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국방 가시화 프레임워크와 물리 엔진 기반 선박인양 시뮬레이션 2014 09.05 석사과정 김임규 2014 CAE Conference 0
국방 가시화 프레임워크와 물리 엔진 기반 선박인양 시뮬레이션
2014 09.05 석사과정 김임규
2014 CAE Conference 0
1. 연구배경
– 해양사고개요
• Costar Concordia Disaster(2012)
• 세월호 사고(2014)
– 선박인양
2. 선박 인양 시뮬레이션
3. 결론 및 향후 계획
2014 CAE Conference 1
목차
1. 연구배경
1.1 해양사고와 선박인양
2014 CAE Conference 2
해양 사고[1]
해양 및 내수면에서 발생하는 사고
구조, 설비, 운용과 관련하여 사망, 실종, 부상을 입은 사고
선박의 충돌, 좌초, 전복, 침몰이 있거나 조종이 불가능하게 된 사고
선박의 운용과 관련하려 해양오염 피해가 발생한 사고
태안반도 유조선 충돌, 천안함 침몰, 세월호…
사고 원인 규명 및 사후 대책 마련에 어려움
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해양 사고 개요
2007 2008 2009 2010 2011 2012
사고 발생 건수 566 480 723 737 946 726
사고 발생 척수 759 636 915 961 1197 941
인명피해 214 240 243 247 280 232
연도별 해양사고 발생 현황 세월호 전복 사고
2014 CAE Conference
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코스타 콩코디아(이탈리아, 2012)
Costa Concordia disaster(2012)
최악의 사태 기름 유출 방지 방안
최종 선택된 인양 방법
세월호 사고(한국, 2014)
2014년 4월 16일경 전라남도 진도군 병풍도 부근에서 발생
원인
– 과적 및 적재화물 관리 부실, 무리한 항행으로 인한 복합적인 인재
로 추정
– 암초충돌설, 내부폭발설, 잠수함과의 충돌 등 여러 가설
수색작업이 사고 발생 후 140여일이 지난 현재까지도 계속
되고 있다.
최근, 곧 수색 한계에 도달할 것 같으며 수중수색 중단 및
세월호 인양을 첫 언급(연합뉴스 9월 5일)
2014 CAE Conference 5
선박인양
선박인양 (The ship salvage, The refloating ship)
– 가라앉았거나(sunken) 좌초(grounded), 또는 난파(wrecked) 선박을 구
조하는 작업.
선박인양의 목적
– 선박 잔해 속 가치 있는 물건들 인양
– 해양 오염 (기름유출, 부식 등)
– 원인 규명 (향후 사고 재발 방지)
2014 CAE Conference 6
매우 복잡하고 어려운 작업
– 프로젝트 마다 매우 상이한 작업 시나리오
– 긴 작업 시간
– 막대한 비용(수많은 중장비 사용, 전문가 투입)
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선박인양
천안함 침몰 사건(2010)
코스타 콩코디아 사고(2012) 세월호?
“인양기간 12개월” “인양비용 약 1조원”
해양수산부(TMC해양과 인양 자문 계약), 298일~386일, 830억~1080억 예상
– 선체를 잠수 바지 위에 올린 뒤 크레인 인양
– 크레인으로 인양 뒤 반잠수 바지에 선적
– 선체를 바로 세운 뒤 잭업 바지(해저 파일을 4개 박음)
– 선체 안에 에어백을 설치해 부상시킨 뒤 반잠수 바지에 선적
카이스트 OSE (OSE 세월호 대책 위원회)
– 해상 크레인으로 선체를 바로 세운 뒤 플로팅 도크에 선적
– 대형 어망을 사용하여 선박을 둘러싼 후 조류의 흐름이 작이 지역
으로 견인 후 쉽게 인양
– 선박에 Lifting Lug를 설치
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세월호 인양 방안
2. 연구내용
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선박인양 시나리오 : Floating Crane과 Heavy Lift Ship을 활용한 선박 인양
1. FC 계류선 및 체인 설치
2. 선수부에 8천톤 FC 설치
3. 선수부 3m 인양
4. Uprighting
5. 선수부 추가인양, 추가 체인 설치
6. 선미부에 3천톤 FC 설치
7. 선박 일부 공기중으로 인양
8. HLS에 선박 예인
9. HLS 부상 및 이동
Heavy Lift Ship(HLS)
Floating Crane(FC)
2014 CAE Conference
이산 사건 시뮬레이션
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자연 언어로 기술된 시나리오
전문가의 파싱 과정이 필요
해양 공학 분야 인력을 통해 시나리오 각 단계를 경로 계획으로 변환
각 단계에서 예측되는 위치 및 자세 변화를 애니메이션으로 기록 운동
특성을 포함하지 않음
데이터 처리 모듈에서 각 단계의 위치 및 자세 변화를 재생
Path Script Path Script Path Script
2014 CAE Conference
이산 사건 시뮬레이션
인양 중량 계산을 위한 기본 가정
1) 인양 과정에 실제 중량이 확인 될 것이므로,
계산 과정에 마진을 추가하지 않았음.
가능한 범위에서 정확한 수치를 예측하려고 노력하였고,
마진은 중량 최종 예측치에 추가할 예정임.
2) 기초자료
2.1) KR의 발표 중량: Light ship weight, 재화중량, 지정된 평형수 중량
2.2) 수사본부의 발표: 화물 과적 중량, 평형수 중량
3) 출항시 배수량을 기준으로 기초자료를 수정
(2)항의 기초 자료가 서로 상충됨.
특히, 발표된 과적화물 중량을 모두 실었다고 가정하면, 설계흘수를 많이 초과하게 됨.
수정한 내용은, 화물 톤수 계산에 잘못이 있었을 것으로 판단.
즉, 공칭 최대 중량을 화물 개수에 곱해서 계산된 결과로 판단하여 (예를 들면 컨테이너 1개 20톤, 화물차 10톤 등),
이를 무시하고, 출항시에 만재흘수에 맞춰 출항 했을 것으로 가정하여,
만재 배수량에서 발표된 평형수 톤수를 믿고, 그 차이를 이용하여 화물톤수를 수정하였음.
4) 뻘 효과의 수정
미해군의 Salvage manual에는 뻘 효과를 배수량의 30%로 권장하고 있으나, 사고가 난 맹골수도는 유속이 빨라 뻘이 거의 없고, 모래와 자갈이 3-4 미터 퇴적되어 있고, 그 아래는 암반으로 알려져 있음.
따라서 뻘 효과를 배수량의 10%만 (1천톤) 감안하였음.
한가지 걱정은, 날짜가 지나갈수록 뻘 효과는 증대할 것이라는 점임. 즉, 정확한 수치는 매일 조금씩 늘어나므로, 정확한 예측이 어려움.
5) 평형수 탱크의 손실 여부
평형수를 KR에서 지정한만큼 싣지 않고 출항했다는 보도를 믿는다면, 거꾸로 이 빈 공간이 부력으로 작용하고 있음.
다만, 평형수 탱크가 손상되어, 이 부력을 구성하는 에어포켓이 손실되었다면, 부력이 없음.
이 손실 여부는 판단이 어려우므로, 두 가지 상황을 모두 계산하였음.
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이산 시간 시뮬레이션
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Collaborative visualization of a warfare simulation
국방 M&S 결과 가시화를 위해 개발
모듈화 된 설계 재사용성, 상호운용성
상용 게임 엔진 높은 가시화 품질, 비용 효율적
전투 시뮬레이션 가시화 프레임워크 iCAVE 시설에서의 가시화 결과
본론
2.1 가시화 프레임워크
2014 CAE Conference
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본론
2.1 가시화 프레임워크
가시화 프레임워크 재사용 방안
2014 CAE Conference
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의사 결정 과정 지원을 위한 협업 가시화 시설
결론
3.1 실험 결과
Screen Resolution Clustering
120º
cylindrical
10m x 3m
6400 x 1920
(11.7 mega
pixel)
7 PC
(2 projector
for each,
stereo)
Screen Resolution Clustering
9 LCD
Pannel
3.1m x 1.7m
5760 x 3240
(18.6 mega
pixel)
3 PC
(3 LCD for
each)
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의사 결정 과정 지원을 위한 협업 가시화 시설에의 적용
멀티채널 모듈의 재사용
결론
3.1 실험 결과
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세월호 인양 시뮬레이션
영상
3. 결론 및 향후 연구
물리엔진을 활용한
이산 시간 시뮬레이션
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Q&A?
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