LNG Sloshing에 대한 화물창 구조 안전성 평가방법에 대하여 설명하시오.

멤브레인 LNG선은 슬로싱에 의한 안전성 문제에 노출되어 있어 슬로싱에 의한 안전성 평가가 필수.

이를 위해서는 정확한 슬로싱 하중 계산과 동적하중에 대한 구조강도 평가기술이 확보되어야 함.

 

슬로싱과 같은 동적하중에 대한 구조강도의 평가를 위해서는 하중의 작용시간 및 모양, 구조물의 주기, 종류 등이 미리 결정되어야 하는데, 하중의 작용시간은 슬로싱의 압력을 계산하는 과정에서 산출될 수 있으며 작용하중의 모양은 여러가지로 생각할 수 있으나 실용상 단순화하여 고려함.

 

각 선급협회에서는 LNG 운반선의 화물창 설계에 관한 각각의 설계가이드를 발간하고 있으며, 최근 실제 프로젝트에서는 해당 지침에 따라 화물창 탱크의 설계에 직접 반영하는 것을 권고하고 있음.

 

LNG Sloshing에 대한 구조안전성 해석법은 크게 비교해석법과 직접해석법으로 나뉨.

 

비교해석법(비교평가법)

수년간의 운항경험으로 검증된 138k LNGC가 갖고 있는 안전율을 신조 대상선에 그대로 적용하는 방법으로 138k LNGC의 슬로싱 하중 대비 대상선박의 하중 증가분만틈 선체 및 CCS(Cargo Containment System)의 강도를 키우는 것임.

본 해석법은 복잡한 슬로싱 해석법 적용시 발생 가능한 에러 및 해석 시간을 줄일 수 있지만, 대상선의 구조-유제 연성효과를 고려하지 않아 단순하게 실적선 대비 상대강도 증가량을 요구하는 것으로 과잉설계가 우려됨.

 

직접해석법(절대평가법)

해석 대상 선박의 하중과 강도를 직접 해석.

CCS만을 대상으로 정적해석을 수행할 수도 있고, LNG 화물과 CCS의 상호작용, 즉 구조-유체 연성효과를 고려하여 해석할 수도 있음.

하지만 이론적으로 완벽하지 않고, 진행하는 충격파의 처리에 있어 난점이 존재함.

 

참고로 슬로싱 하중은 모형실험을 통해 구하는 것이 현재까지는 가장 신뢰도가 높다고 여겨짐.

 

참고자료 : 한국선급, "슬로싱 하중 평가 지침 & 화물격납설비 강도 평가 지침", 201