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Abstract 현재 선박 배관망의 설계 과정은 배관망의 처짐 및 응력에 대한 각종 안정성 요구 조건을 만족시켜야 하며, 그 과정에서 배관망의 처짐 및 응력을 완화하기 위해 지지대 (support)를 설치한다. 이러한 선박 배관망의 설계 과정은 설계 경험과 노하우를 갖춘 전문가에 의존하여 수행되고 있다. 따라서 배관망 설계는 설계자의 숙련도에 따라 완성도와 수행 시간에 차이가 나며, 반복 작업으로 인한 노동력 및 시간의 낭비를 초래한다. 본 연구에서는 전문가의 경험과 지식을 고려한 선박 배관망 설계 최적화 방법을 제안하였다. 여러 배관망 설계 대안들을 고려하기 위해 선박 배관망의 지지대 설치 위치를 설계 변수로 설정하였다. 그리고 설계 비용과 관련된 지지대 사용 개수의 최소화 및 선박 배관망의 전체적인 안정성을 높이기 위한 교유 주파수 (natural frequency) 최대화 등 다양한 목적 함수를 고려했다. 이 과정에서, 배관망의 처짐 및 응력과 관련된 각종 안정성에 대한 요구 조건을 제약 조건으로 설정하였다. 정식화된 최적화 문제를 전역 최적화 알고리즘으로 풀어 최적의 배관망 설계 안을 도출했으며, 각 목적 함수에 따른 최적 안을 비교하였다. 최적화 과정 중 상용 프로그램을 이용한 응력 해석 과정을 자동화했으며, 이를 통해 최적화 과정에서 생성된 각 설계 대안에 대한 평가를 진행했다. 본 연구에서 제안된 방법의 효용성을 검증하기 위해, 제안된 방법을 실제 배관망 설계 과정에 적용하여 최적화 결과와 전문가의 수작업 설계 결과를 비교하였다. 그 결과, 지지대 사용 개수의 최소화, 고유 주파수의 최대화 등 목적 함수에 맞는 과정을 수행함으로써 사용자의 의도에 맞는 배관망의 설계 안을 도출할 수 있음을 확인했다.
Publication Date 2021-11-04

여인창, 노명일, 전도현, 장석호, 혀재원, "응력 해석을 고려한 선박 배관망 설계 최적화", 2021년도 대한조선학회 추계학술발표회, 군산, pp. 655, 2021.11.04-05


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