표제지
초록
약어 설명
목차
제1장 서론 19
1.1. 연구배경 및 목적 19
1.2. 연구 동향 22
1.3. 연구대상 및 방법 29
1.4. 연구범위 및 논문의 구성 45
제2장 해양구조물의 설계단계와 주요 활동 47
2.1. 해양구조물의 설계단계와 프로세스 설계 47
2.1.1. 해양구조물의 설계단계 47
2.1.2. 해양구조물의 프로세스 설계 50
2.1.3. 해양구조물의 EPC 가치사슬 51
2.2. 해양구조물의 프로세스 FEED 절차와 주요 활동 55
2.2.1. 해양구조물 프로세스 FEED의 설계기준(Design criteria) 56
2.2.2. 프로세스 FEED 범위 및 대상 도출 59
2.2.3. 프로세스 FEED 활동과 결과물 60
2.3. 해양구조물의 상세설계 절차와 주요 활동 63
2.3.1. IFR(Issued for Review) P&ID 단계 63
2.3.2. IFA (Issued for Approval) P&ID 단계 64
2.3.3. 해양구조물 상세설계와 EPC 주요활동 65
2.4. 해양구조물의 하부구조 부가물 설계와 주요 활동 71
2.4.1. 하부구조 주요 활동 및 결과물 72
2.4.2. 하부구조와 부가물의 강도 분석 73
2.4.3. 상부구조 모듈 서포트 배치도 74
2.5. 해양구조물의 생산 절차와 주요 활동 78
2.5.1. 해양구조물의 구성요소와 주요기능 78
2.5.2. 해양구조물의 주요제원과 부가물 81
2.5.3. 해양구조물의 중량관리(UFR tension loads 포함) 82
2.5.4. 해양구조물 건조절차와 작업 활동 83
제3장 해양구조물 설계검증의 필요성 및 검증항목 94
3.1. 해양구조물 설계검증의 필요성 94
3.2. 해양구조물 상부구조 설계검증 항목 (Topsides) 96
3.2.1. 종합 분야 (Overall) 96
3.2.2. 프로세스 분야 (Process) 96
3.2.3. 구조 분야 (Structural) 97
3.2.4. 도장 분야 (Piping) 97
3.2.5. 기계/환풍/에어컨 분야 (Mechanical / HVAC) 97
3.2.6. 전기 분야 (Electrical) 97
3.2.7. 통신 기기 분야 (Instrument / Telecom) 97
3.2.8. 안전 환경 분야 (Safety/ Environment) 98
3.3. 해양구조물 하부구조 설계검증 항목(Hull) 99
3.3.1. 구조 분야 (Hull Structure) 99
3.3.2. 시스템 분야 (Hull System) 99
3.3.3. 의장 분야 (Hull Outfitting) 100
3.3.4. 부가물 분야 (Hull Appurtenances) 100
3.3.5. 전기 분야 (Hull Electrical) 101
3.3.6. 계기 및 제어 분야 (Hull Mechanical and Control) 101
3.3.7. 통신 기기 분야 (Hull Telecommunications) 102
3.3.8. 안전 환경 분야 (Hull Safety/ Environment) 102
3.4. 해양구조물 상부구조와 하부구조의 공정 신뢰도 분석 103
제4장 시스템 다이내믹스 기반 설계검증 모델 개발 105
4.1. 시스템 다이내믹스 개념 정의와 연구의 틀 105
4.2. 시스템 다이내믹스 기법의 특징과 표시방법 107
4.3. 시스템 다이내믹스 모델개발 과정 110
4.4. 시스템 다이내믹스 핵심요인 분석에 의한 인과지도 작성 114
4.4.1. 시스템 다이내믹스 핵심요인 분석과 변수 선정 114
4.4.2. 시스템 다이내믹스 인과지도 작성 115
4.5. 시스템 다이내믹스 정량적 분석을 위한 저유량도 작성 118
4.5.1. 저유량도 작성 과정 118
4.5.2. 저유량도 상관성 분석 119
4.5.3. 저유량도 정량적 시나리오 분석 120
4.6. 시스템 다이내믹스 기반 FEED 검증모델 적용 122
4.7. 시스템 다이내믹스 기반 FEED 검증 모델 제안 128
4.7.1. 운전 조건을 고려한 OC-Model 제안 128
4.7.2. 계약 전 설계검증 프로세스 모델 제안 129
4.7.3. 입찰(Bidding) 기간 단축 프로세스 제안 132
제5장 설계검증 결과 및 고찰 134
5.1. 분리시스템의 설계검증 결과 134
5.2. 설계검증 모델의 확대 적용성 136
5.2.1. 압축기(Compressor)에의 적용 136
5.2.2. 열교환기(Heat exchanger / Cooler)에의 적용 140
5.3. 분리시스템의 전·후공정 고려사항 145
5.3.1. 열교환기 전·후공정 고려사항 146
5.3.2. 압축기 전·후공정 고려사항 150
5.4. 설계검증 전후 비교와 추가공사 사례 153
5.4.1. 설계검증 전후 비교 153
5.4.2. 설계변경에 의한 추가공사 사례 155
5.5. 배울 점 고찰(Lessons and learned) 157
5.5.1. FEED 자료검증 157
5.5.2. 업무 범위와 원활한 소통 158
5.5.3. 해양구조물 공사 계약서 구조와 법적 성질 162
제6장 결론 및 향후 연구계획 166
6.1. 결론 166
6.2. 향후 연구계획 167
참고 문헌 169
부록 176
부록 A. API CODE 177
부록 B. ASME CODE 178
부록 C. PROCESS ENGINEERING DELIVERABLES 180
Abstract 183
Table 1.1. Design completion of FEED Stage 21
Table 1.2. Related work for the design verification 24
Table 1.3. Related work for system dynamics including analysis method 25
Table 1.4. Pressure of FPSO separation system 31
Table 2.1. Liquidate damage of the offshore structure 51
Table 4.1. Examples of causal loop arrow display 115
Table 4.2. Category of stock & flow variables 118
Table 4.3. Scenario of stock & flow diagram according to FEED maturity 120
Table 4.4. Check List for FEED Verification 127
Table 4.5. Comparison of impact : with and without new model 131
Table 4.6. Bidding Period and FEED Verification 132
Table 5.1. Results of design verification 135
Table 5.2. Design verification items of compressor 137
Table 5.3. Design verification items of cooler 140
Table 5.4. Comparison before and after design verification according to the OC-model 154
Table 5.5. Typical case of change order (H Co, A-project) 155
Fig. 1.1. Configuration diagram of FPSO separation system 29
Fig. 1.2. Principle of oil and gas separation 31
Fig. 1.3. Types of separation system 32
Fig. 1.4. Typical PFD of HP/IP/LP separator 33
Fig. 1.5. Typical PFD and P&ID of separator 34
Fig. 1.6. Typical PFD and P&ID with oil & water 35
Fig. 1.7. Typical PFD and P&ID with gas 36
Fig. 1.8. Typical PFD and P&ID with main factor 37
Fig. 1.9. Typical Topsides process equipment lay-out 38
Fig. 1.10. Configuration of design and operation stages in the offshore structure 39
Fig. 1.11. Design verification process between design and operation stages 40
Fig. 1.12. Monte Carlo algorithm 43
Fig. 2.1. (a) Design phases of the offshore structure 49
Fig. 2.1. (b) Offshore structure EPC value chain 51
Fig. 2.2. Process FEED of the offshore structure 55
Fig. 2.3. Process FEED of offshore structure and design criteria 57
Fig. 2.4. Detailed design procedure for P&ID of an FPSO 63
Fig. 2.5. Typical EPC activities of an FPSO 65
Fig. 2.6. Typical man power status of an FPSO 66
Fig. 2.7. Typical weight factor of an FPSO 67
Fig. 2.8. Typical progress s-curve of an FPSO 68
Fig. 2.9. Engineering process & 3D modeling of an FPSO 69
Fig. 2.10. Typical modeling procedure of piping & equipment 70
Fig. 2.11. Hull and appurtenances design procedure of an FPSO 71
Fig. 2.12. Arrangement of topside module supports. 75
Fig. 2.13. FEM model for topside module supports. 75
Fig. 2.14. Bracket toe of a crane pedestal 76
Fig. 2.15. Detailed block assembly procedures 77
Fig. 2.16. Elements of the offshore field development project 78
Fig. 2.17. Principal particulars of an FPSO typical 81
Fig. 2.18. Weight issue for an FPSO (include UFR tension loads) 82
Fig. 2.19. Detailed procedure of the hull construction of an FPSO 83
Fig. 2.20. Steel order of an FPSO 84
Fig. 2.21. Typical block division of an FPSO 86
Fig. 2.22. Typical block & module installation sequence of an FPSO 87
Fig. 2.23. Detailed procedure of topsides support of an FPSO 88
Fig. 2.24. Detailed procedure of riser support of an FPSO 89
Fig. 2.25. Detailed procedure of umbilical support of an FPSO 90
Fig. 2.26. Dock out and towing of an FPSO 91
Fig. 2.27. Steel fender construction of an FPSO 92
Fig. 2.28. Pipe rack construction of an FPSO hull 93
Fig. 3.1. Necessity of the design verification 94
Fig. 3.2. Fault tree analysis of process system for design verification 104
Fig. 4.1. System dynamics research framework 106
Fig. 4.2. Typical CLD arrow display method 109
Fig. 4.3. Monte carlo algorithm for model development 110
Fig. 4.4. Cause and key factors 114
Fig. 4.5. (a) The 1st case of causal loop diagram 116
Fig. 4.5. (b) The 2nd case of causal loop diagram 116
Fig. 4.5. (c) The 3rd complete case of causal loop diagram 117
Fig. 4.5. (d) Stock & flow diagram 119
Fig. 4.5. (e) Scenario trends of design change by FEED maturity 121
Fig. 4.5. (f) Scenario trends of working time by FEED maturity 121
Fig. 4.6. Application method of FEED verification 123
Fig. 4.7. Summarized of the design verification 124
Fig. 4.7. (a) Output(1) operating condition 125
Fig. 4.7. (b) Output(2) fluid composition 125
Fig. 4.7. (c) Output(3) design requirements 126
Fig. 4.8. Proposed design verification with OC-model 128
Fig. 4.9. (a) Proposed new process model of the design verification 129
Fig. 4.9. (b) Original process model of the design verification 130
Fig. 4.10. Proposed bidding process before contract 133
Fig. 5.1. Results of design change with semi-elliptical heads 135
Fig. 5.2. Results of design change with PFP class insulation 136
Fig. 5.3. Typical PFD LP compressor 139
Fig. 5.4. Typical cycle e xample of simplified heat exchanger 143
Fig. 5.5. Typical cycle e xample of simplified compressor 144
Fig. 5.6. Typical PFD of separator, compressor and heat exchanger 146
Fig. 5.7. Pressure & temperature drop diagram for each conditions 152
Fig. 5.8. Case of change order by man power 156
Fig. 5.9. Case of change order by department 156
Fig. 5.10. Introduction of ASME code for offshore pressure vessel... 161
Fig. 6.1. Future works of the design verification 168