극지용 DP보조계류시스템을 위한 새로운 위치유지 전략개발

Abstract

극지방용 부유식 해양구조물의 위치유지시스템은 일반적인 환경과 다르게 유빙의 특성을 고려한 위치유지 전략이 필요하다. DP 보조계류시스템은 위치유지를 위해 가장 널리 사용되는 계류와 DP 시스템이 결합된 형태로 이러한 극한의 환경에 적합한 솔루션으로 주목받고 있다. 하지만, 쇄빙이 선행되어도 구조물 주변에 축적되는 빙 특성으로 인해 구조물의 과도한 표류가 발생할 수 있고 계류시스템의 파단 위험이 상승할 수 있다. 따라서, 극지용 DP 시스템은 해역의 빙 특성을 고려하여 구조물의 안전을 보장할 수 있는 제어 전략을 수립해야한다. 본 논문에서는 구조물에 유발되는 빙의 부하를 최소화 하고 안정적인 운용을 가능하게 하는 DP 보조계류시스템의 새로운 제어 전략을 제시하고자 한다. 새로운 제어전략은 계류선 장력을 이용한 구조물의 위치제어와 빙 표류방향에 대한 방향제어로 구성하였다. 선행적으로 구조물의 위치와 계류선 장력을 지속적으로 안전범위에 유지시킬 수 있는 DP 보조계류시스템용 위치제어인 Set point (SP)제어법을 제시하였다. 그 후, 다양한 빙 조건에서 DP 시스템의 정적해석을 수행하여 대빙 위치유지성능의 특성을 파악하였다. 본 결과를 토대로 빙의 부하를 최소화하기 위한 방향제어를 개발하였으며 최종적으로 극지방용 DP 보조계류시스템의 제어전략을 수립하였다.

|The control strategy for a station keeping of floating offshore platform in Arctic ocean should consider characteristics of ice load unlike normal sea. The Dynamic Positioning (DP) assisted mooring system which is a combination of mooring and DP system has been noted as an appropriate solution for severe environmental condition like Arctic ocean. However, even if the breaking of ice is preceded, accumulation of ice floes around platforms can increase the risks such as the excessive drift and failure of mooring system. As a result, DP system in this condition should establish a proper control strategy which can ensure the safety of platform considering the characteristics of ice load.

In this paper, a new station keeping strategy to minimize the load of platform caused by ice loads and enable safety operation is suggested. The new strategy is consisted of the position control using mooring tension and heading control considering the direction of ice drift. Firstly, Position control named Set point(SP) control is suggested which can keep the position and mooring tension in permissible range. Subsequently, DP capability analysis in various ice condition is conducted to investigate characteristics of station keeping quality against ice loads. Using the result of DP capability analysis, the heading control to minimize the load from ice is developed. As a result, a new control strategy for DP assisted mooring system under ice condition is established.