• 대한기계학회논문집A
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• 제36권6호
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• pp.681-689
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• 2012

본 연구에서는 병렬 연결된 해상 크레인을 이용하여 5,000ton 이상의 기가 블록급 대형 중량물을 인양할 때 해상 크레인과 대형 중량물 사이에 연결된 와이어 로프에 작용하는 장력을 계산하기 위해 다물체계 동역학 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 위해, 해상 크레인, 바지선, 대형 중량물은 각각 6 자유도 운동을 하고, 이들 사이에는 서로간의 구속에 의한 연성을 가지도록 모델링 하였다. 또한 해상 크레인 및 바지선에 작용하는 외력으로 유체 정역학 힘과 유체 동역학 힘을 고려하였고, 각각의 물체에 독립적으로 작용한다고 가정하였다. 본 시뮬레이션 결과, 향후 해상크레인을 병렬 연결하여 대형 중량물을 인양하는 공법의 안정성을 확인하고 공학적인 지침을 마련할 수 있는 근간이 될 수 있으리라 예상한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권1호
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• pp.115-120
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• 2011

본 논문에서는 해양 풍력발전기를 해상 크레인으로 리프팅하기 위해 두 개의 탄성 붐을 가진 해상 크레인을 모델링 하고 동적 거동을 시뮬레이션 하였다. 운동 방정식은 강체와 탄성체가 포함된 다물체계 동역학을 기반으로 구성하였다. 외력으로는 유체정역학 힘, 규칙파에 의한 유체동역학 힘, 와이어로프의 장력, 계류력, 그리고 중력이 고려되었다. 두 개의 탄성 붐을 사용한 시뮬레이션 결과는 탄성 붐 한 개를 사용한 경우와 비교하여 모델의 타당성을 검증하였다. 5-MW(megawatt)급 해양 풍력 발전기를 해상 크레인이 리프팅하는 경우에 대해 동적 거동을 시뮬레이션하고 그 결과를 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.501-509
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• 2010

해상크레인은 크레인을 탑재한 선박으로서, 조선소에서 대형 블록이나 구조물의 탑재 및 해상 운송 작업에 사용된다. 본 논문에서는 해상크레인과 중량물의 전후 동요(Surge), 상하 동요(Heave), 종 동요(Pitch)에 대한 정적/동적거동을 분석하였다. 이 때, 유연 다물체계 동역학을 적용하여 해상크레인의 붐(boom)을 탄성으로 고려하였으며, 플로팅 프레임(floating frame)과 노드 좌표(nodal coordinates)를 사용하였다. 질량 행렬, 탄성 강성 행렬, 2 차 속도 벡터, 일반화 좌표 방향으로 작용하는 외력 등을 고려하여 모든 운동이 연성된 비선형 운동 방정식을 구성하였다. 외력으로는 비선형 유체정역학 힘, 선형화된 유체동역학 힘, wire rope 힘, 계류력이 고려되었다. 수치 해석을 위해 Hilber-Hughes-Taylor 방법을 비선형 운동방정식에 적용하였다. 정적 거동 분석을 통한 정적 평형 자세를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우에 대해 결과를 비교하였으며, 수치 해석 방법에 대한 정적/동적 거동 분석 결과를 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.455-463
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• 2012

본 연구에서는 부유식 해상 풍력 발전기의 로터 축과 타워 상단에 작용하는 동적 하중을 계산하였다. 부유식 해상 풍력 발전기는 부유식 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브, 그리고 3개의 블레이드로 구성되어 있는 다물체계 시스템이다. 본 연구에서는 이들 모두를 각각 6 자유도를 갖는 강체로 가정하였다. 부유식 해상 풍력 발전기의 타워는 플랫폼에 고정되어 있고, 3개의 블레이드는 허브에 고정되어 있다. 낫셀은 타워의 상부에 회전 관절로 연결되어 있으며, 블레이드와 허브로 구성된 로터는 낫셀과 회전 관절로 연결되어 있다. 본 연구에서 부유식 풍력 발전기의 운동 방정식은 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동방정식 구성 방법 중 하나인 recursive formulation을 이용하여 구성하였다. 외력으로는 부유식 플랫폼에 작용하는 비선형 유체 정역학 힘과 선형 유체 동역학적 힘 그리고 계류력을 고려하였고, 블레이드에 작용하는 풍력을 고려하였다. 이와 같이 구성한 운동 방정식을 해를 구하여 풍력 발전기를 구성하고 있는 각 요소들의 각 연결 부위에 작용하고 있는 구속력을 계산하였다. 그 결과, 동적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중은 정적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중보다 큰 것을 알 수 있으며, 따라서 부유식 풍력 발전기의 구조해석의 입력 값으로서 정적 하중보다 동적 하중을 고려하는 것이 더 엄격한 해석 기준이라고 할 수 있다.