KR102669886B1 - System and method for integratedly monitoring liquified natural gas fuel tank by using digital twin and computer-readable recording medium including the same - Google Patents

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KR102669886B1 KR1020210183916A KR20210183916A KR102669886B1 KR 102669886 B1 KR102669886 B1 KR 102669886B1 KR 1020210183916 A KR1020210183916 A KR 1020210183916A KR 20210183916 A KR20210183916 A KR 20210183916A KR 102669886 B1 KR102669886 B1 KR 102669886B1
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Abstract

본 발명은, 실제 선박의 LNG 연료탱크(110), LNG 연료탱크(110)의 서포트(111)에 대한 반력을 실운항 중 실시간 계측하는 센서(120), LNG 연료탱크(110)를 디지털트윈을 이용하여 3D FE 모델로 디지털모델링된 가상 LNG 연료탱크(130), 및 센서(120)에 의해 계측된 반력을 기초로 가상 LNG 연료탱크(130)의 하중을 분석하고, 피로수명을 예측하는 프로그램부(140)를 포함하여, LNG 연료탱크(110)의 피로도 및 구조적 강도를 실시간 검증하는, 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템을 개시한다.The present invention is a digital twin of the LNG fuel tank 110 of an actual ship, a sensor 120 that measures the reaction force against the support 111 of the LNG fuel tank 110 in real time during actual operation, and the LNG fuel tank 110. A program unit that analyzes the load of the virtual LNG fuel tank 130 and predicts fatigue life based on the virtual LNG fuel tank 130 digitally modeled as a 3D FE model and the reaction force measured by the sensor 120. Disclosed is an integrated LNG fuel tank monitoring system using digital twin technology that verifies the fatigue and structural strength of the LNG fuel tank 110 in real time, including (140).

Description

디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{SYSTEM AND METHOD FOR INTEGRATEDLY MONITORING LIQUIFIED NATURAL GAS FUEL TANK BY USING DIGITAL TWIN AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM INCLUDING THE SAME}LNG fuel tank integrated monitoring system and method using digital twin technology, computer-readable recording medium on which a computer program for executing the method on a computer is recorded {SYSTEM AND METHOD FOR INTEGRATEDLY MONITORING LIQUIFIED NATURAL GAS FUEL TANK BY USING DIGITAL TWIN AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM INCLUDING THE SAME}

본 발명은 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LNG 연료탱크의 피로도 및 구조적 강도를 3차원정보로 선주에게 제공하여 실시간 검증하고 모니터링하여서 연료탱크의 위험도를 예측하고 연료탱크 운영상의 신속한 의사결정을 지원하도록 할 수 있는, 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated monitoring system and method for an LNG fuel tank using digital twin technology, and a computer-readable recording medium on which a computer program for executing the method is recorded on a computer. More specifically, it relates to the fatigue level and An integrated LNG fuel tank monitoring system and method using digital twin technology that provides structural strength to ship owners in 3D to verify and monitor in real time to predict the risk of fuel tanks and support rapid decision-making in fuel tank operation. , relates to a computer-readable recording medium on which a computer program for executing the method on a computer is recorded.

통상, 해상에서 운항되는 선박은 해상상태 또는 운항조건에 따라 선체가 상하운동(heave), 전후운동(surge), 좌우운동(sway), 종운동(pitch), 횡운동(roll), 선수운동(yaw)의 6자유도운동을 하게 되어 선체 구조물은 예상되는 모든 하중에 견딜 수 있는 구조적 강도를 갖추어야 하고, 적하물의 중량과 배치 형태 등에 의해 유발되는 응력이 선체 강도의 허용 응력 범위를 초과하면 선체는 과도한 응력을 받아서 균열 또는 절단 등의 손상을 입을 수 있다.Normally, ships operating at sea have heave, surge, sway, pitch, roll, and bow motion depending on the sea state or operating conditions. yaw), the hull structure must have the structural strength to withstand all expected loads. If the stress caused by the weight and arrangement of cargo exceeds the allowable stress range of the hull strength, the hull may be subject to excessive stress. Damage such as cracking or cutting may occur due to stress.

한편, 최근 선박의 배출가스 규제강화에 따른 LNG 등의 친환경 연료 사용에 대한 소요가 확대되고 있는데, 특히 컨테이너선 등에서 LNG 연료탱크 적용이 증가하고, 다수의 업체들이 개발 및 영업활동을 전개하고 있는 상황이다.Meanwhile, the demand for the use of eco-friendly fuels such as LNG is increasing due to the recent strengthening of ship emissions regulations. In particular, the application of LNG fuel tanks is increasing in container ships, etc., and many companies are conducting development and sales activities. am.

이에, 운항중 발생하는 응력에 대한 LNG 연료탱크의 구조 건전성을 평가하고 모니터링하여 LNG 연료탱크의 안정성을 확보할 필요성이 제기된다.Accordingly, there is a need to ensure the stability of the LNG fuel tank by evaluating and monitoring the structural integrity of the LNG fuel tank against stresses occurring during operation.

한국 등록특허공보 제10-2317411호 (디지털 트윈 시스템을 이용한 해양 구조물의 위험 예측 방법, 2021.10.27)Korean Patent Publication No. 10-2317411 (Method for predicting risk of offshore structures using digital twin system, 2021.10.27) 한국 공개특허공보 제10-2021-0123436호 (디지털 트윈을 이용한 선체응력 모니터링 시스템 및 이를 이용한 선박의 피로 파괴 예측 방법, 2021.10.14)Korean Patent Publication No. 10-2021-0123436 (Hull stress monitoring system using digital twin and method for predicting fatigue failure of ships using the same, October 14, 2021) 한국 공개특허공보 제10-2018-0102864호 (내부에 종격벽이 구비된 컨테이너선 화물창의 구조, 2018.09.18)Korean Patent Publication No. 10-2018-0102864 (Structure of container ship cargo hold with internal longitudinal bulkhead, 2018.09.18)

본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, LNG 연료탱크의 피로도 및 구조적 강도를 3차원정보로 선주에게 제공하여 실시간 검증하고 모니터링하여서 연료탱크의 위험도를 예측하고 연료탱크 운영상의 신속한 의사결정을 지원하도록 할 수 있는, 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 데 있다.The technical task to be achieved by the idea of the present invention is to provide three-dimensional information on the fatigue and structural strength of LNG fuel tanks to ship owners, verify and monitor them in real time, predict the risk of fuel tanks, and support rapid decision-making in fuel tank operation. The aim is to provide an LNG fuel tank integrated monitoring system and method using digital twin technology, and a computer-readable recording medium on which a computer program for executing the method on a computer is recorded.

전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 실제 선박의 LNG 연료탱크; 상기 LNG 연료탱크의 서포트에 대한 반력을 실운항 중 실시간 계측하는 센서; 상기 LNG 연료탱크를 디지털트윈을 이용하여 3D FE 모델로 디지털모델링된 가상 LNG 연료탱크; 및 상기 센서에 의해 계측된 반력을 기초로 상기 가상 LNG 연료탱크의 하중을 분석하고, 피로수명을 예측하는 프로그램부;를 포함하는, 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템을 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention, LNG fuel tank of an actual ship; A sensor that measures reaction force against the support of the LNG fuel tank in real time during actual operation; A virtual LNG fuel tank in which the LNG fuel tank is digitally modeled as a 3D FE model using digital twin; and a program unit that analyzes the load of the virtual LNG fuel tank and predicts fatigue life based on the reaction force measured by the sensor.

또한, 상기 센서는 응력 게이지이며, 상기 실제 선박의 LNG 연료탱크의 각 코너의 수직 서포트에 설치되어, 상기 수직 서포트로 전달되는 서포트 반력을 실운항 중 실시간으로 계측할 수 있다.In addition, the sensor is a stress gauge and is installed on the vertical support at each corner of the LNG fuel tank of the actual ship, so that the support reaction force transmitted to the vertical support can be measured in real time during actual operation.

또한, 상기 프로그램부는, 상기 계측된 반력과, 상기 3D FE 모델의 구조해석을 통해 계산된 반력을 이용하여, 하중조건을 산정하는 하중 분석 프로그램모듈; 및 상기 하중조건에 따른 하중분포에 대해 FE해석을 수행하고, 응력분포를 계산하여 특정 대상위치에서의 피로수명을 예측하는 피로수명 예측 프로그램모듈;로 이루어질 수 있다.In addition, the program unit includes a load analysis program module that calculates load conditions using the measured reaction force and the reaction force calculated through structural analysis of the 3D FE model; and a fatigue life prediction program module that performs FE analysis on the load distribution according to the load conditions, calculates the stress distribution, and predicts the fatigue life at a specific target location.

또한, 상기 하중 분석 프로그램모듈은, 상기 가상 LNG 연료탱크에 대한 탱크 수위 및 탱크 가속도의 초기값을 부여하여 격자해석법에 의해 최적 반력을 계산하고, 이후, 다음의 수학식에 의해, 상기 계측된 반력과 상기 계산된 반력의 차이를 합산한 값이 최소가 되는 상기 하중조건을 산정하며, 상기 합산 값이 최소가 아니면 새로운 탱크 수위 및 탱크 가속도를 부여하여 상기 하중조건 산정을 반복 수행할 수 있다.In addition, the load analysis program module calculates the optimal reaction force using the grid analysis method by giving initial values of the tank water level and tank acceleration for the virtual LNG fuel tank, and then calculates the optimal reaction force using the following equation: The load condition at which the sum of the difference between the calculated reaction force and the calculated reaction force is the minimum is calculated. If the sum is not the minimum, a new tank water level and tank acceleration can be given and the load condition calculation can be repeated.

[수학식][Equation]

Figure 112021148069959-pat00001
Figure 112021148069959-pat00001

(여기서, F는 목적함수이며, Si는 상기 격자해석법에 의한 서포트별 반력이며, ri는 상기 센서에 의한 서포트별 반력임)(Here, F is the objective function, S i is the reaction force for each support by the grid analysis method, and r i is the reaction force for each support by the sensor)

또한, 상기 피로수명 예측 프로그램모듈은, 상기 하중조건에 따라 최종 추정된 탱크 수위 및 탱크 가속도를 결정하여 3D 유한요소해석법에 의해 응력분포를 계산하고, 이후, 특정 대상위치에서의 피로수명을 예측할 수 있다.In addition, the fatigue life prediction program module determines the final estimated tank water level and tank acceleration according to the load conditions, calculates stress distribution by 3D finite element analysis, and then predicts fatigue life at a specific target location. there is.

또한, 상기 격자해석법은 상기 LNG 연료탱크의 바닥 외곽면과 거더와 횡격벽을 중심으로 적용될 수 있다.Additionally, the grid analysis method can be applied focusing on the bottom outer surface, girders, and transverse bulkheads of the LNG fuel tank.

또한, 상기 계측된 반력과 하중에 따른 응력 분포와 응력이력과 상기 예측된 피로수명의 구조 건전성 평가 결과정보를 3차원으로 시각화하여 실시간 모니터링하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a monitoring unit that visualizes in three dimensions the stress distribution and stress history according to the measured reaction force and load and the structural health evaluation result information of the predicted fatigue life and monitors them in real time.

또한, 상기 LNG 연료탱크는 LNG 연료추진선의 독립형 LNG 연료탱크일 수 있다.Additionally, the LNG fuel tank may be an independent LNG fuel tank of an LNG fuel propulsion ship.

한편, 본 발명의 사상이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 실제 선박의 LNG 연료탱크를 디지털트윈을 이용하여 가상 LNG 연료탱크로 디지털모델링하여 3D FE 모델을 구축하는 단계; 실제 선박의 LNG 연료탱크의 서포트에 대한 반력을 실운항 중 실시간 계측하는 단계; 및 센서에 의해 계측된 반력을 기초로 상기 가상 LNG 연료탱크의 하중을 분석하고, 피로수명을 예측하는 단계;를 포함하는, 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법을 제공한다.Meanwhile, another technical task to be achieved by the idea of the present invention is to build a 3D FE model by digitally modeling the LNG fuel tank of an actual ship as a virtual LNG fuel tank using a digital twin; A step of measuring the reaction force against the support of the actual ship's LNG fuel tank in real time during actual operation; and analyzing the load of the virtual LNG fuel tank and predicting fatigue life based on the reaction force measured by the sensor. It provides an integrated monitoring method of an LNG fuel tank using digital twin technology, including.

또한, 상기 센서는 응력 게이지이며, 상기 실제 선박의 LNG 연료탱크의 각 코너의 수직 서포트에 설치되어, 상기 수직 서포트로 전달되는 서포트 반력을 실운항 중 실시간으로 계측할 수 있다.In addition, the sensor is a stress gauge and is installed on the vertical support at each corner of the LNG fuel tank of the actual ship, so that the support reaction force transmitted to the vertical support can be measured in real time during actual operation.

또한, 상기 가상 LNG 연료탱크의 하중을 분석하고, 피로수명을 예측하는 단계는, 상기 계측된 반력과, 상기 3D FE 모델의 구조해석을 통해 계산된 반력을 이용하여, 하중조건을 산정하고, 상기 하중조건에 따른 하중분포에 대해 FE해석을 수행하고, 응력분포를 계산하여 특정 대상위치에서의 피로수명을 예측할 수 있다.In addition, the step of analyzing the load of the virtual LNG fuel tank and predicting the fatigue life includes calculating the load condition using the measured reaction force and the reaction force calculated through structural analysis of the 3D FE model, and By performing FE analysis on load distribution according to loading conditions and calculating stress distribution, fatigue life at a specific target location can be predicted.

또한, 상기 가상 LNG 연료탱크의 하중을 분석하고, 피로수명을 예측하는 단계는, 상기 가상 LNG 연료탱크에 대한 탱크 수위 및 탱크 가속도의 초기값을 부여하여 격자해석법에 의해 최적 반력을 계산하고, 다음의 수학식에 의해, 상기 계측된 반력과 상기 계산된 반력의 차이를 합산한 값이 최소가 되는 상기 하중조건을 산정하며, 상기 합산 값이 최소가 아니면 새로운 탱크 수위 및 탱크 가속도를 부여하여 상기 하중조건 산정을 반복 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step of analyzing the load of the virtual LNG fuel tank and predicting the fatigue life includes calculating the optimal reaction force using the grid analysis method by giving initial values of the tank water level and tank acceleration for the virtual LNG fuel tank, and then calculating the optimal reaction force using the grid analysis method. Calculate the load condition in which the sum of the difference between the measured reaction force and the calculated reaction force is minimum, and if the sum value is not the minimum, a new tank water level and tank acceleration are given to determine the load by using the equation. It may include a step of repeatedly performing condition calculation.

[수학식][Equation]

Figure 112021148069959-pat00002
Figure 112021148069959-pat00002

(여기서, F는 목적함수이며, Si는 상기 격자해석법에 의한 서포트별 반력이며, ri는 상기 센서에 의한 서포트별 반력임)(Here, F is the objective function, S i is the reaction force for each support by the grid analysis method, and r i is the reaction force for each support by the sensor)

또한, 상기 하중조건 산정을 반복 수행하는 단계 이후, 상기 하중조건에 따라 최종 추정된 탱크 수위 및 탱크 가속도를 결정하여 3D 유한요소해석법에 의해 응력분포를 계산하고, 특정 대상위치에서의 피로수명을 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, after repeatedly performing the calculation of the load conditions, the final estimated tank water level and tank acceleration are determined according to the load conditions, the stress distribution is calculated using 3D finite element analysis, and the fatigue life at a specific target location is predicted. Additional steps may be included.

또한, 상기 격자해석법은 상기 LNG 연료탱크의 바닥 외곽면과 거더와 횡격벽을 중심으로 적용될 수 있다.Additionally, the grid analysis method can be applied focusing on the bottom outer surface, girders, and transverse bulkheads of the LNG fuel tank.

또한, 상기 피로수명을 예측하는 단계 이후, 상기 계측된 반력과 하중에 따른 응력 분포와 응력이력과 상기 예측된 피로수명의 구조 건전성 평가 결과정보를 3차원으로 시각화하여 실시간 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, after the step of predicting the fatigue life, the step of real-time monitoring by visualizing the stress distribution and stress history according to the measured reaction force and load and the structural health evaluation result information of the predicted fatigue life in three dimensions. You can.

또한, 상기 LNG 연료탱크는 LNG 연료추진선의 독립형 LNG 연료탱크일 수 있다.Additionally, the LNG fuel tank may be an independent LNG fuel tank of an LNG fuel propulsion ship.

한편, 본 발명의 사상이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 전술한 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독이 가능한 기록 매체를 제공한다.Meanwhile, another technical problem to be achieved by the idea of the present invention is to provide a computer-readable recording medium on which a computer program for executing the LNG fuel tank integrated monitoring method using the above-described digital twin technology on a computer is recorded.

본 발명에 의하면, LNG 연료탱크의 피로도 및 구조적 강도를 3차원정보로 선주에게 제공하여 실시간 검증하고 모니터링하여서 연료탱크의 위험도를 예측하고 연료탱크 운영상의 신속한 의사결정을 지원하도록 할 수 있으며, 분석에 따른 구조 건전성 평가 결과정보를 독립형 연료탱크 설계에 반영할 수 있고, 스마트쉽 관련 기반기술을 확보할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the fatigue and structural strength of the LNG fuel tank can be provided to the ship owner as three-dimensional information to verify and monitor in real time to predict the risk of the fuel tank and support quick decision-making in fuel tank operation. The structural soundness evaluation result information can be reflected in the design of an independent fuel tank and has the effect of securing smart ship-related basic technology.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템에 의한 절차를 도식화한 것이다.
도 3은 도 1의 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템의 프로그램부에 의한 절차를 예시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한 것이다.
Figure 1 shows a schematic configuration of an LNG fuel tank integrated monitoring system using digital twin technology according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically illustrates the procedure by the LNG fuel tank integrated monitoring system using the digital twin technology of Figure 1.
Figure 3 illustrates the procedure by the program unit of the LNG fuel tank integrated monitoring system using the digital twin technology of Figure 1.
Figure 4 schematically shows a flowchart of an LNG fuel tank integrated monitoring method using digital twin technology according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조로 전술한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention having the above-described features will be described in more detail with reference to the attached drawings.

본 발명의 일 실시예에 의한 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템은, 실제 선박의 LNG 연료탱크(110), LNG 연료탱크(110)의 서포트(111)에 대한 반력을 실운항 중 실시간 계측하는 센서(120), LNG 연료탱크(110)를 디지털트윈을 이용하여 3D FE 모델로 디지털모델링된 가상 LNG 연료탱크(130), 및 센서(120)에 의해 계측된 반력을 기초로 가상 LNG 연료탱크(130)의 하중을 분석하고, 피로수명을 예측하는 프로그램부(140)를 포함하여, LNG 연료탱크(110)의 피로도 및 구조적 강도를 실시간 검증하는 것을 요지로 한다.The LNG fuel tank integrated monitoring system using digital twin technology according to an embodiment of the present invention measures the reaction force against the LNG fuel tank 110 of an actual ship and the support 111 of the LNG fuel tank 110 in real time during actual operation. The virtual LNG fuel tank 130 is digitally modeled as a 3D FE model using the measuring sensor 120, the LNG fuel tank 110 using digital twin, and the virtual LNG fuel based on the reaction force measured by the sensor 120. The point is to verify the fatigue and structural strength of the LNG fuel tank 110 in real time, including a program unit 140 that analyzes the load of the tank 130 and predicts fatigue life.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 전술한 구성의 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템을 구체적으로 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 3, the LNG fuel tank integrated monitoring system using the digital twin technology of the above-described configuration will be described in detail as follows.

우선, LNG 연료탱크(110)는 실제 선박, 특히 LNG 연료추진 시스템(LNG Fueled System, LFS)을 갖춘 LNG 연료추진선의 IMO TYPE-B LNG 연료탱크인 독립형 LNG 연료탱크(110)일 수 있다.First, the LNG fuel tank 110 may be an independent LNG fuel tank 110, which is an IMO TYPE-B LNG fuel tank of an actual ship, especially an LNG fuel propulsion ship equipped with an LNG fueled system (LFS).

여기서, LNG 연료추진 시스템은 청정연료인 LNG를 사용하여 SOX 저감 문제를 해결할 수 있고, CO2 관련 EEDI 지수를 줄일 수 있으며, IMO TYPE-B LNG 연료탱크는 방형 탱크와, 방형 탱크를 지지하는 서포트(111)로 이루어지고, 종격벽을 갖추어 내부 액량과 무관하게 슬로싱 하중에 강한 특성을 보인다. Here , the LNG fuel propulsion system can solve the SO It is made up of supports 111 and has a longitudinal partition, showing strong characteristics against sloshing load regardless of the amount of liquid inside.

다음, 센서(120)는, 도 2의 (a)에서와 같이, 응력 게이지(SG;Strain Gauge)로서, LNG 연료탱크(110)를 수직방향으로 지지하는 특정 위치, 예컨대 LNG 연료탱크(110)의 각 코너의 수직 서포트(vertical support)(111)에 설치되어, 수직 서포트(111)로 전달되는 서포트 반력(reaction force)(ri)을 실운항 중 실시간 계측하여 프로그램부(140)로 전송한다.Next, the sensor 120 is a stress gauge (SG; Strain Gauge), as shown in (a) of FIG. 2, at a specific position supporting the LNG fuel tank 110 in the vertical direction, for example, the LNG fuel tank 110. It is installed on the vertical support 111 at each corner of the , and the support reaction force (r i ) transmitted to the vertical support 111 is measured in real time during actual operation and transmitted to the program unit 140. .

다음, 가상 LNG 연료탱크(130)는, 도 2의 (b)에서와 같이, 실제 LNG 연료탱크(110)를 디지털트윈(digital twin)을 이용하여 실물과 동일한 3D FE(Finite Element) 모델로 디지털모델링되어 구축된다.Next, as shown in (b) of FIG. 2, the virtual LNG fuel tank 130 digitally converts the actual LNG fuel tank 110 into a 3D FE (Finite Element) model identical to the real thing using a digital twin. It is modeled and built.

다음, 프로그램부(140)는, 센서(120)에 의해 계측된 반력(ri)을 기초로 가상 LNG 연료탱크(130)의 하중을 분석하고, 피로수명을 예측하여, LNG 연료탱크(110)의 피로도 및 구조적 강도를 실시간 검증하도록 한다.Next, the program unit 140 analyzes the load of the virtual LNG fuel tank 130 based on the reaction force (r i ) measured by the sensor 120, predicts the fatigue life, and predicts the fatigue life of the LNG fuel tank 110. Fatigue and structural strength are verified in real time.

예컨대, 프로그램부(140)는, 제한된 센서(120)에 의해 계측된 반력(ri)과, 3D FE 모델의 구조해석을 통해 계산된 전체 서포트에서의 반력(Si)을 이용하여, 하중조건을 산정하는 하중 분석 프로그램모듈(141)(도 2의 (c) 참조), 및 하중조건에 따른 하중분포에 대해 FE해석을 수행하고, 응력분포를 계산하여 특정 대상위치에서의 피로수명을 예측하는 피로수명 예측 프로그램모듈(142)(도 2의 (d) 참조)로 이루어질 수 있다.For example, the program unit 140 uses the reaction force (r i ) measured by the limited sensor 120 and the reaction force (S i ) at the entire support calculated through structural analysis of the 3D FE model to determine the load condition. A load analysis program module 141 (see (c) in FIG. 2) that calculates , and performs FE analysis on load distribution according to load conditions and calculates stress distribution to predict fatigue life at a specific target location. It may be comprised of a fatigue life prediction program module 142 (see (d) of FIG. 2).

구체적으로, 도 3을 참고하면, 하중 분석 프로그램모듈(141)은, 가상 LNG 연료탱크(130)에 대한 탱크 수위 및 탱크 가속도의 초기값을 부여하고(S141a), 격자해석법(grillage method)을 적용하여(S141b), 서포트(111)와의 3D FE 모델의 동일 위치에서의 초기값에 따른 최적 반력을 계산하고(S141c), 이후, 다음의 [수학식 1]에 의해, 센서(120)에 의해 실시간 계측된 반력과 설계 파라미터(design parameter)에 따라 계산된 반력의 차이를 합산한 값(F)(S141e)이 최소가 되는 하중조건을 산정하며(S141f), 합산 값이 최소가 아니면 새로운 탱크 수위 및 탱크 가속도를 부여하여 격자해석법 적용과 최적 반력 계산과 반력 차 합산에 따른 하중조건 산정을 반복 수행한다(S141g).Specifically, referring to FIG. 3, the load analysis program module 141 assigns initial values of the tank water level and tank acceleration to the virtual LNG fuel tank 130 (S141a) and applies the grid analysis method. Then (S141b), the optimal reaction force according to the initial value at the same position of the 3D FE model as the support 111 is calculated (S141c), and then, in real time by the sensor 120 according to the following [Equation 1] Calculate the load condition where the sum of the difference between the measured reaction force and the reaction force calculated according to the design parameter (F) (S141e) is the minimum (S141f), and if the sum value is not the minimum, the new tank water level and By applying the tank acceleration, the grid analysis method is applied, the optimal reaction force is calculated, and the load condition calculation is performed repeatedly by summing the reaction force difference (S141g).

Figure 112021148069959-pat00003
Figure 112021148069959-pat00003

, 여기서, F는 목적함수이며, Si는 격자해석법에 의한 서포트별 반력이며, ri는 센서(120)에 의한 서포트별 반력(r1,r2,r3,r4)이다., where F is the objective function, S i is the reaction force for each support by the grid analysis method, and r i is the reaction force for each support (r1, r2, r3, r4) by the sensor 120.

즉, 하중 분석 프로그램모듈(141)은 각 서포트(111)에서 계측된 반력(r1,r2,r3,r4)을 활용하여 하중 상태를 산정하는 프로그램으로서, 격자해석법은 LNG 연료탱크(110)의 바닥 외곽면과 거더(girder)와 횡격벽(transverse bulkhead)을 중심으로 적용되어 센서(120)가 설치되지 않은 모든 서포트에서의 반력도 계산될 수 있고, 격자해석법 적용을 위한 설계 파라미터인 하중은, 연료 적재에 따른 탱크 수위(filling height)와, 연료탱크 자체 하중(self-weight,cargo weight)과, 선체운동 가속도(ax,ay,az)에 의한 관성력에 의해 결정될 수 있으며 선체운동 가속도로부터 탱크 가속도를 계산할 수 있다.That is, the load analysis program module 141 is a program that calculates the load state using the reaction forces (r1, r2, r3, r4) measured at each support 111, and the grid analysis method is used to calculate the load state at the bottom of the LNG fuel tank 110. The reaction force at all supports where the sensor 120 is not installed can be calculated by applying it around the outer surface, girder, and transverse bulkhead, and the load, which is a design parameter for applying the grid analysis method, is fuel It can be determined by the tank water level (filling height), fuel tank self-weight (cargo weight), and inertial force due to hull motion acceleration (a x , a y , a z ), and from the hull motion acceleration. Tank acceleration can be calculated.

또한, 3D FE 모델의 구조해석은 접촉의 비선형성을 고려하여 수행될 수 있는데, 예컨대, 고려 대상은 수직 서포트이고, 서포트에서는 평면 상의 움직임에 의한 마찰력 및 압축에 의한 하중 전달만을 고려되어야 하고, 인장 방향의 하중 발생시에는 하중이 발생하지 않기 때문에 케이스별 하중이 달라지는 비선형성이 고려될 수 있다.In addition, the structural analysis of the 3D FE model can be performed considering the non-linearity of contact. For example, the object of consideration is a vertical support, and in the support, only the load transfer by friction and compression due to movement on the plane should be considered, and the tension Since no load occurs when a directional load occurs, nonlinearity in which the load varies for each case can be considered.

또한, 피로수명 예측 프로그램모듈(142)은, 하중조건에 따라 최종 추정된 탱크 수위 및 탱크 가속도를 결정하고(S141h), 앞서 결정된 탱크 수위 및 탱크 가속도로 3D 유한요소해석법을 수행하여 응력분포를 계산하고(S141i), 이후, 특정 대상위치에서의 잔여 피로수명을 예측할 수 있다(S141j).In addition, the fatigue life prediction program module 142 determines the final estimated tank water level and tank acceleration according to the load conditions (S141h), and calculates the stress distribution by performing 3D finite element analysis with the previously determined tank water level and tank acceleration. And (S141i), the remaining fatigue life at a specific target location can be predicted (S141j).

또한, 앞서 계측된 반력과 하중에 따른 응력 분포와 응력이력(stress history)과 예측된 잔여 피로수명의 구조 건전성 평가 결과정보를 3차원으로 시각화하여 제공하여서 실시간 모니터링하는 모니터링부(150)를 더 포함하여서, 실시간 데이터를 활용하여 LNG 연료탱크(110)의 구조 건전성을 모니터링하고 운영상의 신속한 의사결정 지원이 가능하도록 할 수 있다.In addition, it further includes a monitoring unit 150 that provides real-time monitoring by providing three-dimensional visualization of the stress distribution and stress history according to the previously measured reaction force and load and the structural health evaluation result information of the predicted remaining fatigue life. Therefore, real-time data can be used to monitor the structural health of the LNG fuel tank 110 and support rapid operational decision-making.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한 것으로서, 이를 참조하여 구체적으로 상술하면 다음과 같다.Meanwhile, Figure 4 schematically shows a flowchart of an LNG fuel tank integrated monitoring method using digital twin technology according to another embodiment of the present invention, which will be described in detail as follows.

우선, 실제 선박의 LNG 연료탱크(110)를 디지털트윈을 이용하여 가상 LNG 연료탱크(130)로 디지털모델링하여 실물과 동일한 3D FE 모델을 구축한다(S110).First, the LNG fuel tank 110 of the actual ship is digitally modeled as a virtual LNG fuel tank 130 using digital twin to build a 3D FE model identical to the real thing (S110).

이후, 실제 선박의 LNG 연료탱크(110)의 서포트(111)에 대한 반력을 실운항 중 실시간 계측한다(S120).Afterwards, the reaction force against the support 111 of the actual ship's LNG fuel tank 110 is measured in real time during actual operation (S120).

이후, 가상 LNG 연료탱크(130)에 대한 탱크 수위 및 탱크 가속도의 초기값을 부여하여 격자해석법에 의해 최적 반력을 계산하고, 다음의 [수학식 2]에 의해, 계측된 반력과 계산된 반력의 차이를 합산한 값이 최소가 되는 하중조건을 산정하며, 합산 값이 최소가 아니면 새로운 탱크 수위 및 탱크 가속도를 부여하여 하중조건 산정을 반복 수행한다(S140A).Afterwards, the initial values of the tank water level and tank acceleration for the virtual LNG fuel tank 130 are given to calculate the optimal reaction force using the grid analysis method, and the measured reaction force and the calculated reaction force are calculated using the following [Equation 2]. The load condition for which the sum of the differences is the minimum is calculated, and if the sum is not the minimum, the load condition calculation is repeated by assigning a new tank water level and tank acceleration (S140A).

Figure 112021148069959-pat00004
Figure 112021148069959-pat00004

, 여기서, F는 목적함수이며, Si는 격자해석법에 의한 서포트별 반력이며, ri는 센서(120)에 의한 서포트별 반력이다., where F is the objective function, S i is the reaction force for each support by the grid analysis method, and r i is the reaction force for each support by the sensor 120.

이후, 하중조건에 따라 최종 추정된 탱크 수위 및 탱크 가속도를 결정하여 3D 유한요소해석법에 의해 응력분포를 계산하고, 특정 대상위치에서의 잔여 피로수명을 예측한다(S140B).Afterwards, the final estimated tank water level and tank acceleration are determined according to the loading conditions, the stress distribution is calculated using 3D finite element analysis, and the remaining fatigue life at a specific target location is predicted (S140B).

이후, 계측된 반력과 하중에 따른 응력 분포와 응력이력과 예측된 피로수명의 구조 건전성 평가 결과정보를 3차원으로 시각화하여 실시간 모니터링한다(S150).Afterwards, the structural soundness evaluation result information of the measured reaction force and load, stress distribution and stress history, and predicted fatigue life are visualized in three dimensions and monitored in real time (S150).

한편, 본 발명의 다른 실시예는, 앞서 열거한 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공한다.Meanwhile, another embodiment of the present invention provides a recording medium on which a computer program for executing the LNG fuel tank integrated monitoring method using the digital twin technology listed above on a computer is recorded.

예컨대, 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있고, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.For example, the LNG fuel tank integrated monitoring method using digital twin technology can be implemented in the form of a recording medium containing instructions executable by a computer, such as an application or program module executed by a computer, and the computer-readable medium is a computer-readable medium. It can be any available media that can be accessed by, and includes both volatile and non-volatile media, removable and non-removable media.

또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있고, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.Additionally, computer-readable media may include computer storage media, which may include volatile and Includes both non-volatile, removable and non-removable media.

따라서, 전술한 바와 같은 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템 및 이의 방법에 의해, LNG 연료탱크의 피로도 및 구조적 강도를 3차원정보로 선주에게 제공하여 실시간 검증하고 모니터링하여서 연료탱크의 위험도를 예측하고 연료탱크 운영상의 신속한 의사결정을 지원하도록 할 수 있으며, 분석에 따른 구조 건전성 평가 결과정보를 독립형 연료탱크 설계에 반영할 수 있고, 스마트쉽 관련 기반기술을 확보할 수 있다.Therefore, by using the LNG fuel tank integrated monitoring system and method using digital twin technology as described above, the fatigue and structural strength of the LNG fuel tank are provided to the ship owner in 3D information, verified and monitored in real time to reduce the risk of the fuel tank. It is possible to predict and support quick decision-making in fuel tank operation, and the structural soundness evaluation result information according to the analysis can be reflected in the design of an independent fuel tank, and smart ship-related basic technology can be secured.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in this specification and the configuration shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so various equivalents may be substituted for them at the time of filing the present application. It should be understood that variations and variations may exist.

110 : LNG 연료탱크 111 : 서포트
120 : 센서 130 : 가상 LNG 연료탱크
140 : 프로그램부 141 : 하중 분석 프로그램모듈
142 : 피로수명 예측 프로그램모듈 150 : 모니터링부
110: LNG fuel tank 111: Support
120: Sensor 130: Virtual LNG fuel tank
140: Program unit 141: Load analysis program module
142: Fatigue life prediction program module 150: Monitoring unit

Claims (17)

실제 선박의 LNG 연료탱크(110);
상기 LNG 연료탱크(110)의 서포트(111)에 대한 반력을 실운항 중 실시간 계측하는 센서(120);
상기 LNG 연료탱크(110)를 디지털트윈을 이용하여 3D FE 모델로 디지털모델링된 가상 LNG 연료탱크(130); 및
상기 센서(120)에 의해 계측된 반력을 기초로 상기 가상 LNG 연료탱크(130)의 하중을 분석하고, 피로수명을 예측하는 프로그램부(140);를 포함하며,
상기 프로그램부(140)는,
상기 계측된 반력과, 상기 3D FE 모델의 구조해석을 통해 계산된 반력을 이용하여, 하중조건을 산정하는 하중 분석 프로그램모듈(141); 및
상기 하중조건에 따른 하중분포에 대해 FE해석을 수행하고, 응력분포를 계산하여 특정 대상위치에서의 피로수명을 예측하는 피로수명 예측 프로그램모듈(142);로 이루어지고,
상기 하중 분석 프로그램모듈(141)은,
상기 가상 LNG 연료탱크(130)에 대한 탱크 수위 및 탱크 가속도의 초기값을 부여하여 격자해석법에 의해 최적 반력을 계산하며,
이후, 다음의 수학식에 의해, 상기 계측된 반력과 상기 계산된 반력의 차이를 합산한 합산 값(F)이 최소가 되는 상기 하중조건을 산정하며, 상기 합산 값(F)이 최소가 아니면 새로운 탱크 수위 및 탱크 가속도를 부여하여 상기 하중조건 산정을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는,
[수학식]

(여기서, F는 목적함수이며, Si는 상기 격자해석법에 의한 서포트별 반력이며, ri는 상기 센서(120)에 의한 서포트별 반력임),
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템.
LNG fuel tank of an actual ship (110);
A sensor 120 that measures the reaction force against the support 111 of the LNG fuel tank 110 in real time during actual operation;
A virtual LNG fuel tank 130 in which the LNG fuel tank 110 is digitally modeled as a 3D FE model using digital twin; and
It includes a program unit 140 that analyzes the load of the virtual LNG fuel tank 130 and predicts fatigue life based on the reaction force measured by the sensor 120,
The program unit 140,
A load analysis program module 141 that calculates load conditions using the measured reaction force and the reaction force calculated through structural analysis of the 3D FE model; and
It consists of a fatigue life prediction program module 142 that performs FE analysis on the load distribution according to the load conditions, calculates the stress distribution, and predicts the fatigue life at a specific target location,
The load analysis program module 141,
Calculate the optimal reaction force using the grid analysis method by giving initial values of the tank water level and tank acceleration for the virtual LNG fuel tank 130,
Then, the load condition in which the sum value (F) of the difference between the measured reaction force and the calculated reaction force is minimum is calculated according to the following equation, and if the sum value (F) is not the minimum, a new load condition is calculated. Characterized by repeatedly performing the load condition calculation by giving the tank water level and tank acceleration,
[Equation]

(Here, F is the objective function, S i is the reaction force for each support by the grid analysis method, and r i is the reaction force for each support by the sensor 120),
LNG fuel tank integrated monitoring system using digital twin technology.
제 1 항에 있어서,
상기 센서(120)는 응력 게이지이며,
상기 실제 선박의 LNG 연료탱크(110)의 각 코너의 수직 서포트(111)에 설치되어, 상기 수직 서포트(111)로 전달되는 서포트 반력(ri)을 실운항 중 실시간으로 계측하는 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템.
According to claim 1,
The sensor 120 is a stress gauge,
It is installed on the vertical support 111 at each corner of the LNG fuel tank 110 of the actual ship, and the support reaction force (ri) transmitted to the vertical support 111 is measured in real time during actual operation,
LNG fuel tank integrated monitoring system using digital twin technology.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 피로수명 예측 프로그램모듈(142)은,
상기 하중조건에 따라 최종 추정된 탱크 수위 및 탱크 가속도를 결정하여 3D 유한요소해석법에 의해 응력분포를 계산하고,
이후, 특정 대상위치에서의 피로수명을 예측하는 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템.
According to claim 1,
The fatigue life prediction program module 142,
Determine the final estimated tank water level and tank acceleration according to the above loading conditions and calculate the stress distribution using 3D finite element analysis,
Afterwards, it is characterized by predicting the fatigue life at a specific target location,
LNG fuel tank integrated monitoring system using digital twin technology.
제 5 항에 있어서,
상기 격자해석법은 상기 LNG 연료탱크(110)의 바닥 외곽면과 거더와 횡격벽을 중심으로 적용되는 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템.
According to claim 5,
The grid analysis method is characterized in that it is applied centered on the bottom outer surface, girders, and transverse bulkheads of the LNG fuel tank 110,
LNG fuel tank integrated monitoring system using digital twin technology.
제 1 항에 있어서,
상기 계측된 반력과 하중에 따른 응력 분포와 응력이력과 상기 예측된 피로수명의 구조 건전성 평가 결과정보를 3차원으로 시각화하여 실시간 모니터링하는 모니터링부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템.
According to claim 1,
Characterized in that it further comprises a monitoring unit 150 that visualizes in three dimensions the stress distribution and stress history according to the measured reaction force and load and the structural health evaluation result information of the predicted fatigue life and monitors them in real time,
LNG fuel tank integrated monitoring system using digital twin technology.
제 1 항에 있어서,
상기 LNG 연료탱크(110)는 LNG 연료추진선의 독립형 LNG 연료탱크인 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 시스템.
According to claim 1,
The LNG fuel tank 110 is characterized in that it is an independent LNG fuel tank of an LNG fuel propulsion ship,
LNG fuel tank integrated monitoring system using digital twin technology.
실제 선박의 LNG 연료탱크(110)를 디지털트윈을 이용하여 가상 LNG 연료탱크(130)로 디지털모델링하여 3D FE 모델을 구축하는 단계(S110);
실제 선박의 LNG 연료탱크(110)의 서포트(111)에 대한 반력을 실운항 중 실시간 계측하는 단계(S120); 및
센서(120)에 의해 계측된 반력을 기초로 상기 가상 LNG 연료탱크(130)의 하중을 분석하고, 피로수명을 예측하는 단계(S140A, S140B);를 포함하며,
상기 가상 LNG 연료탱크(130)의 하중을 분석하며, 피로수명을 예측하는 단계(S140A, S140B)는,
상기 계측된 반력과, 상기 3D FE 모델의 구조해석을 통해 계산된 반력을 이용하여, 하중조건을 산정하고(S140A), 상기 하중조건에 따른 하중분포에 대해 FE해석을 수행하며, 응력분포를 계산하여 특정 대상위치에서의 피로수명을 예측하고(S140B),
상기 가상 LNG 연료탱크(130)의 하중을 분석하며, 피로수명을 예측하는 단계(S140A, S140B)는,
상기 가상 LNG 연료탱크(130)에 대한 탱크 수위 및 탱크 가속도의 초기값을 부여하여(S141a) 격자해석법(S141b)에 의해 최적 반력을 계산하고(S141c), 다음의 수학식에 의해, 상기 계측된 반력과 상기 계산된 반력의 차이를 합산한 값(F)(S141e)이 최소가 되는 상기 하중조건을 산정하며(S141f), 상기 합산 값(F)이 최소가 아니면 새로운 탱크 수위 및 탱크 가속도를 부여하여 상기 하중조건 산정을 반복 수행하는 단계(S141g);를 포함하는 것을 특징으로 하는,
[수학식]

(여기서, F는 목적함수이며, Si는 상기 격자해석법에 의한 서포트별 반력이며, ri는 상기 센서(120)에 의한 서포트별 반력임)
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법.
Building a 3D FE model by digitally modeling the LNG fuel tank 110 of an actual ship as a virtual LNG fuel tank 130 using digital twin (S110);
A step of measuring the reaction force on the support 111 of the LNG fuel tank 110 of the actual ship in real time during actual operation (S120); and
It includes steps (S140A, S140B) of analyzing the load of the virtual LNG fuel tank 130 and predicting fatigue life based on the reaction force measured by the sensor 120,
The steps (S140A, S140B) of analyzing the load of the virtual LNG fuel tank 130 and predicting the fatigue life are,
Using the measured reaction force and the reaction force calculated through structural analysis of the 3D FE model, load conditions are calculated (S140A), FE analysis is performed on the load distribution according to the load condition, and stress distribution is calculated. to predict fatigue life at a specific target location (S140B),
The steps (S140A, S140B) of analyzing the load of the virtual LNG fuel tank 130 and predicting the fatigue life are,
Initial values of the tank water level and tank acceleration for the virtual LNG fuel tank 130 are given (S141a), the optimal reaction force is calculated by the grid analysis method (S141b) (S141c), and the measured reaction force is calculated by the following equation: Calculate the load condition at which the sum of the difference between the reaction force and the calculated reaction force (F) (S141e) is the minimum (S141f), and if the sum value (F) is not the minimum, a new tank water level and tank acceleration are given. Characterized in that it includes a step of repeatedly performing the load condition calculation (S141g),
[Equation]

(Here, F is the objective function, S i is the reaction force for each support by the grid analysis method, and r i is the reaction force for each support by the sensor 120)
LNG fuel tank integrated monitoring method using digital twin technology.
제 9 항에 있어서,
상기 센서(120)는 응력 게이지이며,
상기 실제 선박의 LNG 연료탱크(110)의 각 코너의 수직 서포트(111)에 설치되어, 상기 수직 서포트(111)로 전달되는 서포트 반력(ri)을 실운항 중 실시간으로 계측하는 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법.
According to clause 9,
The sensor 120 is a stress gauge,
It is installed on the vertical support 111 at each corner of the LNG fuel tank 110 of the actual ship, and the support reaction force (ri) transmitted to the vertical support 111 is measured in real time during actual operation,
LNG fuel tank integrated monitoring method using digital twin technology.
삭제delete 삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 하중조건 산정을 반복 수행하는 단계(S141g) 이후,
상기 하중조건에 따라 최종 추정된 탱크 수위 및 탱크 가속도를 결정하여(S141h) 3D 유한요소해석법에 의해 응력분포를 계산하고(S141i), 특정 대상위치에서의 피로수명을 예측하는 단계(S141j)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법.
According to clause 9,
After repeating the load condition calculation step (S141g),
The final estimated tank water level and tank acceleration are determined according to the load conditions (S141h), the stress distribution is calculated by 3D finite element analysis (S141i), and the fatigue life at a specific target location is predicted (S141j). Characterized by comprising,
LNG fuel tank integrated monitoring method using digital twin technology.
제 13 항에 있어서,
상기 격자해석법(S141b)은 상기 LNG 연료탱크(110)의 바닥 외곽면과 거더와 횡격벽을 중심으로 적용되는 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법.
According to claim 13,
The grid analysis method (S141b) is characterized in that it is applied centered on the bottom outer surface, girders, and transverse bulkheads of the LNG fuel tank 110,
LNG fuel tank integrated monitoring method using digital twin technology.
제 9 항에 있어서,
상기 피로수명을 예측하는 단계(S140B) 이후,
상기 계측된 반력과 하중에 따른 응력 분포와 응력이력과 상기 예측된 피로수명의 구조 건전성 평가 결과정보를 3차원으로 시각화하여 실시간 모니터링하는 단계(S150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법.
According to clause 9,
After the step of predicting the fatigue life (S140B),
Characterized in that it further comprises a step (S150) of real-time monitoring by visualizing the stress distribution and stress history according to the measured reaction force and load and the structural health evaluation result information of the predicted fatigue life in three dimensions,
LNG fuel tank integrated monitoring method using digital twin technology.
제 9 항에 있어서,
상기 LNG 연료탱크(110)는 LNG 연료추진선의 독립형 LNG 연료탱크인 것을 특징으로 하는,
디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법.
According to clause 9,
The LNG fuel tank 110 is characterized in that it is an independent LNG fuel tank of an LNG fuel propulsion ship,
LNG fuel tank integrated monitoring method using digital twin technology.
제 9 항, 제 10 항 및 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 디지털트윈 기술을 이용한 LNG 연료탱크 통합 모니터링 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독이 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium on which a computer program for executing the integrated monitoring method of an LNG fuel tank using digital twin technology according to any one of claims 9, 10, and 13 to 16 on a computer is recorded. .
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