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시스템 다이내믹스 기반 해양구조물 FEED 검증 방법에 관한 연구
황존규 목포해양대학교대학원 2021 국내박사
해양구조물에 대한 세계의 수요는 에너지 수급 메카니즘에 의해 결정되고, 세계 에너지 수요는 세계 경제 성장과 밀접하게 연관되어 있다. 즉, 세계 경제 성장에 따라 해양구조물에 대한 수요가 영향을 받고, 보다 직접적으로는 유가와 원유 생산량에 따라 수요가 변화한다. 이러한 원유의 생산은 육상 유전의 시추가 성숙 단계에 있는 반면 해양의 유전 개발은 성장 단계에 있기 때문에 장기적으로 시장이 매우 밝다고 볼 수 있어 개발의 필요성이 높다. 전통적으로 한국의 조선 해양산업은 타 경쟁국에 비하여 건조 기술에서 우위를 점하고 있지만, 해양구조물 설계기술의 핵심인 엔지니어링과 FEED 기술이 부족하고, 특히 개념설계와 기본설계 그리고 FEED의 역량은 매우 부족한 실정이다. 따라서 이러한 해양구조물 FEED 분야의 역량을 높이기 위해서 본 연구에서는 시스템 다이내믹스를 기반으로 하여 해양구조물 탑사이드 장비인 분리시스템(Separation System)을 대상으로 FEED 검증 방법에 관한 연구를 수행하였다. 해양구조물 분리시스템은 부가가치 측면에서 EPC(Engineering, Procurement and Construction) 프로젝트의 성공 여부를 결정할 수 있는 탑사이드(Topsides)의 가장 중요한 시스템 중 하나이다. 그럼에도 불구하고, 초기설계 단계에서 설계검증(Design Verification)에 대한 지금까지의 실태는 설계 작업의 진행이나 도면작성 및 제공에 국한되어 있어 초기설계(FEED;Front End Engineering Design) 과정에서 설계검증의 미흡으로 인하여 계약 후 잦은 설계변경에 의한 추가손실이 발생 되어왔다. 이러한 맥락에서 본 연구는 해양 구조물의 전체 프로젝트 수행 기간에 성공적인 사업수행을 도모하고 추가손실을 줄이고자 FEED 검증모델을 구축하여 시뮬레이션 후 그 결과를 현업에 적용하도록 하였다. 또한, 계약 전에 필히 FEED 검증을 수행하고 계약 후 상세설계 수행 시 설계변경이 최소화될 수 있도록 검증모델을 적용하였다. 제안된 설계검증 방법은 상세설계의 효과적인 실행뿐만 아니라 초기설계 단계에서 기술적 오류나 불일치 사항을 미리 찾아냄으로써 해양구조물의 엔지니어링, 구매조달 및 건조에 대한 경쟁력을 향상시키는 데 기여 할 것으로 예상한다. 이를 위하여 본 연구에서는 첫째, 시스템 다이내믹스의 인과요인 분석을 통하여 해양구조물 FEED 검증 방법을 구현하고자 FPSO 상부구조의 분리시스템(Separation System)을 대상으로 설계검증 모델을 적용하였다. FPSO는 부유식 원유 생산/저장/하역하는 해양구조물로서 시추선에 의해 개발이 완료된 유정과 연결하여 원유를 뽑아 올려 1차 분리 과정을 거친 후 Hull의 Cargo Hold에 저장했다가 유조선에 옮겨주는 역할을 한다. 이는 크게 선체 부분(Hull)과 상부구조(Topsides)로 나눌 수 있고 상부구조에 연구대상인 분리시스템이 위치 하고 있다. 또한, 분리시스템의 설계검증 방법으로는 설계단계에서 문제의 정의와 설계검증의 변수 선정, 인과지도 작성 및 적용 그리고 타당성 검증 순으로 프로세스를 진행하였다. 인과지도 작성은 논리 분석 능력이 우수한 Vensim PLE를 이용하여 수행하였고 모델 구축에 필요한 정보는 FEED Data에서 Operation Condition을 얻었으며 Hysis Simulation Data에서 Fluid Composition 자료를 얻었고 Vendor Data에서 설계 요구사항(Design Requirement)을 얻어 적용하였다. 둘째, 시스템 다이내믹스를 기반으로 저유량도 상관성 분석에 의한 새 로운 설계검증 모델(OC-Model)을 구현하였다. 특히, 해양구조물 공사 시작 단계에서부터 운전 조건을 고려하여 FEED에 대한 설계검증을 수행하여 조기에 설계 문제를 해결하고 계약 후 설계변경이 감소할 수 있도록 시도하였다. 제안된 설계검증 방법은 상세설계의 효과적인 실행뿐만 아니라 초기설계 단계에서 기술적 에러나 불일치 사항을 미리 찾아냄으로써 해양구조물의 엔지니어링, 조달 및 건조에 대한 경쟁력을 향상시키는 데 기여 할 것으로 예상한다. 결과적으로, 제안된 설계검증 방법이 해양구조물의 다른 핵심장비에도 확대 적용될 수 있으며, 향후 해양 프로젝트의 성공적인 수행에 의한 이익창출을 도모할 수 있을 것이다. 또한, 해양구조물 건조 시 설계변경에 의한 막대한 손실을 최소화 할 수 있을 것으로 기대한다. 결론적으로 본 연구를 통해서 첫째, 설계 오류를 조기에 찾아낼 수 있도록 하였고 둘째, 초기 설계검증에 의한 설계변경을 최소화 할 수 있도록 하였으며 셋째, 짧은 기간 내에 설계검증을 수행하여 입찰에 임할 수 있도록 하였다. 넷째, Vendor 데이터를 참고하여 상부구조의 핵심장비인 분리시스템에 대한 설계검증 Check list를 만들어 프로세스 엔지니어가 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 또한, 제안된 설계검증 모델의 확대 적용을 도모하고자 압축기(Compressor)와 열교환기(Heat exchanger/Cooler)에도 검증항목을 만들어 장비별로 설계검증이 이루어질 수 있도록 하였다. 이처럼 본 연구에서 제안한 방법(OC-Model : Operating Condition을 고려한 모델)을 적용할 경우 신속하고 체계적인 설계검증이 이루어질 수 있을 것으로 판단한다. 기대효과로는 제안된 설계검증 방법을 활용하여 상세설계의 효과적인 실행뿐만 아니라 초기 설계단계에서 기술적 에러나 불일치 사항 그리고 기술적으로 불충분한 사항을 미리 찾아냄으로써 해양구조물의 엔지니어링, 조달 및 건조에 대한 경쟁력을 향상시키는 데 기여 할 것으로 예상한다. 결과적으로, 제안된 설계검증 방법이 해양구조물의 FEED 검증 프로세스에 쉽게 적용될 수 있어, 향후 해양구조물 프로젝트의 성공적인 수행에 의한 이익창출을 도모할 수 있을 것이다. 또한, 해양구조물 건조 시 설계변경에 의한 막대한 손실을 최소화 할 수 있을 것으로 기대한다. 앞으로 이 방법을 FPSO 상부구조의 핵심장비인 압축기(Compressor)와 열교환기(Heat exchanger) 뿐 만 아니라 펌프(Pump)와 유틸리티 장비에도 확대 적용하여 그 효용성을 증가시킬 예정이다.
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황존규 동국대학교 지역개발대학원 1993 국내석사
People in big cities are always interested in their living conditions and have desire for more comfortable environment. Ulsan, one of industrial cities designated by government since 1962, is an example in this thesis. As above mentioned, Ulsan has been proud of its rapid and remarkable development. Nevertheless, the city has been reluctant to invest on recreational facilities for its citizens such as parks, resort areas and so on. Only recently did people in Ulsan begin to recognize the lack of recreational facilities in the urban area because some bad factors derived from rapid urbanization and industrialization which caused an explosive population growth. Therefore, this paper aimed at helping basically improve the quality of life of the citizens to have them use parks freely with more urban parks whenever they want. In order to achieve the goal, this study adopted a practical method or survey based on questionaries and their analysis about utilization of urban parks in Ulsan city The results are as follows. 1. In terms of the utilization of urban parks, the survey showed most citizens in Ulsan considered the park as a place where they take a rest with their family. 2. In terms of degree of satisfaction, seven out of ten pollees complained the lack of facilities and parks. 3. One citizen spent more than 110,000 won a month on enjoying leisure, and many citizens in the city visit recreation facilities and sites in Kyung-Ju for sightseeing. 4. Concerning preference to facilities, the questionaries showed that they preferred large parks with various facilities to mini parks. 5. The biggest obstacle to park development was considered financial problem which could be solved by citizens I participation. To find good method for enlarging parks, the plans should be established based upon the degree of satisfaction and types of leisure. And then to obtain financial aid, we had better take account of the third sector which consists of public sector and private sector. The detailed Plan is as follows. 1. Reconstructing Ul-Ki park as ocean park. 2. Setting up landscape facility such as grass, the road for walk in the Hak Sung Park. 3. Making an effort to boost development of large scale parks. 4. Concentration on park that can be characterized with special themes. 5. Leading citizens to visit parks in Ulsan whenever possible. 6. Having cultural events and publishing journals to inform citizens of resort places. 7. Establishing private capital to solve financial problem and providing private sector with concrete solution for business prospect. 8. Establishing parking complex. Through empirical analysis this study offered a plan to enlarge recreational facilities. I hope this thesis will contribute to improve living conditions in Ulsan before the city is upgraded to a special city under the direct control of the central government in the near future. It is necessary for us to continue to study methods that will provide us with better living conditions.
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