In 2019, the Korean government announced the 3rd Basic Plan for Energy, which included expanding the rate of renewable energy generation by 30-40% by 2040. Hence, offshore wind power generation, which is relatively easy to construct in large areas, should be considered. The East Sea coast of Korea is a sea area where the depth reaches 50 m, which is deeper than the west coast, even though it is only 2.5 km away from the coastline. Therefore, for offshore wind power projects on the East Sea coast, a floating offshore wind power should be considered instead of a fixed one. In this study, a response analysis was performed by applying the analytical conditions of IEC61400-3-2 for the design of floating offshore wind power generation systems. In the newly revised IEC61400-3-2 international standard, design load cases to be considered in floating offshore wind power systems are specified. The upper structure applied to the numerical analysis was a 5-MW-class wind generator developed by the National Renewable Energy Laboratory (NREL), and the marine environment conditions required for the analysis were based on the Ulsan Meteorological Buoy data from the Korea Meteorological Administration. The FAST v8 developed by NREL was used in the coupled analysis. From the simulation, the maximum response of the six degrees-of-freedom motion and the maximum load response of the joint part were compared. Additionally, redundancy was verified under abnormal conditions. The results indicate that the platform has a maximum displacement radius of approximately 40 m under an extreme sea state, and when one mooring line is broken, this distance increased to approximately 565 m. In conclusion, redundancy should be verified to determine the design of floating offshore wind farms or the arrangement of mooring systems.
In the shipyard, a lot of data is generated, stored, and managed during design, construction, and operation phases to build ships and offshore structures. However, it is difficult to handle such big data efficiently using existing data-handling technologies. As the big data technology is developed, the ship and offshore industries start to focus on the existing big data to find valuable information from it. In this paper, the material requirement estimation method of offshore structure piping materials using big data analysis is proposed. A big data platform for the data analysis in the shipyard is introduced and it is applied to the analysis of material requirement estimation to solve the problems in piping design by a designer. The regression model is developed from the big data of piping materials and verified using the existing data. This analysis can help a piping designer to estimate the exact amount of material requirement and schedule the purchase time.
대다수의 부유식 해양플랜트는 위치 유지의 방법으로서 체인 계류 시스템을 사용하나, 그 설계 변경 과정은 논문으로 찾아보기 힘들다. 본 연구는 FLBT를 대상 해양플랜트로 선정하여 계류 초기설계안과 모형시험을 수치해석으로 분석하고, 변경된 설계조건에 따라 새로운 계류 설계안을 제시하였다. 주된 환경 방향에 따라 계류선 묶음(bundle)의 주 방향을 조절하는 것이 계류 설계하중 감소에 크게 유효했다. 터렛 계류된 해양플랜트라도 횡파에 노출되며, 횡파 중 운동 때문에 높은 계류 인장력이 발생했다. 일치된 환경 방향 조건은 설계조건이 될 수 없으며, 바람, 파도, 조류의 각 환경 방향이 복잡한 조건에서 설계 계류 하중이 발생했다. 횡요 운동이 계류 인장력에 미치는 영향이 큼으로 적절한 횡요 감쇠 계수를 계류해석에 적용하는 것이 중요하다.
Kim, Yeon-Ho;Park, Joo-Shin;Shin, Hyun-Chang;Kim, Sung-Jun;Park, Dae-Kyeom;Ha, Yeon-Chul;Seo, Jung-Kwan
한국해양공학회지
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제34권3호
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pp.208-216
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2020
The Integrated Offshore Standard Specification (IOSS) involves Korean shipyards, classification societies, research institutes, the Korean industrial society, engineering companies, and oil companies with the objective of reducing costs and risks without compromising safety in international offshore engineering procurement construction (EPC) projects using new standardized bulk components and qualification procedures. The activities of the IOSS include the analysis of the existing rules and regulations to achieve the best standardization, which is reflected in the best practices, and minimize the variables in regulations and rules. In addition, a standard inventory of shapes and dimensions, referred to as specifications, is proposed in the IOSS. In this paper, the aluminum tertiary standardization part (IOSS S102-1/2 S104: Specification for Structural Tertiary Design) is presented with the details of the procedures, background reviews, and cost-benefit analyses of the design and verification methods for standard designs in the IOSS standardization items. Based on the cost-benefit analysis, the application of standardized aluminum tertiary items to offshore projects has significant advantages in terms of maintenance and repair compared to the carbon steel tertiary items utilized in current industrial practices.
Kim, Hyungjun;Jeon, Gi-Young;Choung, Joonmo;Yoon, Sung-Won
International Journal of Ocean System Engineering
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제3권4호
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pp.209-217
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2013
This paper presents a mooring design procedure for a floating offshore wind turbine. Offshore environmental data for Jeju are taken from KHOA (Korea Hydrographic and Oceanographic Administration) and used for the environmental conditions in numerical analyses. A semi-submersible-type floating wind system with a 5-MW-class wind turbine studied by the DeepCwind Consortium is applied. Catenary mooring with a studless chain is chosen as the mooring system. Design deliverables such as the nominal sizes of chain and length of the mooring line are decided by considering the long-term prediction of the breaking strength of the mooring lines where a 100-year return period is used. The designed mooring system is verified using a fatigue calculation based on rain-flow cycle counting, an S-N curve, and a Miner's damage summation of rule. The mooring tension process is obtained from time-domain motion analyses using ANSYS/AQWA.
The effects of BPC (blade pitch control) on FOWT (floating offshore wind turbine) motions and generated power are investigated by using a fully-coupled turbine-floater-mooring simulation program. In this regard, two example FOWTs, OC4-5MW semi-submersible FOWT and KRISO four-3MW-units FOWT, are selected since the numerical simulations of those two FOWTs have been verified against experiments in authors' previous studies. Various simulations are performed changing BPC natural frequency (BPCNF), BPC damping ratio (BPCDR), and wind speeds. Through the numerical simulations, it was demonstrated that negative damping can happen for platform pitch motions and its influences are affected by BPCNF, BPCDR, and wind speeds. If BPCNF is significantly larger than platform-pitch natural frequency, the pitch resonance can be very serious due to the BPC-induced negative-damping effects, which should be avoided in the FOWT design. If wind speed is significantly higher than the rated wind velocity, the negative damping effects start to become reduced. Other important findings are also given through systematic sensitivity investigations.
An offshore plant is an offshore platform that can process oil and gas resources in rough seas with a poor working environment. Moreover, it is a complex structure with different types of offshore facilities and a large amount of outfitting that connects different offshore installations. In particular, an enormous amount of various piping materials is installed in a relatively narrow space, and thus, the difficulty of working is relatively high compared to working in ships or ground plants. Generally, when the 3D detailed design is completed, an offshore plant piping process is carried out at the shipyard with ISO 2D fabrication drawings and ISO 2D installation drawings. If a worker wants to understand the three-dimensional piping composition in the working area, he can only use three-dimensional viewers that provide limited functionality. As offshore plant construction progresses, correlating work with predecessors becomes more complicated and rework occurs because of frequent design changes. This viewer function makes it difficult to identify the 3D piping structure of the urgently needed part. This study deals with the process support method based on a system using a 3D simulator to improve the efficiency of the piping process. The 3D simulator is based on the Unity3D engine and can be simulated by considering the classification and priority of 3D models by the piping process in the system. Further, it makes it possible to visualize progress information of the process. In addition, the punch content can be displayed on the 3D model after the pipe inspection. Finally, in supporting the data in relation to the piping process, it is considered that 3D-simulator-supported piping installing could improve the work efficiency by more than 99% compared to the existing method.
한국해양연구소(KORDI)는 후구로(Fugro Int.)사의 도움으로 마라도에서 약 152km 떨어진 지점에 건설 예정인 이어도 해양관측기지 건설을 위해서 해저지반의 특성조사를 수행하였다. 지반조사의 근본 목적은 해양과학기지가 설치될 이어도의 해저지반의 공학적 특성을 파악하고 조사자료를 이용하여 고정식 해양구조물의 기초설계를 하기 위한 것이었다. 본 논문에서는 해저지반조사의 상세한 설명과 고정식 해양구조물의 기초설계에 필요한 설계상수를 산정하는 방법에 대해서 토론하고자 한다. 연구결과로는 해저 현장토질의 특성을 고려한 해양말뚝의 기초설계에 필요한 지반설계 상수를 제안하였다.
Due to the escalation in hydrocarbon consumption, the offshore industry is now looking for advanced technology to be employed for deep sea exploration. Riser system is an integral part of floating structure used for such oil and gas extraction from deep water offering a system of drill twines and production tubing to spread the exploration well towards the ocean bed. Thus, the marine risers need to be precisely employed. The incorporation of the strengthening material, fiber reinforced polymer (FRP) for deep and ultra-deep water riser has drawn extensive curiosity in offshore engineering as it might offer potential weight savings and improved durability. The design for FRP strengthening involves the local design for critical loads along with the global analysis under all possible nonlinearities and imposed loadings such as platform motion, gravity, buoyancy, wave force, hydrostatic pressure, current etc. for computing and evaluating critical situations. Finite element package, ABAQUS/AQUA is the competent tool to analyze the static and dynamic responses under the offshore hydrodynamic loads. The necessities in design and operating conditions are studied. The study includes describing the methodology, procedure of analysis and the local design of composite riser. The responses and fatigue damage characteristics of the risers are explored for the effects of FRP strengthening. A detail assessment on the technical expansion of strengthening riser has been outlined comprising the inquiry on its behavior. The enquiry exemplifies the strengthening of riser as very potential idea and suitable in marine structures to explore oil and gas in deep sea.
Computational Structural Engineering : An International Journal
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제2권1호
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pp.19-23
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2002
A reliability-based cost-benefit model for the risk management of oil platforms in the formulation of optimal decisions based on life-cycle consideration is proposed. The model is based on structural risk assessments and the integration of social issues and economics into the management decision process. Structural risks result from the platform's exposure to the random environmental loading associated with the offshore site where it is located. Several alternative designs of a typical platform are proposed and assessed from the cost-effectiveness viewpoint. This assessment is performed through the generation of cost/benefit relationships that are used, later on, to select the optimal design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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