고밀도폴리에틸렌을 적용한 작업지원선의 선체 구조 안전성 평가 (A Study on the Evaluation of Hull Structure Safety of Work Support Boat applying High-Density Polyethylene)

서지정보

· 발행기관 : 해양환경안전학회
· 수록지 정보 : 해양환경안전학회지 / 30권 / 6호 / 709 ~ 716페이지
· 저자명 : 김양곤, 서광철, 박주신

초록

연안에서 주로 사용하고 있는 파워보트(Power boat)와 워크보트(Work boat)는 주로 섬유강화플라스틱(Fiber reinforced plastic, 섬유강화플라스틱)을 주재료로 제작됐으나 2000년대에 들어오면서 섬유강화플라스틱 선체에 대한 환경오염 및 해양 안전에 관한 법규 규제가 강화로 규제되고 있다. 즉, 섬유강화플라스틱은 재활용할 수 없으며 폐기 시 자연에서 분해되는 데 100년 이상 걸리는 매우 반환경적 특성이 있다. 고밀도폴리에틸렌(High density polyethylene) 소재 적용 선박은 기존의 섬유강화플라스틱 선박에 비해 가벼워 부력이 높고, 내충격성이 뛰어날 뿐 아니라 유해 물질 발생이 없으므로 폐선 시 100% 재활용이 가능하다. 최근 친환경 소형 선박 소재로 주목받고 있고, 국내 연해에 항해하는 중, 소형 선박의 선체용 소재로 활용 가치가 높을 것으로 기대되고 있다. 연구에서는 고속 경구 조선 기준에 만족하는 구조 강도 안전성을 검토하였고, 상세 유한요소모델링 기반으로 항복강도 및 좌굴강도를 검토하였다. 외력 작용 시 선체와 연결된 선루 구조 강도를 종합적으로 검토하기 위하여 상세 모델링이 적용되었고, 구조해석 결과 적용 시 선저판 두께를 150% 증가시키는 변경을 반영하였다. 하중조합 별 각 패널에서의 좌굴강도 평가를 수행하였으며, 연구에서 수행한 주요 절차들은 향후 고밀도폴리에틸렌을 소재로 한 중, 소형 선박의 구조 안전성 평가 시 좋은 참고 자료가 될 것으로 기대된다.

영어초록

Power boats and work boats operating primarily in coastal areas have traditionally been constructed using fiber-reinforced plastic (FRP). However, since the 2000s, stricter environmental and maritime safety regulations have limited the use of FRP due to its non-recyclability and prolonged degradation period exceeding 100 years. In contrast, high-density polyethylene (HDPE) offers a sustainable alternative because it is lighter, more buoyant, highly impact-resistant, and fully recyclable with no harmful emissions during disposal. Given these advantages, HDPE is gaining recognition as an eco-friendly material for small vessels, particularly in domestic coastal waters. This study evaluates the structural strength and safety of HDPE hulls according to high-speed light-duty shipbuilding standards. A detailed finite element model was developed to assess both yield strength and buckling strength under external forces. Structural analysis, including a 150% increase in bottom plate thickness, provided insights into hull integrity. The buckling strength of each panel was analyzed for various load combinations. The findings and methodologies presented here offer valuable guidelines for future structural safety assessments of small to medium-sized HDPE vessels.

참고자료

· 없음