KR20240061038A - 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법 - Google Patents

Abstract

서포트(support) 변형 및 강도를 고려하여 자동으로 서포트 표준을 설계하고, 자동 검증 프로그램을 통해 설계된 서포트 표준을 검증하여 설계 에러를 방지하고 설계 에러 부분에 대하여 자동으로 설계 변경이 가능한 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법에 관한 것으로서, 배관 및 구조 부재를 선택하고, 선택한 배관 및 구조의 위치 정보를 수집하며, 수집한 정보를 기초로 배관 하중을 산출하고, 선택한 배관이 배관 응력 해석이 필요한 경우, 배관 및 서포트 관리 프로그램과 연계하여 배관 응력을 해석하여 하중을 산출하며, 서포트 해석 결과를 데이터베이스화하고, 산출한 하중 값을 기초로 서포트를 제안하며, 제안된 서포트를 선택하면 자동으로 배관 하부에 적용하여 서포트를 자동 설계하고, 자동 설계된 서포트에 대하여 배관 인지 및 하중 계산, 형상 인지를 통해 검증 정보를 산출하고, 산출한 검증 정보를 서포트 데이터베이스에 적용하여 설계된 서포트를 자동으로 검증하는 과정으로, 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법을 구현한다.

Description

표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법{Standard pipe support automatic design and verification method}

본 발명은 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법에 관한 것으로, 특히 서포트(support) 변형 및 강도를 고려하여 자동으로 서포트 표준을 설계하고, 자동 검증 프로그램을 통해 설계된 서포트 표준을 검증하여 설계 에러를 방지하고 설계 에러 부분에 대하여 자동으로 설계 변경이 가능한 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법에 관한 것이다.

일반적으로, 해양 구조물이나 선박을 설계하는 분야는 크게 선체 설계와 의장설계(배관, 전기, 철 의장 등 선박의 내부 구조에 관한 설계)로 분류할 수 있다.

의장 설계 분야 중에서 배관 시스템은 파이핑과 인스트루먼트(배관) 다이어그램(P&ID, Piping & Instrument Diagram)을 필요로 하고, 다양한 형태의 모든 시스템용 와이어링 다이어그램과 커넥션(전기, 전자) 다이어그램 작성을 필요로 한다.

한편, 배관의 설치시 배관이 견고하게 유지되도록 서포트(Support)를 적용한다. 이러한 서포트의 종류로는 스프링 행거(spring hanger), 스웨이스트럿(sway strut), 컨스턴트 행거(constant hanger), 언더 행거(under hanger) 등이 있다.

예를 들면, 배관과 서포트의 설치 상태로서, 해양 구조물의 데크를 구성하는 데크 빔을 따라 배관을 설치하며, 배관을 지지하기 위하여 서포트가 적용된다. 서포트는 데크 빔에 용접 등으로 고정되며, 배관을 저부에서 매달아 지지하는 형태이다.

서포트는 데크 빔의 구조와 배관의 설치 위치 등에 따라 구조가 달라지며 대개 다수의 멤버가 조합되어 구성된다.

서포트는 배관을 지지하는 것이기 때문에 의장 설계시 해당 배관의 설계와 함께 크기(높이와 폭)의 설계가 뒤따른다. 즉, 서포트는 배관 응력 해석(Piping Stress Analysis)을 통하여, 해당 배관의 하중 값을 산출하여 서포트의 각 멤버의 크기가 결정된다.

해양 구조물과 선박에 적용되는 배관은 물, 가스, 석유 등 다양한 유체의 흐름을 위해 사용되며, 유체의 종류에 따라 배관의 재원(지름, 두께 등)이 달라지고, 동일 유체이더라도 배관의 종류가 달라진다.

이와 같이 배관의 다양성으로 인하여 배관 서포트에 재하되는 하중이 달라지고, 따라서, 배관 서포트는 해당 배관의 재원 등에 따라 크기(높이, 폭 등), 간격이 달라진다.

따라서, 배관 설계시 배관의 특성에 따라 배관 서포트의 크기가 적합하도록 설계하며, 대개 배관 응력 해석을 통해 설계한다.

즉, 배관 서포트 설계 시 표준(Standard) 문건을 보고 수작업으로 찾아가며 직접 설계를 수행하는 데, 배관 응력 해석은 해당 배관에 적합한 배관 서포트의 크기를 결정할 수 있다는 점에 장점이 있지만, 오랜 작업 시간을 요구하기 때문에 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 설계 후 설계 파트와 응력해석 파트의 상호 협의 및 조정에 많은 커뮤니케이션이 이루어짐에 따라 자연히 인력과 시간이 과다하게 소모되는 실정이며, 설계배관 수정시 3차원 프로그램과 연계되지 않고 별도로 작업을 수행하고, 허용치를 만족하는 배관 서포트를 선정하므로 과대설계가 빈번하게 발생하는 단점 등이 있었다.

또한, 생산 단계에서 설계 오류를 발견하거나 주문주 코멘트(Comments)로 인해 엄청난 생산 수정 시수가 발생하는 단점도 있다.

대한민국 공개특허 10-2015-0024979(2015.03.10. 공개)(선박용 배관 서포트의 형상 모델링 방법) 대한민국 공개특허 10-2017-0020165(2017.02.22. 공개)(해양 구조물의 배관 서포트 결정 방법 및 장치) 대한민국 공개특허 10-2017-0059831(2017.05.31. 공개)(배관 서포트 설계를 위한 배관 부하 계산방법)

따라서 본 발명은 상기와 같이 기존 배관 서포트를 설계할 때 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 서포트(support) 변형 및 강도를 고려하여 자동으로 서포트 표준을 설계하고, 자동 검증 프로그램을 통해 설계된 서포트 표준을 검증하여 설계 에러를 방지하고 설계 에러 부분에 대하여 자동으로 설계 변경이 가능한 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법"은,

(a) 배관 및 구조 부재를 선택하는 단계;

(b) 상기 선택한 배관 및 구조의 위치 정보를 수집하는 단계;

(c) 상기 (b)단계에서 수집한 정보를 기초로 배관 하중을 산출하는 단계;

(d) 상기 선택한 배관이 배관 응력 해석이 필요한 경우, 배관 응력을 해석하여 하중을 산출하는 단계;

(e) 상기 (c)단계 또는 (d)단계에서 산출한 하중 값을 기초로 서포트를 제안하는 단계;

(f) 상기 제안된 서포트를 선택하면 자동으로 배관 하부에 적용하여 서포트를 자동 설계하는 단계; 및

(g) 상기 자동 설계된 서포트에 대하여 배관 인지 및 하중 계산, 형상 인지를 통해 검증 정보를 산출하고, 산출한 검증 정보를 서포트 데이터베이스에 적용하여 설계된 서포트를 자동으로 검증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법"은,

(h) 상기 (g)단계의 서포트 설계를 검증한 결과, 설계 오류 확인 시 서포트를 제안하는 단계;

(i) 상기 (h)단계에서 제안된 서포트로 기존 설계된 서포트를 변경하여 서포트 설계를 자동 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (b)단계는,

배관 정보, 구조 정보 및 배관과 간격 정보를 배관 및 구조의 위치 정보로 수집하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (c)단계는,

(c1) 배관 재질, 외경, 두께, 유체정보를 수집하고 이를 기초로 기본 하중을 계산하는 단계;

(c2) 해상 플랜트 사이트(Offshore Plant Site) 특성 및 환경조건에 따른 환경 하중을 고려하여 상기 계산한 기본 배관 하중을 재계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (c2)단계는,

(c2-1) 상기 배관이 적용된 블록 정보를 기초로 그린 워터 구역인지를 확인하는 단계;

(c2-2) 상기 배관이 그린 워터 구역이 아닐 경우 그린 워터 압력을 미적용하는 단계;

(c2-3) 상기 배관이 그린 워터 구역일 경우, X 좌표 또는 프레임 번호가 존재하는지를 확인하여, X 좌표 또는 프레임 번호가 존재하면, X 좌표 또는 프레임 번호를 기초로 해당 위치의 설정된 그린 워터 압력을 계산하는 단계;

(c2-4) 상기 배관의 Y 좌표 또는 프레임 번호가 존재하는지를 확인하여, Y 좌표 또는 프레임 번호가 존재하면, 선체 끝에서부터 거리를 측정하여 상기 계산한 그린 워터 압력을 보정하는 단계;

(c2-5) 상기 보정한 그린 워터 압력을 기초로 배관 사이즈에 따른 그린 워터 로드를 계산하여 환경 하중으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (c2)단계는,

(c2-6) 상기 배관이 적용된 블록 정보를 기초로 블록이 외부 구역(Weather Part) 또는 카고 구역(Cargo Area)인지를 확인하는 단계;

(c2-7) 상기 블록이 외부 구역(Weather Part) 또는 카고 구역(Cargo Area)이 아니면 바람(Wind)을 미적용하고, 상기 블록이 카고 구역이면, 상기 배관의 위치의 Z 값이 데크 하부인지를 확인하는 단계;

(c2-8) 상기 배관 위치의 Z 값이 데크 하부가 아닐 경우 바람(Wind)을 적용하고, 상기 배관 위치의 Z 값이 데크 하부이면, 배관 X 또는 Y 방향에 관통이 존재하는지를 확인하는 단계;

(c2-9) 상기 (c2-8) 단계의 확인 결과, 배관 X 또는 Y 방향에 관통이 존재하지 않으면 슬로싱(Sloshing)을 적용하고, 상기 배관 X 또는 Y 방향에 관통이 존재하면 관통 간격을 확인하는 단계;

(c2-10) 상기 (c2-9) 단계의 확인 결과, 관통 간격이 설정 범위를 초과하면, 슬로싱(Sloshing)을 적용하고, 상기 관통 간격이 상기 설정 범위 이내이면 슬로싱(Sloshing)을 미적용하여 배관의 환경 하중을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (e)단계는,

산출한 하중 값을 기초로 서포트 형상, 부재, 사이즈, 재질, 방향 및 길이 정보를 서포트로 제안하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (e)단계는,

(e1) 상기 배관이 적용되는 블록이 카고 구역인지를 확인하여, 카고 구역이 아니면 기타 구역으로 설정하고, 정사각형 중공 섹션을 제안하는 단계;

(e2) 상기 (e1)단계의 확인 결과, 카고 구역이 아니면 좌표를 기준으로 Z 값이 데크 하부인지를 확인하여, 상기 Z 값이 데크 하부가 아닐 경우 카고 데크 구역으로 설정하고 정사각형 중공 섹션을 제안하는 단계;

(e3) 상기 (e1)단계의 확인 결과, Z 값이 데크 하부가 아닐 경우, 배관에 X 방향 또는 Y 방향의 관통이 존재하는지를 확인하여, 배관에 X 방향 또는 Y 방향의 관통이 존재하지 않으면 카고 탱크 구역으로 설정하고, 제1 H-빔 형태의 서포트를 제안하는 단계;

(e4) 상기 배관에 X 방향 또는 Y 방향의 관통이 존재하면, 발라스트 탱크 구역으로 설정하고, 제2 H-빔 형태의 서포트를 제안하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (g)단계는,

(g1) 상기 자동 설계된 서포트에 대하여 배관 인지 및 하중을 계산하는 단계;

(g2) 상기 자동 설계된 서포트의 형상을 인지하는 단계;

(g3) 인지한 배관 하중정보와 서포트 형상, 물성, 구역정보를 기초로 서포트 데이터베이스를 검색하여 설계된 서포트의 적합성을 검증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (g2)단계는,

(g2-1) 설계된 서포트 각 부재의 좌표를 기초로 연결된 형상 정보를 인지하는 단계;

(g2-2) 설계된 서포트를 구성하는 부재의 재료(Material) 정보를 기초로 서포트 물성을 인지하는 단계;

(g2-3) 용접 연결 정보와 선체 구조와의 간격, 방향성을 기초로 설치된 구역을 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (h)단계는,

설계된 서포트의 적합성을 검증한 결과, 부적절하게 설계된 설계 오류가 확인되면, 적합한 부재, 사이즈 형상 정보를 팝-업(Pop-up)으로 제안하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (i)단계는,

제안한 서포트 중 특정 서포트가 선택되면, 선택된 서포트를 적용하여 자동으로 설계된 서포트를 변경하여 서포트를 자동으로 설계 변경해주는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 서포트(support) 변형 및 강도를 고려하여 자동으로 서포트 표준을 설계해줌으로써, 배관 서포트 설계의 편의성을 제공하고 서포트 설계에 소요되는 시간을 절감해주는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 자동 검증 프로그램을 통해 설계된 서포트 표준을 검증하여 설계 에러를 방지할 수 있으며, 설계 에러 부분에 대하여 자동으로 설계 변경이 가능한 장점도 있다.

또한, 본 발명에 따르면 배관 서포트 자동 설계 및 자동 검증 프로그램을 통해 주기적인 검토를 수행하여 생산 단계에서 발생하는 설계 오류 문제를 사전에 방지 또는 조치할 수 있는 효과도 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법을 보인 흐름도이며,
도 3은 본 발명에서 그린 워터 적용 배관일 경우 배관 하중을 재계산하는 과정을 보인 흐름도이며,
도 4는 본 발명에서 배관 하중 계산 시 Sloshing, Wind를 고려하여 배관 하중을 재계산하는 과정을 보인 흐름도이며,
도 5는 본 발명에서 서포트 사용 부재를 선정하는 과정을 보인 흐름도이고,
도 6은 본 발명에서 배관 선택 및 구조 선택 과정, 설계된 서포트 형상 정보 등의 예시이며,
도 7a 내지 도 7c는 상기 자동 설계된 서포트를 검증하고, 자동으로 설계를 변경하는 예시이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 표준 배관 서포트(Standard Pipe Support)를 자동으로 설계하고, 검증하며, 설계를 자동으로 변경할 수 있는 방법에 관한 것으로서, 서포트를 자동으로 설계하고, 검증하며 설계를 자동으로 변경하는 본 발명의 방법인 프로그램 및 설계 프로그램(AM)이 내장된 단말, 서포트 정보가 저장된 서포트 데이터베이스 등으로 이루어지는 시스템을 통해 구현된다. 여기서 단말은 컴퓨터(PC)와 같은 기기로 구현할 수 있다.

이하, 본 발명의 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법은 상기 단말(예를 들어, 컴퓨터)에서 소프트웨어적으로 이루어지는 것으로 가정한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 "표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법"은 (a) 배관 및 구조 부재를 선택하는 단계(S10), (b) 상기 선택한 배관 및 구조의 위치 정보를 수집하는 단계(S20), (c) 상기 (b)단계에서 수집한 정보를 기초로 배관 하중을 산출하는 단계(S30), (d) 상기 선택한 배관이 배관 응력 해석이 필요한 경우, 배관 응력을 해석하여 하중을 산출하는 단계(S40), (e) 상기 (c)단계 또는 (d)단계에서 산출한 하중 값을 기초로 서포트를 제안하는 단계(S60), (f) 상기 제안된 서포트를 선택하면 자동으로 배관 하부에 적용하여 서포트를 자동 설계하는 단계(S70), (g) 상기 자동 설계된 서포트에 대하여 배관 인지 및 하중 계산, 형상 인지를 통해 검증 정보를 산출하고, 산출한 검증 정보를 서포트 데이터베이스에 적용하여 설계된 서포트를 자동으로 검증하는 단계(S80 - S100), (h) 상기 (g)단계의 서포트 설계를 검증한 결과, 설계 오류 확인 시 서포트를 제안하는 단계(S110), 및 (i) 상기 (h)단계에서 제안된 서포트로 자동 설계된 서포트를 변경하여 서포트 설계를 자동 변경하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 "표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법"을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 배관 서포트를 자동으로 설계하기 위해서, 서포트 해석 결과를 데이터베이스화한다. 즉, 프로젝트에서 허용한 서포트 타입을 사전에 정리하고 해석하여 데이터베이스를 구축한다.

다음으로, 설계자는 배관 및 구조 부재를 선택하고 배관 서포트 자동 설계 프로그램을 실행시킨다(S10). 여기서 배관 서포트 자동 설계 프로그램을 실행한 후 배관 및 구조 부재를 선택하는 것도 가능하다. 상기 배관 서포트 자동 설계 프로그램은 본 발명의 표준 배관 서포트 자동 설계 방법을 포함하는 소프트웨어를 의미한다.

도 6은 배관으로 /8"-PIPE, 구조 부재로 /DM1A1을 선택한 후 서포트 자동 설계 프로그램을 실행하는 예시이다.

실행된 서포트 자동 설계 프로그램은 상기 선택한 배관 및 구조의 위치 정보를 수집한다(S20). 예컨대, 배관 정보, 구조 정보 및 배관과 간격 정보 등을 배관 및 구조의 위치 정보로 수집한다(예를 들어, 16'/ X : 259mm, Z : 853mm).

다음으로, 상기 S20 단계에서 수집한 정보를 기초로 배관 하중을 산출한다(S30).

예컨대, 배관 재질, 외경, 두께, 유체정보를 수집하고 이를 기초로 배관의 기본 하중을 계산한다.

상기 배관의 기본 하중을 계산한 후, 해상 플랜트 사이트(Offshore Plant Site) 특성 및 환경조건에 따른 환경 하중을 고려하여 상기 계산한 기본 배관 하중을 재계산한다.

즉, 운행(Operating) 조건, 태풍, 파고 등과 같은 익스트림(Extreme) 조건, 수송(Transportation) 조건, 밸러스트(Blast), 그린 워터(Green water) 적용 유무, 구조물의 동요에 의해 기름이나 밸러스트 수 등의 유체 액면이 탱크 내에서 동요하는 현상인 슬로싱(Sloshing), 바람(Wind) 등의 항해 조건을 해상 플랜트 사이트 특성 및 환경 조건으로 하여 계산한 기본 배관 하중을 재계산한다.

도 3은 배관이 그린 워터 적용 배관일 경우, 기본 배관 하중을 재계산하는 과정을 보인 흐름도이다.

상기 배관이 적용된 블록 정보를 기초로 그린 워터 구역인지를 확인하여(S201), 상기 배관이 그린 워터 구역이 아닐 경우 그린 워터 압력(Green Water Pressure)를 적용하지 않는다(S202).

이와는 달리 상기 배관이 그린 워터 구역일 경우, X 좌표 또는 프레임 번호가 존재하는지를 확인하여(S203), X 좌표 또는 프레임 번호가 존재하면, X 좌표 또는 프레임 번호를 기초로 해당 위치의 설정된 그린 워터 압력을 계산한다(S204).

이어, 상기 그린 워터 압력을 계산한 후, 상기 배관의 Y 좌표 또는 프레임 번호가 존재하는지를 확인하여(S205), Y 좌표 또는 프레임 번호가 존재하면, 선체 끝에서부터 거리를 측정하여 상기 계산한 그린 워터 압력을 보정한다(S206). 즉, 그린 워터 압력은 선체 최외부에서 선체 중앙으로 갈수록 줄어들게 되므로, 데크 아웃사이드(Deck Outside)를 기본 값으로, 데크 센터(Deck Center)를 "0"으로 하여 보간법을 이용하여 그린 워터 압력을 보정한다.

다음으로, 상기 보정한 그린 워터 압력을 최종 그린 워터 압력으로 결정하고(S207), 상기 결정한 최종 그린 워터 압력을 기초로 배관 사이즈에 따른 그린 워터 로드(Green Water Load)를 계산하여 그린 워터 적용 배관에 대한 환경 하중을 설정한다(S208).

또한, 카고 데크와 같이 외부로 노출된 공간에는 바람 하중을 환경 하중으로 고려해야 하며, In-tank의 경우 슬로싱(Sloshing) 하중을 환경 하중으로 고려해야 하나, 탱크 볼륨(Tank Volume)이 작은 경우에는 슬로싱 하중을 고려할 필요가 없다.

예컨대, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 배관이 적용된 블록 정보를 기초로 블록이 외부 구역(Weather Part) 또는 카고 구역(Cargo Area)인지를 확인하여(S301), 상기 블록이 외부 구역(Weather Part) 또는 카고 구역(Cargo Area)이 아니면 바람(Wind) 조건을 미적용한다(Machinery Space)(S302).

이와는 달리 상기 블록이 외부 구역(Weather Part) 또는 카고 구역(Cargo Area)이면, 상기 배관의 위치의 Z 값(Elevation)이 데크 하부인지를 확인하여(S303), 상기 배관 위치의 Z 값이 데크 하부가 아닐 경우 카고 데크(Cargo Deck)라고 판단을 하고 바람(Wind) 조건을 적용한다(S304).

또한, 상기 배관 위치의 Z 값이 데크 하부이면, 배관 X 또는 Y 방향에 관통이 존재하는지를 확인하여(S305), 배관 X 또는 Y 방향에 관통이 존재하지 않으면 카고 탱크 구역으로 판단하고 슬로싱(Sloshing)을 적용한다(S306).

아울러 상기 배관 X 또는 Y 방향에 관통이 존재하면 관통 간격을 확인하여(S307), 상기 관통 간격이 설정 범위를 초과하면, 발라스트 탱크 구역으로 판단하고 슬로싱(Sloshing)을 적용하며(S308), 상기 관통 간격이 상기 설정 범위 이내이면 발라스트 탱크 구역이 아닌 것으로 판단을 하고 슬로싱(Sloshing)을 적용하지 않는다.

한편, 상기 선택한 배관이 배관 응력 해석이 필요한 경우, 배관 및 서포트 관리 프로그램과 연계하여 배관 응력을 해석하여 하중을 산출한다(S40).

여기서 배관 및 구조가 처음 선택된 상태이면, 선택된 배관이 배관 응력 해석을 수행해야 하는 배관일 경우에도 배관 응력 해석을 하지 않고, 상기 수집한 정보를 이용하여 배관 하중을 산출하는 과정을 통해 배관 하중을 산출한다.

다음으로, 상기 단계 S30 또는 S40에서 산출한 하중 값을 기초로 서포트를 제안한다(S60).

즉, 산출한 하중 값을 기초로 서포트 형상, 부재, 사이즈, 재질, 방향 및 길이 정보를 서포트로 제안하며, 이에 대한 구체적인 과정이 도 5에 개시되어 있다.

예컨대, 상기 배관이 적용되는 블록이 카고 구역인지를 확인하여(S401), 카고 구역이 아니면 기타 구역(Machinery, LQ 등)으로 설정하고, 정사각형 중공 섹션(Square Hollow Section)을 제안한다(S402 - S403).

아울러 상기 확인 결과, 카고 구역이 아니면 좌표를 기준으로 Z 값(Elvation)이 데크 하부인지를 확인하여(S404), 상기 Z 값이 데크 하부가 아닐 경우 카고 데크 구역으로 설정하고 정사각형 중공 섹션을 제안한다(S405, S403).

또한, 상기 확인 결과, Z 값이 데크 하부가 아닐 경우, 배관에 X 방향 또는 Y 방향의 관통이 존재하는지를 확인하여(S406), 배관에 X 방향 또는 Y 방향의 관통이 존재하지 않으면 카고 탱크 구역으로 설정하고, 제1 H-빔 형태(H-beam Type 1)의 서포트를 제안한다(S407 - S408).

또한, 상기 배관에 X 방향 또는 Y 방향의 관통이 존재하면, 발라스트 탱크 구역으로 설정하고, 제2 H-빔 형태(H-Beam Type 2)의 서포트를 제안한다(S409 - S410).

이러한 과정으로 서포트를 제안하고, 이어, 상기 제안된 서포트를 선택하면 자동으로 배관 하부에 적용하여 서포트를 자동 설계한다(S70).

이렇게 서포트(support) 변형 및 강도를 고려하여 자동으로 서포트 표준을 설계해줌으로써, 배관 서포트 설계의 편의성을 제공하고 서포트 설계에 소요되는 시간을 절감해줄 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 다른 특징으로서 상기 자동으로 설계한 서포트에 대하여 자동 검증을 수행하여, 생산 단계에 오작 발견 등으로 인한 생산 수정 시수의 발생을 억제한다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 자동 설계된 서포트에 대하여 배관 인지 및 하중 계산, 형상 인지를 통해 검증 정보를 산출하고, 산출한 검증 정보를 서포트 데이터베이스에 적용하여 설계된 서포트를 자동으로 검증한다(S80 - S100).

예컨대, 상기 자동 설계된 서포트에 대하여 배관 인지 및 하중을 계산한다(S80). 서포트 상부에 설치된 배관을 서포트 위치정보와 비교하여 배관 정보를 추출한 후 배관 하중을 계산한다.

이어, 상기 자동 설계된 서포트의 형상을 인지한다(S91 - S93).

즉, 설계된 서포트 각 부재의 좌표를 기초로 연결된 형상 정보를 파악하여 서포트 형상을 인지하며, 설계된 서포트를 구성하는 부재의 재료(Material) 정보를 기초로 서포트 물성을 파악하여 서포트 형상을 인지하며, 용접 연결 정보와 선체 구조와의 간격, 방향성을 기초로 설치된 구역을 파악하여 서포트 형상을 인지한다.

다음으로, 상기 인지한 배관 하중정보와 서포트 형상, 물성, 구역정보를 기초로 서포트 데이터베이스를 검색하여 설계된 서포트의 적합성을 자동 검증한다(S100).

이와 같이 자동 검증 프로그램을 통해 설계된 서포트 표준을 검증하여 설계 에러를 방지할 수 있으며, 주기적인 검토를 수행하여 생산 단계에서 발생하는 설계 오류 문제를 사전에 방지 또는 조치할 수 있도 있다.

아울러 상기와 같이 자동 설계한 서포트를 자동 검증한 결과, 설계 오류 확인 시 적합한 서포트를 다시 제안한다(S110). 즉, 설계된 서포트의 적합성을 검증한 결과, 부적절하게 설계된 설계 오류가 확인되면, 적합한 부재, 사이즈, 형상 정보를 팝-업(Pop-up) 형태로 다시 제안한다.

도 7a 내지 도 7c는 상기 자동 설계된 서포트를 검증하고, 자동으로 설계를 변경하는 예시이다.

이어, 상기 제안된 서포트로 자동 설계된 서포트를 변경하여 서포트 설계를 자동 변경한다(S120). 즉, 제안한 서포트 중 특정 서포트가 선택되면, 선택된 서포트를 적용하여 자동으로 설계된 서포트를 변경하여 서포트를 자동으로 설계 변경해주게 된다. 여기서 설계 변경은 우선순위를 사전에 설정하여 설계자의 선택 없이 한번에 대량 적용하여 서포트를 자동으로 설계 변경해줄 수도 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

Claims (12)

1. (a) 배관 및 구조 부재를 선택하는 단계;
   (b) 상기 선택한 배관 및 구조의 위치 정보를 수집하는 단계;
   (c) 상기 (b)단계에서 수집한 정보를 기초로 배관 하중을 산출하는 단계;
   (d) 상기 선택한 배관이 배관 응력 해석이 필요한 경우, 배관 응력을 해석하여 하중을 산출하는 단계;
   (e) 상기 (c)단계 또는 (d)단계에서 산출한 하중 값을 기초로 서포트를 제안하는 단계;
   (f) 상기 제안된 서포트를 선택하면 자동으로 배관 하부에 적용하여 서포트를 자동 설계하는 단계; 및
   (g) 상기 자동 설계된 서포트에 대하여 배관 인지 및 하중 계산, 형상 인지를 통해 검증 정보를 산출하고, 산출한 검증 정보를 서포트 데이터베이스에 적용하여 설계된 서포트를 자동으로 검증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
   
2. 청구항 1에서, (h) 상기 (g)단계의 서포트 설계를 검증한 결과, 설계 오류 확인 시 서포트를 제안하는 단계;
   (i) 상기 (h)단계에서 제안된 서포트로 기존 설계된 서포트를 변경하여 서포트 설계를 자동 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
   
3. 청구항 1에서, 상기 (b)단계는,
   배관 정보, 구조 정보 및 배관과 간격 정보를 배관 및 구조의 위치 정보로 수집하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
   
4. 청구항 1에서, 상기 (c)단계는,
   (c1) 배관 재질, 외경, 두께, 유체정보를 수집하고 이를 기초로 기본 하중을 계산하는 단계;
   (c2) 해상 플랜트 사이트(Offshore Plant Site) 특성 및 환경조건에 따른 환경 하중을 고려하여 상기 계산한 기본 배관 하중을 재계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
   
5. 청구항 4에서, 상기 (c2)단계는,
   (c2-1) 상기 배관이 적용된 블록 정보를 기초로 그린 워터 구역인지를 확인하는 단계;
   (c2-2) 상기 배관이 그린 워터 구역이 아닐 경우 그린 워터 압력을 미적용하는 단계;
   (c2-3) 상기 배관이 그린 워터 구역일 경우, X 좌표 또는 프레임 번호가 존재하는지를 확인하여, X 좌표 또는 프레임 번호가 존재하면, X 좌표 또는 프레임 번호를 기초로 해당 위치의 설정된 그린 워터 압력을 계산하는 단계;
   (c2-4) 상기 배관의 Y 좌표 또는 프레임 번호가 존재하는지를 확인하여, Y 좌표 또는 프레임 번호가 존재하면, 선체 끝에서부터 거리를 측정하여 상기 계산한 그린 워터 압력을 보정하는 단계; 및
   (c2-5) 상기 보정한 그린 워터 압력을 기초로 배관 사이즈에 따른 그린 워터 로드를 계산하여 환경 하중으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
   
6. 청구항 5에서, 상기 (c2)단계는,
   (c2-6) 상기 배관이 적용된 블록 정보를 기초로 블록이 외부 구역(Weather Part) 또는 카고 구역(Cargo Area)인지를 확인하는 단계;
   (c2-7) 상기 블록이 외부 구역(Weather Part) 또는 카고 구역(Cargo Area)이 아니면 바람(Wind)을 미적용하고, 상기 블록이 외부 구역이면, 상기 배관의 위치의 Z 값이 데크 하부인지를 확인하는 단계;
   (c2-8) 상기 배관 위치의 Z 값이 데크 하부가 아닐 경우 바람(Wind)을 적용하고, 상기 배관 위치의 Z 값이 데크 하부이면, 배관 X 또는 Y 방향에 관통이 존재하는지를 확인하는 단계;
   (c2-9) 상기 (c2-8) 단계의 확인 결과, 배관 X 또는 Y 방향에 관통이 존재하지 않으면 슬로싱(Sloshing)을 적용하고, 상기 배관 X 또는 Y 방향에 관통이 존재하면 관통 간격을 확인하는 단계;
   (c2-10) 상기 (c2-9) 단계의 확인 결과, 관통 간격이 설정 범위를 초과하면, 슬로싱(Sloshing)을 적용하고, 상기 관통 간격이 상기 설정 범위 이내이면 슬로싱(Sloshing)을 미적용하여 배관의 환경 하중을 산출하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
   
7. 청구항 1에서, 상기 (e)단계는,
   산출한 하중 값을 기초로 서포트 형상, 부재, 사이즈, 재질, 방향 및 길이 정보를 서포트로 제안하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
   
8. 청구항 1에서, 상기 (e)단계는,
   (e1) 상기 배관이 적용되는 블록이 카고 구역인지를 확인하여, 카고 구역이 아니면 기타 구역으로 설정하고, 정사각형 중공 섹션을 제안하는 단계;
   (e2) 상기 (e1)단계의 확인 결과, 카고 구역이 아니면 좌표를 기준으로 Z 값이 데크 하부인지를 확인하여, 상기 Z 값이 데크 하부가 아닐 경우 카고 데크 구역으로 설정하고 정사각형 중공 섹션을 제안하는 단계;
   (e3) 상기 (e1)단계의 확인 결과, Z 값이 데크 하부가 아닐 경우, 배관에 X 방향 또는 Y 방향의 관통이 존재하는지를 확인하여, 배관에 X 방향 또는 Y 방향의 관통이 존재하지 않으면 카고 탱크 구역으로 설정하고, 제1 H-빔 형태의 서포트를 제안하는 단계;
   (e4) 상기 배관에 X 방향 또는 Y 방향의 관통이 존재하면, 발라스트 탱크 구역으로 설정하고, 제2 H-빔 형태의 서포트를 제안하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
   
9. 청구항 1에서, 상기 (g)단계는,
   (g1) 상기 자동 설계된 서포트에 대하여 배관 인지 및 하중을 계산하는 단계;
   (g2) 상기 자동 설계된 서포트의 형상을 인지하는 단계;
   (g3) 인지한 배관 하중정보와 서포트 형상, 물성, 구역정보를 기초로 서포트 데이터베이스를 검색하여 설계된 서포트의 적합성을 검증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
   
10. 청구항 9에서, 상기 (g2)단계는,
    (g2-1) 설계된 서포트 각 부재의 좌표를 기초로 연결된 형상 정보를 인지하는 단계;
    (g2-2) 설계된 서포트를 구성하는 부재의 재료(Material) 정보를 기초로 서포트 물성을 인지하는 단계;
    (g2-3) 용접 연결 정보와 선체 구조와의 간격, 방향성을 기초로 설치된 구역을 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
    
11. 청구항 2에서, 상기 (h)단계는,
    설계된 서포트의 적합성을 검증한 결과, 부적절하게 설계된 설계 오류가 확인되면, 적합한 부재, 사이즈 형상 정보를 팝-업(Pop-up)으로 제안하는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.
    
12. 청구항 2에서, 상기 (i)단계는,
    제안한 서포트 중 특정 서포트가 선택되면, 선택된 서포트를 적용하여 자동으로 설계된 서포트를 변경하여 서포트를 자동으로 설계 변경해주는 것을 특징으로 하는 표준 배관 서포트 자동 설계 및 검증방법.

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