STS 크레인의 FCM 검사를 통한 내구 년수 연장에 관한 연구 = A Study on the Useful Life Extension through Fracture Critical Member Inspection on STS Crane

국문 초록 (Abstract)

부산항은 1977년 자성대 컨테이너 터미널의 개장 이후, 처리 물량 증가로 인해 세계적인 항만으로 자리 매김 해오고 있으며, 전용 컨테이너 터미널을 중심으로 날로 발전하여 규모와 시설 면에서 세계적인 항만과 비교해도 손색이 없을 정도의 질적,양적 성장을 거듭해 왔다.
그런 끊임없는 발전과 더불어 항만하역장비에 적용되는 제어기술 및 성능의 향상이 계속적으로 진행되고 있으며, 2006년 부산신항만 1-1단계 개장 이후 부산신항만 지역에 도입되는 항만하역장비들은 육상 크레인의 경우 반자동 기술까지 발전되어 컨트롤 센터에서 1인이 제어하는 육상 크레인(RMGC)이 4대에 까지 이르는 기술 개발이 이루어졌다.
그러는 동안 항만하역장비에게 어느 사물이나 마찬가지로 내구년수란 것이 주어지게 되는데 강철로 이루어진 STS 크레인은 서로 다른 모재로 용접 접합을 통해 만들어진 구조물이기 때문에 용접부위에 응력(Stress)이라는 내적 반발력(인장, 압축)이 필수불가결하게 발생되어 접합부위의 균열(Crack)을 초래하게 된다.
그 중 FCM(Fracture Critical Member, 붕괴유발부재)이라는 크레인을 구성하는 부재 중 이 부재의 용접 부위가 파단 될 시 크레인의 즉각적인 붕괴 및 파괴로 이어질 수 있는 부재의 검사를 실시할 필요가 있다. Hutchison Port에서 적용하는 STS 크레인의 내구년수는 30년으로 정의되어 있으며 컨테이너 터미널 내에서 제일 중요한 자산을 이야기하자면 구매금액이 가장 높은 STS크레인이라고 할 수 있다.
자성대 컨테이너 터미널에 운용중인 STS크레인은 노후화가 진행되어 주기적으로 FCM검사를 실시해 왔다. 불행히도 전국에 있는 컨테이너 터미널 중 FCM검사를 실시한 회사는 HKT(Hutchison Korea Terminals Co. LTD)가 유일했다. 본인은 2014년 , 2017년 실시한 FCM검사를 통해 허용 기준 초과 개소를 보수 후 BS5400 Part10(강, 콘크리트 및 복합 교량의 피로에 적용하는 영국규격)을 적용하여 기존 30년의 STS 크레인의 내구년수가 얼마나 연장될 수 있는지 이론적, 산술적 수치를 파악하고자 한다.
기존에 국내의 타 컨테이너 터미널에서 본 검사를 실시한 경우가 없어 일반화 시키는 데 어려움이 있을 수 있지만 본 과업을 통해 타 터미널에서도 주요자산인 크레인의 주기적인 정밀진단을 통해 사고 및 물적 손해를 미연에 방지하여 생산성 및 끊임없는 하역작업에 도움이 되었으면 한다.

목차 (Table of Contents)

• 초 록 4
• Abstract 6
• 제1장 서 론 8
• 제1절 연구의 배경 8
• 제2절 연구의 내용 9
• 제2장 이론적 배경 11
• 제1절 크레인 제조사에서 제시하는 정밀 진단 주기 11
• 제2절 기술 시방서 사례(BS2573 Part1) 15
• 제3절 H‘사 STS 크레인에 적용되는 KPI 28
• 제4절 H‘사 STS 크레인 개요 35
• 제3장 FCM 검사 37
• 제1절 비파괴 검사의 방법 및 이론 37
• 1. MT(자분탐상검사) 37
• 2. UT(초음파탐상검사) 38
• 제2절 용접부위 비파괴 검사 적용 구간 상세 39
• 1. 검사대상장비 상세 39
• 2. FCM 비파괴 검사 범위 42
• 3. 비파괴 검사 48
• 제4장 FCM 검사 후 크레인 구조물의 설계수명 및 수명예측 51
• 제1절 수명예측방법론 51
• 1.1 Palmgren – Miner’s Rule 52
• 1.2 Miner의 가법 53
• 1.3 BS5400 Part10 규격의 통계 데이터와 신뢰도 계산 53
• 제2절 크레인 구조물의 신뢰도 및 수명 예측 58
• 2.1 비파괴 검사 결과 58
• 2.2 H‘사 QC122호 구조계산서 59
• 제3절 보수, 보강 방안 73
• 제5장 결론 78
• 제1절 연구의 요약 및 시사점 78
• 제2절 연구의 한계 및 향후과제 79
• 참고문헌 80
• 감사의 글 81
• 부록 82~104