구의범위와방법 본연구에서는선택된대상선박의중앙부횡단면에대해이 Received : 6 January 2015 Revised : 8 April 2015 Accepted : 1 June 2015 Corresponding author : Chi Hyun Sung, 82-51-640-5042, sungchh20@hanmail.net
통합공통구조규칙 () 적용에따른구조부재요구치의비교분석 미설계된선박주요치수 (IACS, 2014b), 설계인자, 구조배치를토대로 혹은 에의한구조부재요구치와 의구조부재요구치를비교분석한다. 또한직접적으로요구치를도출해내는규칙만본연구의관심으로두고직접적으로요구치를도출해내지않고설계된구조를평가하는규칙은본연구에서제외한다. 따라서본연구에서포함된규칙은선체종거더단면계수요구치, 선체종거더최종강도요구치, 항복으로인한국부구조부재요구치, 그외국부구조물의위치에따라적용해야하는국부구조부재요구치이다. 또한본연구를위해로이드선급협회와미국선급협회가공동개발한 CSR Stage1 과 CA stage1 을이용하였다. 3. 대상선박의주요정보 본연구에서분석될산적화물선은 9개의화물창을가지고 6번화물창은평형수겸용이다. 또한주요설계인자와중앙부굽힘모멘트는 Table 1과같다. Table 1 Design parameters of bulk carrier Value LBP(Length between perpendiculars) 293.00 m LWL(Length on summer load water line) 298.30 m Ls(Rule length) 289.35 m B(Moulded Breadth) 50.00 m D(Moulded Depth) 24.85 m Ts(Scantling Draught) 18.37 m Tbal(Normal Ballast Draught) 8.13 m Thbal(Heavy Ballast Draught) 9.10 m DWT(Dead Weight) 205,000 tonnes Cb(Block Coefficient) 0.849 V(Maximum ahead speed) 15.8 knots Ballast exchange method Sequential Table 2 Permissible bending moment of bulk carrier Fr. No. Seagoing Seagoing Flooded + - + - + Flooded - 145 6205800 3002800 6202560 0 7357500 7357500 173 6205800 3002800 6460919 0 7357500 7357500 201 6205800 3002800 5678315 0 7357500 7357500 대상산적화물선의중앙부횡단면은 Fig. 1과같다. 일반적인산적화물선과같이중앙에화물창이있고선저부와톱사이드에평형수탱크가배치되어있고, 선저부의중앙의구획은덕트킬이다. Fig. 1 Midship section of target bulk carrier 본연구에서분석될이중선체유조선은 6 쌍의화물탱크를가지고있고, 주요설계인자와중앙부굽힘모멘트는 Table 3과 4 와같다. Table 3 Design parameters of double hull oil tanker LBP(Length between perpendiculars) LWL(Length on summer load water line) Value 219.00 m 223.14 m Ls(Rule length) 216.45 m B(Moulded Breadth) 32.20 m D(Moulded Depth) 20.90 m Ts(Scantling Draught) 14.50 m Tbal(Normal Ballast Draught) 6.70 m DWT(Dead Weight) 74,000 tonnes Cb(Block Coefficient) 0.862 V(Maximum ahead speed) 16.0 knots Ballast exchange method Sequential Table 4 Permissible bending moment of double hull oil tanker Fr. No. Seagoing + Seagoing - + - 63.5 2158200 1226250 2854710 1530360 대상이중선체유조선의중앙부횡단면은아래그림과같다. 266 대한조선학회논문집제 52 권제 3 호 2015 년 6 월
성치현 이승건 중앙에한쌍의화물탱크, 선저와선측에평형수탱크가배치되어있고, 선저부의중앙의구획은덕트킬이다. 4. 요구치비교와분석 4.1 산적화물선 와 에의한산적화물선의선체거더단면계수요구치와선체거더최종강도요구치항복과최소요구치로인한국부구조요구치를비교분석하였다. (1) 선체거더단면계수 산적화물선의선체거더단면계수에대한요구치의차이는 Table 5에정리하였고, 1에서 3 의소결론을도출하였다. 1 항내 (harbour) 조건에서 의경우는파랑굽힘모멘트를 0로두고, 대신작은허용응력을채택함으로써단면계수요구치에차이가발생한다. 식 (1) 과 (2) 는각각 와 Fig. 2 Midship section of target double hull oil tanker 의선체거더단면계수요구치이다. Table 5 Hull section modulus of bulk carrier Segoing Flooded Segoing Flooded Segoing Flooded Loaded hold (Fr.173) Empty hold (Fr.201) Ballast hold (Fr.145) Deviation Hogging 6205800 7235697 48.11 6205800 7235697 48.11 0% Sagging 3002800 7656884 38.15 3590815 7656884 40.25 6% Hogging 6460919 2894279 33.48 6460919 0 30.72-8% Sagging 0 3062754 10.96 4488518 0 21.34 95% Hogging 7357500 5788558 47.05 7357500 5788558 47.05 0% Sagging 7357500 6125507 48.25 7357500 6125507 48.25 0% Modulus(m3) Deviation Hogging 6205800 7235697 48.11 6205800 7235697 48.11 0% Sagging 3002800 7656884 38.15 3590815 7656884 40.25 6% Hogging 5678315 2894279 30.68 5678315 0 27.00-12% Sagging 0 3062754 10.96 4488518 0 21.34 95% Hogging 7357500 5788558 47.05 7357500 5788558 47.05 0% Sagging 7357500 6125507 48.25 7357500 6125507 48.25 0% Deviation Hogging 6205800 7235697 48.11 6205800 7235697 48.11 0% Sagging 3002800 7656884 38.15 3590815 7656884 40.25 6% Hogging 6202560 2894279 32.56 6202560 0 29.49-9% Sagging 0 3062754 10.96 4488518 0 21.34 95% Hogging 7357500 5788558 47.05 7357500 5788558 47.05 0% Sagging 7357500 6125507 48.25 7357500 6125507 48.25 0% JSNAK, Vol. 52, No. 3, June 2015 267
통합공통구조규칙 () 적용에따른구조부재요구치의비교분석 (1) (2) 또한앞서식 (3) 에서이미나타낸바와같이 이도입한최소정수선체거더굽힘모멘트에의해새깅조건의선체거더최종강도요구치또한증가하였다. (3) 판국부구조요구치 2 의경우정수선체거더굽힘모멘트의최소값을규정함으로써대상선박과같이새깅정수굽힘모멘트가작은경우에단면계수요구치의증가가발생하였다. 식 (3) 은 의비손상항해 (seagoing) 조건에서의최소정수선체거더굽힘모멘트에관한식이다. For hogging case: (3) For sagging case: 3 위와같은차이에도불구하고최종단면계수요구치는침수 (Flooded) 조건이가장지배적이었고, 그값은 와 가동일하다. 따라서, 침수조건이가장큰요구치를보이는보통의산적화물선의경우에는단면계수요구치는동일할것으로예상된다. (2) 선체거더최종강도 Table 6에산적화물선의선체거더최종강도요구치를분석하였다. 에서새로도입된 γdb 라는새로운안전계수에의해호깅 / 새깅여부, 화물창의종류에따라다른차이를보인다. For hogging case: for empty holds of BC-A bulk carrier (4) for other cases (5) For sagging case: (6) Table 6 ultimate bending capacity of bulk carrier ultimate bending Considered case capacity Hogging case of Empty hold 16377501 20471877 (+25%) Hogging case of other holds 16377501 18015251 (+10%) Sagging case -13391935-14038642(+5%) 판국부구조요구치는규칙에서정하는다양한하중케이스중가장큰설계요구치를만드는경우의면외압력에의한요구치와해당구조별로적용되는별도의요구치들을 Table 7에정리하였다, 또한, 와 의차이가발생한부분중에구조설계요구치를변화시키는규정에대해서는원인을분석을하였다. 다음 Table 들에소괄호가있는부재는분석이필요한위치이다. 산적화물선의내저판과호퍼판, 톱사이드판은화물창의용도에따라국부구조설계를다르게함을고려하여요구치정리와분석도따로하였다. Table 7 Plate requirements for bulk carrier[] T_other Hull T_press Keel 16.0[Min] 202 225 13.0 Bottom 14.0[Min] 202 230~253 13.0 Bilge 14.5[Min] - 278 9.5 Side 14.5[Min] 88~-79 143~272 12.5~14.5 Shear 16.0[Min] -110 143 10.5 Deck 10.5[Min] 267~280 69~92 8.5~9.5 Tight Non tight 16.0-16.5 16.0-16.5 16.0-16.5 118 507~531 18.0 121 269~321 14.0-89~121 321~377 14.0~14.5 14.5 65~84 289~350 13.5~15.0 14.5 34~121 185~202 11.0~12.0 14.5-90~-76 367~380 15.5~16.0 12.0[Min] -166~258 67~151 7.5~11.5 12.0[Min] -166~258 67~155 7.5~11.5 12.0[Min] -54~258 66~222 9.5~12.0 10.0[Min] Not applicable [Non tight] 10.0 202 219 10.5 10.0 Not applicable [Non tight] 268 대한조선학회논문집제 52 권제 3 호 2015 년 6 월
성치현 이승건 T_other : 면외압력으로인한두께를제외한요구치 T_press : 면외압력으로인한두께요구치 Min : 선박길이에의해결정되는경험적최소두께 Grab : 내저판과호퍼판에적용되는 Grab에의한두께 Slen : 세장비만족을위한최소두께 Table 8에소괄호로표시한값이 의요구치에비해달라지는 의요구치이다. 우선빌지 (bilge) 와선측외판 (side) 의요구치는 와 모두에서경험적최소두께요구치가지배적이다. 또한그값은 에서 0.5 mm 감소하였다. Table 9는선박길이에따른빌지와선측외판의경험적최소두께이다. 산적화물선의경우대부분의길이범위에서 0.5 mm 의감소, 이중선체유조선의경우 1.0 mm 의증가의영향이있다. Table 8 Plate requirements for bulk carrier[] T_other Hull T_press Keel 16.0[Min] 97 236 12.0 Bottom 14.0[Min] 202 221~240 12.0~12.5 Bilge 14.0[Min] (-0.5) - 277 10.0 Side 14.0[Min] (-0.5) 4~83 169~236 11.0~13.0 Shear 16.0[Min] 123 112 9.5 Deck 12.0~13.5 [Slen] (1.5~3.0) 132~214 70~102 7.5~9.0 Tight Non tight 17.0-17.5 17.0-17.5 (0.5) 17.0-17.5 74 484~514 18.5~19.0 (0.5~1.0) 76~128 311~284 14.5~15.0-83~-64 320~369 15.5~16.0 15.5 57~74 321~349 15.5 (1.0) 15.5~16.0 (1.0~2.0) 55~71 236~254 14.5~15.0 15.5-83~-68 355~369 16.5 (0.5~1.0) 12.0[Min] -54~198 96~161 7.5~10.5 12.0[Min] 89~128 94~165 7.0~11.5 12.0[Min] 45~98 130~226 8.0~12.5 12.5[Min] (2.5) Not applicable [Non tight] 11.5[Min] -97 282 11.5(1.0) 11.5[Min] (1.5) Not applicable [Non tight] Table 9 Comparison of minimum thickness for side shell IMPACT ON L 4.5+0.03L 0.85L^1/2 5.5+0.03L DHOT BC 150 9.0 10.5 10.0 1.0-0.5 200 10.5 12.0 11.5 1.0-0.5 250 12.0 13.5 13.0 1.0-0.5 300 13.5 14.5 14.5 1.0-0.5 갑판 (deck) 의경우 는경험적최소두께에의해결정되었지만, 의경우판에대한세장비로인한규정이도입됨으로인해서넓은폭을가지는경우에요구치에증가가발생한다. 그러나대개의실제설계의관점에서갑판은선체거더종강도를만족시키기위해국부구조에서요구하는두께보다상당히큰두께를사용하게되므로실제적영향이있다고볼수는없다. 다만중앙부를벗어나갑판의두께가국부구조요구치에의해서결정되는경우에는 로인한영향이있을것으로예상된다. 이중저구조물 ( 내저판과호퍼판 ) 은화물창의종류에따라각기다른양상을보인다. 적재화물창 (loaded) 의경우면외압력으로인한요구치에의해 0.5~1.0 mm 의증가가발생하였다. 또한 에서면외압력은감소하였음에도두께요구치는증가하는양상을보였다. 이는 가 χ라는인자를도입하여산적화물선의이중저구조에대해서 에비해작은허용응력을도입한것에기인한다. 는이중저구조물에대해정해진재료의항복응력의 100%, 는같은구조물에대해 70% 의항복응력을허용한다. 공화물창 (empty) 의경우내저판과호퍼판모두 Grab 요구치에의해결정되고, 각각 0.5~1.0 mm 의증가가발생하였다. 이는 에서는 Grab 무게가최소 20ton 임에반해 는선박의길이에따라 20 에서 35 ton 까지증가하는최소 Grab 무게를의무화하고있는것에기인한다, 따라서, Grab 이우세하는판에대해서는요구치증가를보였다. 평형수겸용창 (ballast) 의경우내저판은 Grab 에의해결정되었지만, 호퍼판은면외압력의요구치가우세하였고, 에의해 0.5~1.0 mm 의증가를나타내었다. 이는식 (7). (8), (9), (10) 에서보는바와같이호퍼판은내저판보다는작은 Grab 무게에의한두께를요구하는것과 의작은허용응력에의해기인한다. : for inner (7) for hopper plate (8) JSNAK, Vol. 52, No. 3, June 2015 269
통합공통구조규칙 () 적용에따른구조부재요구치의비교분석 : for inner (9) for hopper plate (10) 수밀거더의요구치는면외압력에의한두께가지배적이었으며, 에서 1.0mm 증가되었다. 또한면외압력또한상당히증가하였다. 이것은 와 의면외압력계산의차이에기인한다. 에는정적압력만고려하는하중시나리오가없으며, 에는정적압력만고려하는시나리오와정적압력과동적압력을동시에고려하는하중시나리오가있다. 그런데, 에서의식 (12) 과같이정적압력만을고려하는경우에정적압력의수두는넘침관까지의전체높이를고려한다. 와 의차이는특히탱크톱과넘침관의높이차이가클때더많은영향이있을것으로예상된다. 대상산적화물선의경우에이중저평형수탱크와톱사이드평형수탱크가분리되어있어이중저평형수탱크의탱크톱은호퍼판의상단이지만, 넘침관은상갑판위에배치되어있어수두의차가상당하다. (4) 보강재국부구조요구치 CSR 의보강재치수에관한규정은단면계수, 이차단면모멘트, 웨브두께, 플랜지두께가있지만, 실제적으로는단면계수요구치를만족시키기위해보강재의치수를정하면대부분의다른요구치는자동으로만족한다. 따라서본연구에서는면외압력에의한단면계수요구치를검토하였다. 선저외판의결과를비교하면선체거더응력과면외압력은유사함에도불구하고 는다른결과를보인다. 이것은두규칙의항복응력에관한정의와선체거더응력을국부구조설계에고려하는방식의차이에기인한다. 식 (13), (14) 는두규칙에서종방향으로배치된보강재의정 + 동하중시나리오에서의단면계수에관한식이다. : (13) min for (11) for (12) 중심거더를비롯한비수밀거더는경험적최소두께요구치가 에서 2.5m, 1.5m 증가하였다. Table 10, 11에의하면산적화물선의중심거더와일반거더에는각각 2.0~2.5mm, 1.0mm 의증가가예상된다. Table 10 Comparison of minimum thickness for center IMPACT ON L 5.5+0.025L 0.6L^1/2 5.5+0.025L DHOT BC 150 9.5 7.5 9.5 0.0 2.0 200 10.5 8.5 10.5 0.0 2.0 250 12.0 9.5 12.0 0.0 2.5 300 13.0 10.5 13.0 0.0 2.5 & :, (14) min 위의식의인자들중하중에해당하는면외압력, 선체거더응력, 에서도입된 χ를제외한다른값들은 와 에서같은값이지만, λs 와 CS, RY 와 REH 는 Fig. 3 과 Table 12 와같이조금씩다른값을갖는다. Fig. 3에서 이 에비해선체거더응력을더민감하게고려하는것으로나타난다. 그리고고장력강에대해 는 에비해높은항복응력을가정한다. 따라서, 유사한면외응력과선체거더응력에도단면계수요구치는달라질수가있다. Table 11 Comparison of minimum thickness for other IMPACT ON L 5.5+0.020L 0.6L^1/2 5.5+0.020L DHOT BC 150 8.5 7.5 8.5 0.0 1.0 200 9.5 8.5 9.5 0.0 1.0 250 10.5 9.5 10.5 0.0 1.0 300 11.5 10.5 11.5 0.0 1.0 Fig. 3 Hull consideration for stiffener 270 대한조선학회논문집제 52 권제 3 호 2015 년 6 월
성치현 이승건 Table 12 Comparison of minimum thickness for other Material R Y () R EH ( & ) Mild 235 235 HT32 301 315 HT36 326 355 HT40 346 390 Table 13 과 14 에서보여주듯이선측외판보강재의경우유사한결과를나타내었고, 갑판보강재의요구치에어느정도감소가보였지만, 실제로는갑판보강재의치수또한판과같이선체거더단면계수를만족하는하는것에의해결정되므로 에의한영향은없을것으로예상된다. Table 13 Stiffener requirements for bulk carrier[] Hull Modulus [cm 3 ] Keel -202 223 300 Bottom -202 228~251 1182~1368 Side() 88~-79 143~272 861~898 Side(top) 54~72 250~261 749~821 Deck 270~280 68~69 843~964 118 477~531 1694~1883 121 269~321 965~1150 121, -84 321~373 1153~1223 53~71 248~309 854~1064 54~73 182~198 625~680-81~-67 358~371 1232~1277-154~250 65~155 650~846-56~258 66~155 694~845-57~101 136~237 702~1327 Tight 175 201 169 Table 14 Stiffener requirements for bulk carrier[] Hull Modulus [cm 3 ] Keel -197 218 345(15%) Bottom -194 222~243 1151~1173 (-3~-14%) Side() -102~-147 207~209 873~1006(1~12%) Side(top) -96~-105 131~140 782~792(-5~6%) Deck 210 66~69 631~692(-28%) -157 366~407 1982~2204(17%) 1149~1347-161 209~245 (17%~19%) -161, -83 245~364 1355~1447(18%) 1074~1304-132~-120 225~259 (23~26%) 947~1062 47~63 224~242 (52~56%) 1319~1447-62~-76 345~359 (7~13%) 130~198 81~117 677~831(-2~20%) 409~765 10~233 41~153 (-49~-10%) 592~1143-56~-77 116~208 (-16~-7%) Tight 176 282 288(70%) 이중저구조의경우대부분판의분석에서나타난바와유사하게 χ의값에의한증가가보였으나, 공화물창의호퍼보강재에는상당한증가가보였다. 면외압력도증가하였고, 이면외압력은정적하중만고려한하중시나리오의값으로나타났다. 이것은 χ와앞서지적한정적하중시나리오에서의수두값의차이에기인한다. 수밀선저거더또한유사한이유로상당한증가를보였다. (1) 선체거더단면계수 4.2 이중선체유조선 이중선체유조선의선체거더단면계수에대한요구치의차이는 Table 15 에정리하였다. Table 15 Hull section modulus of double hull oil tanker Condition Modulus(m 3 ) Deviation Segoing Hogging 2158200 2467376 18.99 2158200 2467376 18.99 0% Sagging 1226250 2588500 15.66 1226250 2588500 15.66 0% Hogging 2854710 0 15.57 2,854,710 0.00 15.57 0% Sagging 1530360 0 8.35 1,530,360 0.00 8.35 0% JSNAK, Vol. 52, No. 3, June 2015 271
통합공통구조규칙 () 적용에따른구조부재요구치의비교분석 (2) 선체거더최종강도 이중선체유조선의선체거더최종강도에대한요구치의차이는 Table 16 에정리하였다. Table 16 ultimate bending capacity of double hull oil tanker Considered case ultimate bending capacity Hogging 5630956 6194052(10%) Sagging -4771907-4771907(0%) 이중선체유조선의경우 로인한선체거더단면계수요구치는동일하였으며, 이결과는두규칙의선체거더단면계수에관한규정이동일한점에기인한다. 앞서산적화물선의분석에서이미논의된바와같이호깅의경우에만 γdb 에의해 10% 증가하였다. (3) 판국부구조요구치 Table 17 과 18 에이중선체유조선의판국부구조요구치도산적화물선과동일한방식으로정리하였다. Table 17 Plate requirements for double hull oil tanker [] T_other Hull T_press Keel 13.0[Min] -161 164 12.0 Bottom 11.0[Min] -98 207 14.0~14.5 Bilge 11.0[Min] - 216 14.5 Side 11.0[Min] -79~26 131~207 9.5~13.0 Shear 11.0[Min] -62 96 7.5 Deck 9.0[Min] -91~-87 28~46 4.5~5.0 9.0[Min] -74 222~272 11.5~12.0 9.0[Min] -74~35 222~251 11.5~12.5 hull 9.0[Min]~1 0.0[Slen] -42~59 105~230 7.0~12.5 bulkhead 9.0[Min] -74~114 50~222 6.0~13.0 11.0[Min] Not applicable(non tight) Tight 10.0[Min] -98 244 14.0 Non tight 10.0[Min] Not applicable(non tight) Stringer 8.0[Min] Not applicable(non tight) 용골판은경험적최소두께가지배적이었으며, 의요구치가 1.0mm 증가하였다. 식 (15), (16) 은용골판의경험적최소두께관한 와 의규정이다. : (15) : (16) 선저판, 빌지판, 선측외판, 현측후판의경우, 최소두께에서 1.0 mm 의증가가있었지만, 대부분면외압력에의한요구치가우세하다. 따라서, 에의한영향은면외압력이줄어들어최소두께가우세한선측외판의상부와현측후판에서최소두께에의한증가가예상된다. Table 18 Plate requirements for double hull oil tanker [] T_other Hull T_press Keel 14.0[Min] (1.0) -158 179 12.5 Bottom 12.0[Min] -98 207 14.0~14.5 Bilge 12.0[Min] - 225 14.5 Side 12.0[Min] -79~21 146~207 10.0~13.0 Shear 12.0[Min] (1.0) -76 115 8.5 Deck 9.0[Min] -109~-106 56~76 5.5~6.5 12.0~12.5 12.0[Min] -60~-49 290~298 (1.0) 9.0[Min] -66~-53 276~295 12.5~13.0 (0.5~1.0) hull bulkhea d Tight Non tight Stringer 9.0[Min]~ 10.0[Sled] 9.0[Min]~ 10.0[Sled] 11.0[Min] -42~59 101~257 8.0~13.5 (0.5~1.0) 7~85 87~291 7.0~13.5 (0.5~1.0) Not applicable(non tight) 10.0[Min] -98 244 14.0 10.0[Min] 9.0[Min] (1.0) Not applicable(non tight) Not applicable(non tight) 또한화물탱크주변의구조 ( 선저판, 호퍼판, 내측판, 중심격벽 ) 의판은면외압력에의한요구치가우세하였으며면외압력의증가로인해 0.5~1.0mm 의증가가나타났다. 이러한면외압력의전반적인증가는식 (17), (18) 에서보는바와같이동하중이동반되는하중시나리오에서화물탱크에대한정압력식의차이에기인한다. 아래의두식에서 PPV 는화물탱크의안전밸브 272 대한조선학회논문집제 52 권제 3 호 2015 년 6 월
성치현 이승건 의설정압력으로 에서는이압력을동하중동반하중시나리오에서도고려한다. Table 21 Stiffener requirements for double hull oil tanker[] : (17) : (18) Hull Modulus [cm 3 ] 스트링거는경험적최소두께에의한아래대상선박의길이에서 Table 19 와같이 0.5mm 증가가보였다. Bottom -151 183~197 Side -124~9 131~174 1063~1201 (0~11%) 731~1440 (0~14%) Table 19 Comparison of minimum thickness for stringer L 5.5+0.015L 0.6L0.5 IMPACT 150 8.0 7.5-0.5 200 8.5 8.5 0.0 216.45 8.5 9.0 0.5 250 9.5 9.5 0.0 300 10.0 10.5 0.5 (4) 보강재국부구조요구치 Table 20 과 21 에이중선체유조선의보강재요구치를산적화물선과동일한방식으로정리하였다. Table 21을검토하면, 외판의경우유사한결과를보이지만, 화물탱크주변의구조물의경우증가가보였다. 판에대한분석에서이미분석한바와같이화물탱크정수압 25kN/m2 의영향에기인한다. 25kN/m 2 의차이가면외압력이작은화물탱크윗부분의구조에는상대적으로큰비중을차지하여갑판, 중심격벽에는큰증가가나타났다. Table 20 Stiffener requirements for double hull oil tanker [] Hull Modulus [cm 3 ] Bottom 124 206~212 1040~1083 Side -125~78 84~152 665~1266 Deck 131~137 26~33 164~220-79 222 1116-70~-51 198~216 1138~1425 hull -14~125 41~219 249~1001 bulkhead -62~105 54~219 237~1707 Tight -90 237 1259 Deck -104~223 34~77 262~335 (51~60%) -127 224 1140(2%) -126~-106 189~207 hull -116~-18 80~248 bulkhead -58~200 48~250 1260~1617 (11~13%) 298~1118 (14~19%) 459~1949 (5~94%) Tight -90 237 1259(0%) 5. 결론 2015 년 7월부터산적화물선과이중선체유조선에관한공통구조규칙에의한구조부재의요구치에대한영향을분석하였다. 산적화물선의선체거더단면계수에대한요구치에대해서는조건별로차이가있었지만, 침수상태가지배적인일반적인산적화물선에대해서는영향이없었다. 다만, 기존의 와는달리항내 (harbour) 조건이국부구조물요구치에도고려됨으로인해기존의항내 (harbour) 조건의선체종허용굽힙모멘트, 전단력은과도한치수를요구할것으로예상된다. 선체거더최종강도에관한요구치에서는 에서도입된안전계수로인해화물창의종류와선체거더하중의방향에따라다른증가를보였다. 국부구조는증가된 Grab 무게, 선체거더응력에대한보정, 면외압력계산방식, 허용응력, 경험적최소두께등에대한규칙의변화로인해증감이보였다. 이중선체유조선의선체거더단면계수의요구치는동일하였고, 선체거더최종강도는새로도입된안전계수로인해호깅상태에대해서만증가하였다. 국부구조는산적화물선에비해많은증감이나타나진않았으나, 경험적최소두께, 화물탱크에관한정적면외압력계산식의차이로인해증가가나타났다. 본연구에서선정한대상선박에대한요구치변화와그이유에관한분석을통해기존의각선종별공통구조규칙 (, ) 과새로도입될통합공통구조규칙 () 의결과적차이를분석하였다. 본논문의결론은늑골판의배치, 보강재의배치등을고려하여최적화에도에참고할수 JSNAK, Vol. 52, No. 3, June 2015 273
통합공통구조규칙 () 적용에따른구조부재요구치의비교분석 도있을것이다 (Na & Jeon, 2008; Na, et al,. 2010). 또한, 본논문의결과를참고하여향후다른논문을통하여산적화물선과이중선체유조선을대상으로기존의 CSR 에대비하여 의적용에의한중량증가분을선체중앙부의중앙횡단면을기준으로분석할계획이다. References Na, S.S. & Jeon, H.G., 2008. Optimum Structural Desing of Mid-ship of D/H Tankers Based on Common Structural Rules. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 45(2), pp.151-156. Na, S.S. Yum, J.S. & Kim, Y.S., 2010. The Structural Design of a Large Oil Tanker based on the CSR by Considering the Web Arrangement and Material Property. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 47(4), pp.598-605. International Association of Classification Societies(IACS), 2012. Common Structural Rules for Bulk Carriers. [Online] (Updated July 2012) Available at: http://www.iacs.org.uk/ [Accessed October 2014]. International Association of Classification Societies(IACS), 2012. Common Structural Rules for Double Hull Oil Tankers. [Online] (Updated July 2012) Available at: http://www.iacs.org.uk/ [Accessed October 2014]. International Association of Classification Societies(IACS), 2014. Common Structural Rules for Bulk Carrier and Double Hull Oil Tankers. [Online] (Updated January 2014) Available at: http://www.iacs.org.uk/ [Accessed October 2014]. International Association of Classification Societies(IACS), 2014. Consequence Assessment Report [Online] (Updated Jane 2014) Available at: http://www.iacs. org.uk/ [Accessed Oct 2014]. 성치현이승건 274 대한조선학회논문집제 52 권제 3 호 2015 년 6 월