HDPE 선박의 운용환경 및 열·기계적 특성을 고려한 구조 거동 연구 (A Study on the Structural Behavior of HDPE Vessels Considering Operational Environment and Thermo-physical Characteristics of HDPE)

서지정보

· 발행기관 : 해양환경안전학회
· 수록지 정보 : 해양환경안전학회지 / 30권 / 6호 / 699 ~ 708페이지
· 저자명 : 류성곤, 권용환, 마주환, 이기동, 이경훈

초록

고밀도폴리에틸렌(HDPE)은 대표적인 열가소성 플라스틱으로서 재활용성, 내충격성 등이 우수하여 차세대 친환경 소형선박용 재료로 각광받고 있다. 그러나, HDPE의 열변형온도는 하절기의 선체 온도와 비슷한 수준이며, 재료의 열팽창 특성으로 인해 선박 구조용 재료로서의 적용 가능성에 대한 기술적 검토가 필요하다. 본 연구에서는 선박이 일상적으로 겪을 수 있는 상온 이상 온도범위에서 HDPE의 기계적·열적 물성치를 도출하였고, 모의설계한 HDPE 어선을 대상으로 연중 태양복사열과 기관실 내부 온도가 가장 높은 하절기 운용상황을 모사한 열전달 해석을 통해 구조부재들의 온도변화 및 분포, 응력 및 변위 구배 등을 확인하고자 하였다. 혹서기의 높은 기온과 강한 태양복사에 노출되는 HDPE 선체의 온도는 재료의 열변형온도 수준까지 상승하며 열팽창에 의한 변형 및 국부응력을 보여 설계 및 검토단계에서 선체 변형을 고려할 필요가 있고 향후 선체변형 대응방안 및 구조안전성 평가기준 마련 시 온도상승에 따른 물성치 변화를 고려할 필요가 있다.

영어초록

High-density polyethylene (HDPE), a representative thermoplastic, has garnered attention as a next generation eco-friendly material for small craft due to its excellent recyclability and impact resistance. However, its feasibility as a structural material for ship requires through evaluation due to its thermal expansion characteristics and heat distortion temperature, comparable to hull temperatures during summer. In this study, mechanical and thermal properties of HDPE were derived within temperature range above room temperature. Furthermore, heat transfer analysis was conducted to simulate the operating conditions during the summer, which covers intense solar radiation and elevated temperatures in the engine room, assessing temperature, stress and displacement distributions of structural components. Results indicated that HDPE craft subjected to ambient temperature and solar radiation during summer exhibits localized deformations and stresses due to thermal expansion, necessitating careful consideration during design and review phases. This paper emphasizes that variations in material properties are to be considered when the countermeasures for hull deformation and establishing structural safety evaluation standards.

참고자료

· 없음