빙의 재료특성이 빙-선체 충돌 거동에 미치는 영향

빙해지역을 운행하는 선박이나 해양구조물의 설계에서 가장 중요하게 고려되는 빙하중은 빙판 또는 빙괴와 구조물의 충돌 과정에서 발생하는 상호작용의 결과로 나타난다. 그러나 빙의 강성 및 파괴와 관련된 기계적 재료 특성은 온도, brine 함유량, grain size, 변형속도 등에 따라 너무나 복잡한 양상을 띠고 있기 때문에 현실적으로 빙의 모든 역학적 특성을 고려한 완벽한 모델링은 불가능하다. 따라서 일반적인 빙 충돌 해석에서는 어느 한쪽 측면만을 고려한 단순한 재료 모델로써 해석을 수행하고 있고 이에 따른 오차 역시 상당한 수준으로 판단된다. 특히, Ice의 변형은 하중이 빠른 속도로 가해지면 취성(brittle)의 성질을 갖고 느린 속도로 가해지면 연성(ductile)의 성질을 갖게 되며, 빙의 여러 가지 기계적 재료 특성 역시 변형률속도 효과(Strain rate effect)에 상당히 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는 이 같은 빙의 변형률속도 효과를 고려하기 위해 변형률속도에 따른 응력-변형률 곡선을 적용한 변형률속도 의존 모델을 사용하여 빙-선체 충돌 해석을 수행하였다. 변형률 속도에 따른 빙의 항복, 소성거동 변화와 충돌 속도를 고려한 빙 구조 상호작용 해석을 수행함으로써 구조 거동 및 빙의 파괴 현상을 고찰하였다.