KR101719510B1 - 심해 구조물의 안전성을 평가하는 방법 및 시스템 - Google Patents

심해 구조물의 안전성을 평가하는 방법 및 시스템 Download PDF

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KR101719510B1 KR1020150187759A KR20150187759A KR101719510B1 KR 101719510 B1 KR101719510 B1 KR 101719510B1 KR 1020150187759 A KR1020150187759 A KR 1020150187759A KR 20150187759 A KR20150187759 A KR 20150187759A KR 101719510 B1 KR101719510 B1 KR 101719510B1
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최상현
천세용
제현민
유용
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Abstract

복수 개의 부재로 구성된 심해 구조물의 안전성을 평가하는 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명에 의하여 센서에서 측정한 가속도 데이터를 이용하여 심해 라이저의 동적 특성을 추출하고, 추출된 동적 특성을 이용하여 부재별 손상을 탐지하고 유효물성치를 추정할 수 있다.

Description

심해 구조물의 안전성을 평가하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR EVALUATING SAFETY OF MARINE STRUCTURE}
본 발명은 수중 장비의 안전성을 모니터링하는 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 복수 개의 부재로 구성된 수중 장비의 모드 형상으로부터 모달 변형 에너지를 구하고, 모달 변형 에너지의 손상 전후 관계로부터 손상 지수를 계산하여 손상 위치를 결정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
구조물에 발생한 손상 및 원인을 조기에 발견하고 적절한 조치를 취하지 않으면 사회적, 경제적으로 막대한 인명 피해가 발생하고 큰 경제적 손실이 야기된다. 그러므로, 구조물에서 발생할 수 있는 열화나 손상으로부터 구조물의 성능을 보호하고 구조물이 안전하게 사용되도록 관리하는 것은 매우 중요한 관심사이다.
이러한 손실을 막기 위하여 오랜 동안 구조물의 진동 특성을 사용한 비파괴 손상 평가 기술이 많이 연구되고 있다. 또한, 심해에 설치되는 라이저(riser)와 같은 구조물의 안전성을 평가하기 위한 연구는 미국, 유럽 등의 생산업체를 중심으로 수행되고 있다.
초음파 탐지와 같은 비파괴 손상 탐지 기법이 손상을 파악하기 위하여 사용될 수 있다. 그런데, 이러한 방법은 구조물의 물리적 상태를 직접적으로 평가하는 것으로서, 평가 결과의 정확성은 장비의 정확성과 직결돼 있다. 따라서, 이러한 손상 평가 기술은 구조물의 진동 특성 중 주로 고유진동수와 모드 형상을 일반적으로 이용하여 손상을 탐지하는 기법이 제안된다. 이러한 비파괴 손상 탐지 기법이 제안될 수 있는 이유는, 이러한 특성들이 상대적으로 획득하기가 용이하며, 구조물이 손상될 경우 물리적 변화에 따라 진동 특성 역시 변화하기 때문이다. 구조물의 진동 특성을 통해서 손상을 평가하는 연구는 주로 고유 진동수의 변화를 많이 이용하고 있으며, 빌딩, 빔, 트러스 구조물 등의 안전성을 평가하기 위하여 연구되고 있다.
그런데, 심해 라이저와 같은 심해 구조물은 위와 같은 구조물보다 훨씬 많은 하중을 받게 된다. 심해 구조물에 가해지는 하중에는 정적 하중 및 동적 하중이 있는데, 정적 하중에는 구조물에 가해지는 수압, 구조물 자체의 중량, 부력체에 의하여 구조물에 가해지는 인장력 등이 포함되고, 동적 하중에는 심해 구조물에 가해지는 파력, 해류력, 상부 플랫폼의 움직임에 기인한 관성력, 풍하중, 지진하중 등이 포함된다. 이처럼 심해 구조물은 열악한 해양 환경에 장시간 노출되어 손상가능성이 매우 높다.
특히, 최근 육상과 근해에서의 원유 생산량이 감소하면서, 유전개발의 방향이 수심이 1000m이상이 되는 심해로 진행되고 있다. 통상적으로 심해에서는 근해와 달리 고정식 시설의 투입이 불가능하여 부유식 시설이 투입된다. 그리고, 해상 유전 개발시설물은 유정과 라이저라고 불리는 관을 이용해서 연결되는데, 만약 유정과 해상의 개발시설물과의 평면상의 거리가 멀어지게 되면, 라이저가 파괴되어 큰 재난을 초래할수 있다. 이를 방지하기 위해서 부유식 시설물들은 계류삭을 이용해서 부유식 시설물이 특정 영역을 벗어나지 않도록 고정한다.
일반적으로 해양 플랫폼에 설치되는 계류삭은 체인 형상으로 구현되어, 복수개가 설치된다. 이들은 체인 자체의 중량을 이용해서 한 방향으로 길게 늘어뜨려 설치되며, 다수의 계류삭을 설치해서 해양 플랫폼을 고정시키게 된다. 체인을 이용한 계류삭은 자체 중량을 활용하기 때문에, 수심에 따라서 계류삭도 길어지게 되고 이에 따라 중량도 증가하게 된다. 이때 체인이 버틸 수 있는 중량을 넘어서게 되면 파괴현상이 일어날 수 있으므로, 중간에 부력을 발생시킬 수 있는 부이를 설치해서 중량을 감소시켜 주기도 한다. 부유식 시설물이 해상에 설치되면, 상기한 바와 같은 라이저를 비롯한 계류선, 그리고 기타 작업용 케이블 등 다양한 라인들이 해저에 설치된다.
이러한 라인들에 문제가 발생하게 되면, 원유 시추나 생산작업에 큰 위험을 초래할 수 있으므로 이에 대한 감시가 필수적이다.
대한민국 특허 공개번호 제 10-2014-0013789 호("수중 장비 감시 시스템")은 라이저와 같은 장비에 음파송신기를 설치하고, 수신된 음파를 사용하여 심해 구조물의 자세를 측정하는 수중 장비 감시 시스템을 개시한다. 그러나, 이러한 시스템은 구조물의 순간적인 자세만을 파악할 수 있을 뿐이고, 구체적인 손상 여부와 손상 위치를 파악할 수 없다.
또한, 대한민국 특허 공개번호 제 10-2014-0001657 호("라인형상의 수중 장비 감시 시스템")은 경사각을 포함하는 계측 정보를 생성하는 계측기를 심해 구조물에 설치하고, 계측 정보를 직렬 연결된 케이블을 통해 중앙 관측 장치로 전달하는 수중 장비 감시 시스템을 개시한다. 하지만, 이러한 장치도 역시 정확한 손상 위치를 추적할 수 없는 한계를 가진다.
즉, 종래의 연구는 심해 구조물에 가해진 하중의 이력을 추적하고, 심해 구조물에 발생한 결함을 검사하는 방식에 기초해서 심해 구조물을 구성하는 각 부재의 피로에 기인한 잔존 수명을 예측하는 연구가 대부분이다. 또한, 국내의 연구는 심해 구조물의 재료적 특성, 설계를 통한 부재의 수명 산정, 및 동적 응답 해석 등으로 한정되어 진행되고 있는 실정이다.
따라서, 라이저와 같은 심해 구조물을 안정적으로 사용하기 위해서는 구조물에 발생된 손상을 조기에 발견하고 적절한 조치를 취할 수 있도록 하는 심해 구조물 안전성 평가 기술을 제공하는 것이 매우 중요하다.
대한민국 특허 공개번호 제 10-2014-0013789 호 : 발명의 명칭 "수중 장비 감시 시스템" 대한민국 특허 공개번호 제 10-2014-0001657 호 : 발명의 명칭 "라인형상의 수중 장비 감시 시스템"
본 발명의 목적은 센서에서 측정한 가속도 데이터를 이용하여 심해 라이저의 동적 특성을 추출하며, 추출된 동적 특성을 이용하여 손상을 탐지하고 유효물성치를 추정할 수 있는 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 부재별로 탐지된 손상 위치를 조합하고, 조합된 부재 각각에 부여된 가중치를 이용하여 심해 구조물 전체의 안전성을 평가할 수 있는 심해 구조물 안전성 평가 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일면은, 복수 개의 부재로 구성된 심해 구조물의 안전성을 평가하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 심해 구조물 안전성 평가 방법은 상기 심해 구조물을 구성하는 복수 개의 부재의 각각에 설치되는 가속도 센서를 사용하여 해당 부재의 가속도 데이터를 측정하는 가속도 측정 단계; 측정된 가속도 데이터로부터 모달 파라미터를 추출하고 모드 형상을 결정하는 단계; 결정된 모드 형상으로부터 부재별 모달 변형 에너지를 계산하는 단계; 상기 부재별 모달 변형 에너지의 손상 전후 관계로부터 손상 지수를 계산하는 단계; 계산된 손상 지수로부터 손상 위치를 결정하는 단계; 및 결정된 부재별 손상 위치를 조합하여 상기 심해 구조물의 구조 안전성을 평가하는 단계를 포함한다. 특히, 상기 모드 형상을 결정하는 단계는, 상기 각각의 부재에 대한 입출력 관계를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답 함수
Figure 112015127756727-pat00001
를 결정하는 단계; 결정된 주파수 응답 함수
Figure 112015127756727-pat00002
로부터, 자유도 j에서의 주파수 응답함수
Figure 112015127756727-pat00003
를
Figure 112015127756727-pat00004
와 같이 계산하는 단계로서,
Figure 112015127756727-pat00005
은 가진 함수(excitation function)와 자유도 j에서의 출력의 상호 스펙트럼이고,
Figure 112015127756727-pat00006
는 가진 함수의 자기 스펙트럼인, 단계; 및 결정된 자유도 j에서의 주파수 응답 함수로부터, 공진 주파수에 해당하는 주파수 응답 함수의 폭 및 크기를 사용하여 모드 형상을 결정하는 단계를 포함한다. 특히, 상기 모드 형상을 결정하는 단계는, 상기 각각의 부재에 대한 출력 스펙트럼 행렬
Figure 112015127756727-pat00007
를 구성하고
Figure 112015127756727-pat00008
를 사용하여 특이치 분해하는 단계로서,
Figure 112015127756727-pat00009
은 고유 벡터의 행렬이고
Figure 112015127756727-pat00010
은 고유치의 대각행렬인, 단계; 특이치 분해를 통해 산출된 고유치의 그래프를 사용하여 고유 진동수를 결정하는 단계; 및 상기 고유 진동수를 포함하는 고유 벡터를 사용하여 모드 형상을 결정하는 단계를 포함한다. 특히, 상기 부재별 모달 변형 에너지를 계산하는 단계는, i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지
Figure 112015127756727-pat00011
를
Figure 112015127756727-pat00012
과 같이 결정하는 단계로서,
Figure 112015127756727-pat00013
은 i 번째 모드의 곡률,
Figure 112015127756727-pat00014
는 j 번째 부재의 강성을 나타내는, 단계를 포함한다. 특히, 상기 손상 지수를 계산하는 단계는, 손상전 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비
Figure 112015127756727-pat00015
및 손상후 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비
Figure 112015127756727-pat00016
를 각각,
Figure 112015127756727-pat00017
및
Figure 112015127756727-pat00018
에 따라 계산하는 단계; 및 계산된 변형 에너지의 비를 사용하여 손상지수
Figure 112015127756727-pat00019
를
Figure 112015127756727-pat00020
과 같이 계산하는 단계로서,
Figure 112015127756727-pat00021
,
Figure 112015127756727-pat00022
인, 단계를 한다. 특히, 상기 손상 위치를 결정하는 단계는, 계산된 손상 지수
Figure 112015127756727-pat00023
의 평균
Figure 112015127756727-pat00024
및 표준편차
Figure 112015127756727-pat00025
를 계산하는 단계; 계산된 평균과 표준편차를 사용하여 상기 손상 지수를
Figure 112015127756727-pat00026
과 같이 표준화하여 표준화된 손상 지수를 계산하는 단계; 및 상기 표준화된 손상 지수를 임계값과 비교하여 부재별 손상 여부를 판단하는 단계를 포함한다. 특히, 상기 구조 안전성을 평가하는 단계는, 상기 심해 구조물을 구성하는 부재들 중 손상된 부재를 판단하는 단계; 부재별 중요도에 따라 상이한 가중치를 부여하는 단계; 및 손상된 부재와 가중치를 조합하여 상기 심해 구조물의 안전도를 평가하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면은, 복수 개의 부재로 구성된 심해 구조물의 안전성을 평가하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 심해 구조물 안전성 평가 시스템은, 상기 심해 구조물을 구성하는 복수 개의 부재의 각각에 설치되어 해당 부재의 가속도 데이터를 측정하는 가속도 센서; 측정된 가속도 데이터로부터 모달 파라미터를 추출하고 모드 형상을 결정하는 모드 형상 결정부; 결정된 모드 형상으로부터 부재별 모달 변형 에너지를 계산하는 모달 변형 에너지 계산부; 상기 부재별 모달 변형 에너지의 손상 전후 관계로부터 손상 지수를 계산하는 손상 지수 계산부; 및 계산된 손상 지수로부터 손상 위치를 결정하고, 결정된 부재별 손상 위치를 조합하여 상기 심해 구조물의 구조 안전성을 평가하는 안전성 평가부를 포함한다. 특히, 상기 모드 형상 결정부는, 상기 각각의 부재에 대한 입출력 관계를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답 함수
Figure 112015127756727-pat00027
를 결정하는 동작, 결정된 주파수 응답 함수
Figure 112015127756727-pat00028
로부터, 자유도 j에서의 주파수 응답함수
Figure 112015127756727-pat00029
를
Figure 112015127756727-pat00030
와 같이 계산하되,
Figure 112015127756727-pat00031
은 가진 함수(excitation function)와 자유도 j에서의 출력의 상호 스펙트럼이고,
Figure 112015127756727-pat00032
는 가진 함수의 자기 스펙트럼인, 동작; 및 결정된 자유도 j에서의 주파수 응답 함수로부터, 공진 주파수에 해당하는 주파수 응답 함수의 폭 및 크기를 사용하여 모드 형상을 결정하는 동작을 수행하도록 구성된다. 특히, 상기 모드 형상 결정부는, 상기 각각의 부재에 대한 출력 스펙트럼 행렬
Figure 112015127756727-pat00033
를 구성하고
Figure 112015127756727-pat00034
를 사용하여 특이치 분해하는 단계로서,
Figure 112015127756727-pat00035
은 고유 벡터의 행렬이고
Figure 112015127756727-pat00036
은 고유치의 대각행렬인, 동작, 특이치 분해를 통해 산출된 고유치의 그래프를 사용하여 고유 진동수를 결정하는 동작, 및 상기 고유 진동수를 포함하는 고유 벡터를 사용하여 모드 형상을 결정하는 동작을 수행하도록 구성된다. 특히, 상기 모달 변형 에너지 계산부는, i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지
Figure 112015127756727-pat00037
를
Figure 112015127756727-pat00038
과 같이 결정하는 단계로서,
Figure 112015127756727-pat00039
은 i 번째 모드의 곡률,
Figure 112015127756727-pat00040
는 j 번째 부재의 강성을 나타내는, 동작을 수행하도록 구성된다. 특히, 상기 손상 지수 계산부는, 손상전 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비
Figure 112015127756727-pat00041
및 손상후 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비
Figure 112015127756727-pat00042
를 각각
Figure 112015127756727-pat00043
및
Figure 112015127756727-pat00044
에 따라 계산하는 동작; 및 계산된 변형 에너지의 비를 사용하여 손상지수
Figure 112015127756727-pat00045
를
Figure 112015127756727-pat00046
과 같이 계산하되,
Figure 112015127756727-pat00047
,
Figure 112015127756727-pat00048
인, 동작을 수행하도록 구성된다. 특히, 상기 안전성 평가부는, 계산된 손상 지수
Figure 112015127756727-pat00049
의 평균
Figure 112015127756727-pat00050
및 표준편차
Figure 112015127756727-pat00051
를 계산하는 동작, 계산된 평균과 표준편차를 사용하여 상기 손상 지수를
Figure 112015127756727-pat00052
과 같이 표준화하여 표준화된 손상 지수를 계산하는 동작; 및 상기 표준화된 손상 지수를 임계값과 비교하여 부재별 손상 여부를 판단하는 동작을 수행하도록 구성된다. 특히, 상기 안전성 평가부는, 상기 심해 구조물을 구성하는 부재들 중 손상된 부재를 판단하는 동작; 부재별 중요도에 따라 상이한 가중치를 부여하는 동작; 및 손상된 부재와 가중치를 조합하여 상기 심해 구조물의 안전도를 평가하는 동작을 더욱 수행하도록 구성된다.
본 발명에 의하여, 센서에서 측정한 가속도 데이터를 이용하여 동적 특성을 추출하고, 모드 형상으로부터 각 부재별 손상을 탐지하고 유효물성치를 추정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하여, 부재별로 탐지된 손상 위치를 조합하고, 조합된 부재 각각에 부여된 가중치를 이용하여 심해 구조물 전체의 안전성을 평가할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일면에 의한 심해 구조물 안전성 평가 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2 는 본 발명에 의한 심해 구조물 안전성 평가 방법의 모드 형상 결정 단계에서 결정된 모드 형상을 예시하는 그래프이다.
도 3 은 부재별 표준 손상 지수 Z를 예시한다.
도 4 는 본 발명에 의한 심해 구조물 안전성 평가 방법에서 탐지된 부재별 손상을 모드별로 예시하는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 손상 위치 결정 단계에서 사용하는 손상 탐지에 사용되는 알고리즘을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 다른 면에 의한 심해 구조물 안전성 평가 시스템을 나타내는 블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 일면에 의한 심해 구조물 안전성 평가 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 1 의 심해 구조물 안전성 평가 방법은 손상 탐지 기법으로 센서로부터 계측한 가속도 데이터를 이용하여 심해 구조물의 동적 특성을 추출하고, 추출된 동적 데이터를 사용하여 심해 구조물에 발생한 손상을 검출한다. 심해 구조물은 여러 개의 부재로 이루어져 있으며, 각각의 부재에는 가속도 데이터를 측정하기 위한 센서가 부착되어 있다.
심해 구조물의 동적 특성을 분석하기 위하여, 우선 가속도 센서를 사용하여 심해 구조물을 구성하는 부재들의 가속도 데이터를 측정한다(S110). 측정된 가속도는 피크 추출 기법(peak peaking method)에 이용된다. 피크 추출 기법은 입력 하중 및 출력 응답의 계측이 가능한 경우에 흔히 적용되는 기법이다. 즉 피크 추출 기법은 계측된 응답으로부터 주파수 응답 함수(frequency response function)을 구하고, 구해진 주파수 응답 함수의 피크에서 고유 진동수를 구하고 감쇠비와 모드 형상을 구하는 기법이다. 심해 구조물에 발생된 손상이 일반적으로 강성의 감소로 이어질 수 있고 결론적으로 고유 진동수의 변화를 초래할 수 있다. 일반적으로, 피크 추출 기법은 적용이 간단한 장점을 가지는데, 다만 얻어진 고유 특성치의 정확도가 주파수 영역의 해상도에 따라서 다소 달라질 수 있는 단점도 가진다. 또한, 만일 고유 진동수 간에 충분한 이격이 없고 너무 조밀할 경우 측정 오차가 커질 수도 있다.
주파수 응답 함수는 동적 시스템의 입력과 출력의 관계를 나타내는 함수로서, 입력 신호 F(ω)와 출력 신호 X(ω) 사이의 관계를 나타내는 함수 H(ω)로서 표현된다. 즉, 수학식 1이 성립한다.
Figure 112015127756727-pat00053
변위, 속도, 가속도 뿐만 아니라, 압력, 힘 등의 다양한 물리량에 대해서 주파수 응답 함수를 얻을 수 있으며, 이를 이용하여 각 신호들의 상관성을 파악할 수 있다.
이와 같이 주파수 응답 함수가 결정되면, 이를 이용하여 모달 파라미터를 추출하고 모드 형상을 결정한다(S120).
모드 형상의 변화를 사용하는 것은 손상 전후의 모드 형상을 비교하여 불일치하는 곳에 손상이 발견될 수 있다는 것을 전제로 한다. 특히 모드 형상의 변화를 감지하기 위하여 모드 형상의 곡률의 변화를 사용하거나 변형 에너지를 사용할 수도 있다. 이에 대해서는 명세서의 해당 부분에서 후술되므로 간략화를 위하여 반복적인 설명이 생략된다.
강제 진동 실험에서 모드 형상을 결정하는 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
우선, 시간 영역에서 입력 하중과 출력 응답을 계측한 후, 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 변환한다. 그리고, 주파수 영역에서 다음 수학식 2를 사용하여 자유도 j 에서의 주파수 응답 함수
Figure 112015127756727-pat00054
를 계산한다.
Figure 112015127756727-pat00055
수학식 2에서,
Figure 112015127756727-pat00056
은 가진 함수(excitation function)와 자유도 j에서의 출력의 상호 스펙트럼이고,
Figure 112015127756727-pat00057
는 가진 함수의 자기 스펙트럼을 의미한다. 상시 진동 실험의 경우 가진 함수 대신에 기준점(reference point)에서의 응답을 사용하여 주파수 응답 함수를 구하는 것도 가능하다. 이 경우 기준점은 심해 구조물을 구성하는 각각의 부재에 설치된 센서들의 위치가 될 수 있다.
그러면, 주파수 응답 함수로부터 피크를 선택하여 공진 진동수를 선정한다. 그러면, 선정된 공진 진동수에 해당하는 주파수 응답 함수의 피크의 폭을 사용하여 대응하는 감쇠값을 결정할 수 있고, 해당 주파수 응답 함수의 성분의 크기를 사용하여 모드 형상을 결정할 수 있다.
이와 같이 결정된 모드 형상의 일 예가 도 2 에 표시된다.
도 2 는 본 발명에 의한 심해 구조물 안전성 평가 방법의 모드 형상 결정 단계에서 결정된 모드 형상을 예시하는 그래프이다. 도 2에서 세로선은 모드 값을 나타내고, 흑색 점은 측정 포인트를 나타낸다.
또는, 모드 형상은 주파수 도메인 분해 기법(frequency domain decomposition method)을 사용하여 얻어질 수도 있다. 주파수 도메인 분해 기법은 출력 스펙트럼 밀도 행렬(output spectral density matrix)에 특이치 분해(singular value decomposition)를 적용하여 모달 파라미터를 추출하는 기법이다. 모드 형상을 결정하기 위하여, 우선 각 주파수에서 스펙트럼 행렬
Figure 112015127756727-pat00058
를 구성한다.
Figure 112015127756727-pat00059
의 대각 요소는 자기 스펙트럼이 되고, 나머지 요소는 상호 스펙트럼이 된다.
그러면, 구해진 스펙트럼 행렬을 이용하여 다음 수학식 3 을 통해 특이치 분해한다.
Figure 112015127756727-pat00060
수학식 3에서
Figure 112015127756727-pat00061
은 고유 벡터의 행렬이고
Figure 112015127756727-pat00062
은 고유치의 대각행렬을 나타낸다.
이와 같이 특이치 분해가 이루어지면, 산출된 고유치의 그래프를 사용하여 고유 진동수를 결정하고, 고유 벡터를 이용하여 모드 형상을 결정한다.
구해진 모드 형상은 도 2 에 예시된 것과 같을 수 있음은 전술된 바와 같다.
모드 형상이 구해지면, 결정된 모드 형상으로부터 부재별 모달 변형 에너지를 계산한다(S130).
부재별 모달 변형 에너지는 손상 전과 손상 후의 부재별 모달 변형 에너지의 변화를 사용하여 손상의 위치와 정도를 평가하기 위하여 사용된다. 전술된 바와 같이, 심해 구조물인 라이저는 장력보 형태의 구조물이므로, 보 구조물에 변형 에너지를 이용한 손상 지수법을 적용할 수 있다. 이 경우, i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지 에너지
Figure 112015127756727-pat00063
는 수학식 4와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112015127756727-pat00064
수학식 4에서,
Figure 112015127756727-pat00065
은 i 번째 모드의 곡률,
Figure 112015127756727-pat00066
는 j 번째 부재의 강성을 나타낸다.
이와 같이 변형 에너지가 계산되면, 이를 사용하여 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비를 다음 수학식 5 및 수학식 6과 같이 구할 수 있다.
Figure 112015127756727-pat00067
Figure 112015127756727-pat00068
수학식 5 는 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 손상 전의 변형 에너지 비를 나타내고, 수학식 6 은 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 손상 후의 변형 에너지의 비를 나타낸다.
이와 같이 변형 에너지의 비가 결정되면, 이를 사용하여 손상 지수를 결정한다(S140).
j 번째 부재의 손상 지수
Figure 112015127756727-pat00069
를 다음 수학식 7 과 같이 구할 수 있다.
Figure 112015127756727-pat00070
수학식 7에서,
Figure 112015127756727-pat00071
,
Figure 112015127756727-pat00072
이다.
손상 지수는 해당 부재에 손상이 발생했는지 여부를 판단하기 위하여 사용되는 수학적 척도가 된다.
이와 같이 각 부재에 대하여 손상 부재가 계산되면, 이제는 어느 부재에 손상이 발생했는지 위치를 측정한다(S150). 그런데, 손상된 부재의 위치를 파악하기 위해서는 계산된 손상 지수를 바로 사용하는 것보다 손상 지수를 표준화하여 사용하는 것이 유리하다.
손상 지수는 다음 수학식 8 과 같이 표준화될 수 있다.
Figure 112015127756727-pat00073
수학식 8에서,
Figure 112015127756727-pat00074
은 j 번째 손상 지수
Figure 112015127756727-pat00075
의 평균을 나타내고,
Figure 112015127756727-pat00076
는 j 번째 손상 지수
Figure 112015127756727-pat00077
의 표준편차를 나타낸다.
그룹 분류를 하기 위하여 비교적 이용하기 용이한 Neyman-Pearson의 가설 검정이 사용될 수 있으며, 이 경우 다음과 같은 두 가지 가설이 설정될 수 있다.
- 가설 1 :
Figure 112015127756727-pat00078
인 경우.
- 가설 2 :
Figure 112015127756727-pat00079
인 경우.
가설 1 의 경우 j 번째 부재에 손상이 없는 것으로 판단할 수 있고, 가설 2 의 경우 j 번째 부재에 손상이 있는 것으로 판단할 수 있다.
이와 같이,
Figure 112015127756727-pat00080
는 가설 테스트의 신뢰도를 확률적으로 반영하는 지수로서,
Figure 112015127756727-pat00081
=1 일 경우 84%,
Figure 112015127756727-pat00082
=2 일 경우 98%, 그리고
Figure 112015127756727-pat00083
= 3 인 경우 99%의 신뢰도를 나타낸다.
이때, 손상 위치를 탐지하기 위하여 사용되는 알고리즘은 도 5 에 개략적으로 설명된다.
도 5 는 본 발명의 손상 위치 결정 단계에서 사용하는 손상 탐지에 사용되는 알고리즘을 개략적으로 나타내는 도면이다.
즉, 전술된 바와 같이 손상전의 모드 형상(S510) 과 손상후 모드 형상(S520)을 이용하여, 부재별 손상 지수를 수학식 7 에 따라서 계산한다(S530). 손상 지수는 바로 사용될 수도 있지만, 전술된 바와 같이 통계적으로 표준화시키는 것이 바람직하다(S540).
이와 같이 손상 지수가 표준화되면, 표준화된 손상 지수를
Figure 112015127756727-pat00084
와 비교한다(S550).
비교는 전술된 가설에 따라서 수행되고, 이에 따라 j 번째 부재에 손상이 발생한 것(S560) 또는 발생하지 않은 것(S570)으로 판단할 수 있다.
이와 같이 판단된 손상 탐지 그래프는 도 3 및 도 4 에 예시된다.
도 3 및 도 4 는 본 발명에 의한 심해 구조물 안전성 평가 방법에서 탐지된 부재별 손상을 예시하는 도면이다.
특히, 도 3 은 부재별 표준 손상 지수 Z를 예시한다.
도 3 은 각 부재별로 1차 모드 내지 3 차 모드까지의 표준 손상지수와 함께 3 모드를 모두 합성한 결과를 맨 아래에 표시한다. 표시된 손상 지수는 손상의 패턴에 따라 달라질 수 있다.
도 4 는 심해 구조물의 각 부재별로 측정된 손상지수를 해당 부재의 위치에 직접 표시한 것이다.
도 4 에 도시된 바와 같이 심해 구조물은 여러 요소로 구성돼 있으며, 각각의 요소별로 손상 지수를 계산하여 손상 위치를 파악할 수 있다. 이해의 편의를 위하여 도 4에서 손상으로 판단되는 요소는 적색으로 표시된다.
이를 위하여, 손상 위치를 측정하는 공정은 심해 구조물의 모든 부재에 대하여 이루어진다. 즉, 손상여부를 판단해야 하는 부재가 더 존재하는지 여부를 판단한다(S160). 판단 결과 잔여 부재가 있는 경우 다시 해당 부재의 손상 지수를 계산하는 단계로 복귀한다(S140).
모든 부재에 대한 손상 여부 판단이 끝나면, 각 부재별 중요도를 반영하여 심해 구조물 전체의 안전성을 평가한다(S170).
본 발명에서, 각 부재별 안정성을 판단하기 위하여 부재별로 상이한 가중치가 적용될 수 있다. 이러한 가중치는 손상이 발생할 가능성이 많은 부재에 더 높게 부여될 수 있다. 예를 들어, 교체한 지 오래된 부재나 많은 하중을 견디는 부재에 더 높은 가중치가 부여될 수 있다. 반면에, 상대적으로 최근에 교체된 부재와 적은 하중이 작용하는 부재에는 낮은 가중치가 부여될 수 있다.
또한, 부재별로 부여되는 가중치는 손상 이력을 참고하여 적응적으로 결정될 수도 있다. 예를 들어, 종래의 손상 탐지 결과를 참고하여 손상이 많이 발생된 것으로 판단되는 부재에 상대적으로 더 높은 가중치를 부여하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따르는 심해 구조물 안전성 평가 방법에 따르면, 단일 손상 뿐만 아니라 다수의 손상이 발생한 경우도 해당 부재를 정확히 찾아낼 수 있고, 손상의 정도가 다른 경우에도 높은 정확도로 손상도를 측정하는 것이 가능하다.
즉, 본 발명에 의한 심해 구조물 안전성 평가 방법은 모달 변형 에너지를 이용함으로써 심해 구조물의 손상 부위를 정확하게 측정할 수 있다.
도 6 은 본 발명의 다른 면에 의한 심해 구조물 안전성 평가 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 6 의 심해 구조물 안전성 평가 시스템(600)은 심해 구조물(610)에 설치된 복수 개의 센서(S11, ..., Snm), 데이터 수신부(620), 모드 형상을 결정하는 모드 형상 결정부(630), 안정성 평가부(650), 모달 변형 에너지 계산부(660), 및 손상 지수 계산부(670)를 포함한다.
전술된 바와 같이, 센서(S11, ..., Snm)들은 심해 구조물(610)의 각 부재에 설치되어 각 부재의 가속도 데이터를 측정한다. 그러면, 데이터 수신부(620)는 복수 개의 센서로부터 가속도 데이터를 수신한다.
모드 형상 결정부(630)는 수신된 가속도 데이터를 이용하여 심해 구조물(610)의 모드 형상을 결정한다. 심해 구조물(610)의 모드 형상을 결정하기 위하여 피크 추출 기법 또는 주파수 도메인 분해 기법이 사용될 수 있음은 전술된 바와 같다.
심해 구조물(610)의 모드 형상이 결정되면, 모달 변형 에너지 계산부(660)는 모드 형상으로부터 모달 변형 에너지를 계산한다. 전술된 바와 같이, 심해 구조물인 라이저는 장력보 형태의 구조물이므로, 보 구조물에 변형 에너지를 이용한 손상 지수법을 적용할 수 있다. 이 경우, i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지
Figure 112015127756727-pat00085
는
Figure 112015127756727-pat00086
와 같이 결정될 수 있다. 여기에서,
Figure 112015127756727-pat00087
은 i 번째 모드의 곡률,
Figure 112015127756727-pat00088
는 j 번째 부재의 강성을 나타낸다.
변형 에너지가 계산되면, 모달 변형 에너지 계산부(660)는 이를 사용하여 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비를
Figure 112015127756727-pat00089
및
Figure 112015127756727-pat00090
과 같이 구할 수 있다. 여기에서
Figure 112015127756727-pat00091
은 손상전 변형 에너지의 비이고,
Figure 112015127756727-pat00092
는 손상후 변형 에너지의 비를 나타낸다.
그러면, 손상 지수 계산부(670)는 j 번째 부재의 손상 지수를
Figure 112015127756727-pat00093
을 사용하여 결정한다. 여기에서,
Figure 112015127756727-pat00094
,
Figure 112015127756727-pat00095
이다.
이와 같이, 손상 지수 계산부(670)는 해당 부재에 손상이 발생했는지 여부를 판단하기 위하여 사용되는 수학적 척도를 나타내는 손상 지수를 계산한다.
이와 같이 각 부재에 대하여 손상 부재가 계산되면, 안정성 평가부(650)는 우선 어느 부재에 손상이 발생했는지 측정한다. 이 과정에서 계산된 손상 지수를 바로 사용하는 것보다 손상 지수를 표준화하여 사용하는 것이 유리하다는 것은 전술된 바와 같다.
즉, 안정성 평가부(650)는 손상 지수를
Figure 112015127756727-pat00096
과 같이 표준화할 수 있다. 여기에서,
Figure 112015127756727-pat00097
은 j 번째 손상 지수
Figure 112015127756727-pat00098
의 평균을 나타내고,
Figure 112015127756727-pat00099
는 j 번째 손상 지수
Figure 112015127756727-pat00100
의 표준편차를 나타낸다.
그러면, 안정성 평가부(650)는 Neyman-Pearson의 가설 검정 기법을 사용하여 각 부재별 손상 여부를 판단할 수 있다. 이 경우 사용되는 가설은 전술된 바와 같으므로 명세서의 간략화를 위하여 반복적인 설명이 생략된다.
각 부재별 손상 여부를 판단한 이후에, 안정성 평가부(650)는 각 부재별 가중치를 적용하여 심해 구조물 전체의 안전성을 평가한다. 이 때, 안정성 평가부(650)는 손상이 발생할 가능성이 많은 부재에 더 높은 가중치를 부여할 수 있다. 예를 들어, 교체한 지 오래된 부재나 많은 하중을 견디는 부재에 더 높은 가중치가 부여될 수 있다. 반면에, 상대적으로 최근에 교체된 부재와 적은 하중이 작용하는 부재에는 낮은 가중치가 부여될 수 있다.
또한, 안정성 평가부(650)는 부재별로 부여되는 가중치를 손상 이력을 참고하여 적응적으로 결정할 수도 있다. 예를 들어, 안정성 평가부(650)는 종래의 손상 탐지 결과를 참고하여 손상이 많이 발생된 것으로 판단되는 부재에 상대적으로 더 높은 가중치를 부여할 수 있다.
도 6 에 도시된 각각의 구성 요소는 독립된 하드웨어로 구성될 수도 있고, 또는 서버에 의하여 실행되는 소프트웨어의 형태로 구성될 수도 있다. 물론, 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구성되는 것 역시 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따르는 심해 구조물 안전성 평가 방법에 따르면, 단일 손상 뿐만 아니라 다수의 손상이 발생한 경우도 해당 부재를 정확히 찾아낼 수 있고, 손상의 정도가 다른 경우에도 높은 정확도로 손상도를 측정하는 것이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 본 발명에 따르는 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 분산 컴퓨터 시스템에 의하여 분산 방식으로 실행될 수 있는 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드를 저장할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
따라서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
부호의 설명없음

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 복수 개의 부재로 구성된 심해 구조물의 안전성을 평가하는 방법으로서,
    상기 심해 구조물을 구성하는 복수 개의 부재의 각각에 설치되는 가속도 센서를 사용하여 해당 부재의 가속도 데이터를 측정하는 가속도 측정 단계;
    측정된 가속도 데이터로부터 모달 파라미터를 추출하고 모드 형상을 결정하는 단계;
    결정된 모드 형상으로부터 부재별 모달 변형 에너지를 계산하는 단계;
    상기 부재별 모달 변형 에너지의 손상 전후 관계로부터 손상 지수를 계산하는 단계;
    계산된 손상 지수로부터 손상 위치를 결정하는 단계; 및
    결정된 부재별 손상 위치를 조합하여 상기 심해 구조물의 구조 안전성을 평가하는 단계를 포함하여 구성되고,
    상기 모드 형상을 결정하는 단계는,
    상기 각각의 부재에 대한 입출력 관계를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답 함수
    Figure 112016107016231-pat00159
    를 결정하는 단계;
    결정된 주파수 응답 함수
    Figure 112016107016231-pat00160
    로부터, 자유도 j에서의 주파수 응답함수
    Figure 112016107016231-pat00161
    를 다음
    Figure 112016107016231-pat00162

    와 같이 계산하는 단계로서,
    Figure 112016107016231-pat00163
    은 가진 함수(excitation function)와 자유도 j에서의 출력의 상호 스펙트럼이고,
    Figure 112016107016231-pat00164
    는 가진 함수의 자기 스펙트럼인, 단계; 및
    결정된 자유도 j에서의 주파수 응답 함수로부터, 공진 주파수에 해당하는 주파수 응답 함수의 폭 및 크기를 사용하여 모드 형상을 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 모드 형상을 결정하는 단계는,
    상기 각각의 부재에 대한 출력 스펙트럼 행렬
    Figure 112016107016231-pat00165
    를 구성하고
    Figure 112016107016231-pat00166
    를 사용하여 특이치 분해하는 단계로서,
    Figure 112016107016231-pat00167
    은 고유 벡터의 행렬이고
    Figure 112016107016231-pat00168
    은 고유치의 대각행렬인, 단계;
    특이치 분해를 통해 산출된 고유치의 그래프를 사용하여 고유 진동수를 결정하는 단계; 및
    상기 고유 진동수를 포함하는 고유 벡터를 사용하여 모드 형상을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심해 구조물 안전성 평가 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부재별 모달 변형 에너지를 계산하는 단계는,
    i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지
    Figure 112016107016231-pat00111
    를
    Figure 112016107016231-pat00112
    과 같이 결정하는 단계로서,
    Figure 112016107016231-pat00113
    은 i 번째 모드의 곡률을,
    Figure 112016107016231-pat00114
    는 j 번째 부재의 강성을 나타내는, 단계를 포함하는, 심해 구조물 안전성 평가 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 손상 지수를 계산하는 단계는,
    손상전 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비
    Figure 112015127756727-pat00115
    및 손상후 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비
    Figure 112015127756727-pat00116
    를 각각,
    Figure 112015127756727-pat00117
    및
    Figure 112015127756727-pat00118

    에 따라 계산하는 단계; 및
    계산된 변형 에너지의 비를 사용하여 손상지수
    Figure 112015127756727-pat00119
    를
    Figure 112015127756727-pat00120

    과 같이 계산하는 단계로서,
    Figure 112015127756727-pat00121
    ,
    Figure 112015127756727-pat00122
    인, 단계를 포함하는, 심해 구조물 안전성 평가 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 손상 위치를 결정하는 단계는,
    계산된 손상 지수
    Figure 112015127756727-pat00123
    의 평균
    Figure 112015127756727-pat00124
    및 표준편차
    Figure 112015127756727-pat00125
    를 계산하는 단계;
    계산된 평균과 표준편차를 사용하여 상기 손상 지수를 다음
    Figure 112015127756727-pat00126

    과 같이 표준화하여 표준화된 손상 지수를 계산하는 단계; 및
    상기 표준화된 손상 지수를 임계값과 비교하여 부재별 손상 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 심해 구조물 안전성 평가 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구조 안전성을 평가하는 단계는,
    상기 심해 구조물을 구성하는 부재들 중 손상된 부재를 판단하는 단계;
    부재별 중요도에 따라 상이한 가중치를 부여하는 단계; 및
    손상된 부재와 가중치를 조합하여 상기 심해 구조물의 안전도를 평가하는 단계를 포함하는, 심해 구조물 안전성 평가 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 복수 개의 부재로 구성된 심해 구조물의 안전성을 평가하는 평가 시스템으로서,
    상기 심해 구조물을 구성하는 복수 개의 부재의 각각에 설치되어 해당 부재의 가속도 데이터를 측정하는 가속도 센서;
    측정된 가속도 데이터로부터 모달 파라미터를 추출하고 모드 형상을 결정하는 모드 형상 결정부;
    결정된 모드 형상으로부터 부재별 모달 변형 에너지를 계산하는 모달 변형 에너지 계산부;
    상기 부재별 모달 변형 에너지의 손상 전후 관계로부터 손상 지수를 계산하는 손상 지수 계산부; 및
    계산된 손상 지수로부터 손상 위치를 결정하고, 결정된 부재별 손상 위치를 조합하여 상기 심해 구조물의 구조 안전성을 평가하는 안전성 평가부를 포함하여 구성되고,
    상기 모드 형상 결정부는,
    상기 각각의 부재에 대한 입출력 관계를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답 함수
    Figure 112016107016231-pat00169
    를 결정하는 동작,
    결정된 주파수 응답 함수
    Figure 112016107016231-pat00170
    로부터, 자유도 j에서의 주파수 응답함수
    Figure 112016107016231-pat00171
    를 다음
    Figure 112016107016231-pat00172

    와 같이 계산하되,
    Figure 112016107016231-pat00173
    은 가진 함수(excitation function)와 자유도 j에서의 출력의 상호 스펙트럼이고,
    Figure 112016107016231-pat00174
    는 가진 함수의 자기 스펙트럼인, 동작; 및
    결정된 자유도 j에서의 주파수 응답 함수로부터, 공진 주파수에 해당하는 주파수 응답 함수의 폭 및 크기를 사용하여 모드 형상을 결정하는 동작을 수행하도록 구성되며,
    상기 모드 형상 결정부는,
    상기 각각의 부재에 대한 출력 스펙트럼 행렬
    Figure 112016107016231-pat00175
    를 구성하고
    Figure 112016107016231-pat00176
    를 사용하여 특이치 분해하는 단계로서,
    Figure 112016107016231-pat00177
    은 고유 벡터의 행렬이고
    Figure 112016107016231-pat00178
    은 고유치의 대각행렬인, 동작,
    특이치 분해를 통해 산출된 고유치의 그래프를 사용하여 고유 진동수를 결정하는 동작, 및
    상기 고유 진동수를 포함하는 고유 벡터를 사용하여 모드 형상을 결정하는 동작을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 심해 구조물 안전성 평가 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모달 변형 에너지 계산부는,
    i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지 에너지
    Figure 112016107016231-pat00137
    를
    Figure 112016107016231-pat00138
    과 같이 결정하는 동작으로서,
    Figure 112016107016231-pat00139
    는 i 번째 모드의 곡률을,
    Figure 112016107016231-pat00140
    는 j 번째 부재의 강성을 나타내는, 동작을 수행하도록 구성되는, 심해 구조물 안전성 평가 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 손상 지수 계산부는,
    손상전 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비
    Figure 112015127756727-pat00141
    및 손상후 i 번째 모드에서 j 번째 부재의 변형 에너지의 비
    Figure 112015127756727-pat00142
    를 각각,
    Figure 112015127756727-pat00143
    및
    Figure 112015127756727-pat00144

    에 따라 계산하는 동작; 및
    계산된 변형 에너지의 비를 사용하여 손상지수
    Figure 112015127756727-pat00145
    를
    Figure 112015127756727-pat00146

    과 같이 계산하되,
    Figure 112015127756727-pat00147
    ,
    Figure 112015127756727-pat00148
    인, 동작을 수행하도록 구성되는, 심해 구조물 안전성 평가 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 안전성 평가부는,
    계산된 손상 지수
    Figure 112015127756727-pat00149
    의 평균
    Figure 112015127756727-pat00150
    및 표준편차
    Figure 112015127756727-pat00151
    를 계산하는 동작,
    계산된 평균과 표준편차를 사용하여 상기 손상 지수를 다음
    Figure 112015127756727-pat00152

    과 같이 표준화하여 표준화된 손상 지수를 계산하는 동작; 및
    상기 표준화된 손상 지수를 임계값과 비교하여 부재별 손상 여부를 판단하는 동작을 수행하도록 구성되는, 심해 구조물 안전성 평가 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 안전성 평가부는,
    상기 심해 구조물을 구성하는 부재들 중 손상된 부재를 판단하는 동작;
    부재별 중요도에 따라 상이한 가중치를 부여하는 동작; 및
    손상된 부재와 가중치를 조합하여 상기 심해 구조물의 안전도를 평가하는 동작을 더욱 수행하도록 구성되는, 심해 구조물 안전성 평가 시스템.
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