선박의장 강의 PartB Ch1 Ch2 개요 시스템(ver1

선박 의장 (Ship Outfitting Design)Part B: 선박 의장 개요

인하대학교 선박해양공학 전공

이 장 현

선박생산시스템 연구실 e-Manufacturing & PLM Lab.

선박 의장

강의 내용 (Part B)

목적

Part A: 의장 설계 시스템의 특징

Part B: 각 의장 시스템의 특징

• I. 선박의장 총론• II. 의장설계 시스템 • III. 배관설계 배관설계• IV. 기관 기장 설계• V. 추진기 철의장 설계• VI. 조타장치 철의장 설계• VII. 계선․계류장치 철의장 설계• VIII. 항해장비 전장 설계• IX. 하역장치 선장 설계• Ⅹ. 안전기술 • XI. 선적화물


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1 선박의장 총론


선박 의장

선박 의장 개요

선박 의장

선각 이외의 모든 장치를 설치하는 것 ( 의장 공사 )• 의장 장비의 조달 방법 : 외주 구매 , 자체 제작• 외주 구매

Maker Drawing 을 받아서 Interface 설계 , System 설계를 실시함• 자체 제작

직접 설계를 실시함 .

일반 상선의 선박 의장 분야 • 설계 System 별 구별 : 선체의장 , 기관의장 , 전기의장 , 선실 의장

부서• System( 장치 ) 별 세분화 : 항해 장비 , 조타 장치 , 계선 계류 장

치 , 하역 장치 , 동력 전달 장치 , 구명 장치 , 소화 방화 장치 , 채광 통풍 , 냉난방 장치


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주 기능 별 의장 시스템 종류 ( 일반 장치 ) 1) 선각 시스템 (Hull System) 2) 추진기 시스템 (Propulsion System) 3) 엔진 시스템 (Engine System) 4) 조타장치 시스템 (Rudder/Steering System) 5) 발전기 시스템 (Generator System) 6) 거주구 냉 /난방 시스템 (Heating/Cooling System) 7) 위생설비 시스템 (Sanitary System) 8) 주방설비 시스템 (Galley Equipment System) 9) 방화설비 시스템 (Fire Extinguishing System) 10) 오염방지 시스템 (Anti-pollution System) 11) 화물창 냉동 시스템 (Refrigerating System) 12) 조명설비 시스템 (Lighting System) 13) 선내통신 시스템 (Inter-communication System) 14) 선외 ( 무선 ) 통신 시스템 (Wireless-communication System) 15) 항해장비 시스템 (Navigation System) 16) 하역장치 시스템 (Cargo Handling System) 17) 계선 계류장치 시스템 (Mooring System) 18) 양묘 장치 시스템 (Anchoring System)


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주 기능 별 의장 시스템 종류 ( 특수 장치 )

1) 전자파감시 시스템 (RADAR System): 감시선 , 경비정 , 전함 , 대형선박 등

2) 어로장비 시스템 (Fishing Equipment System): 어선 3) 소방설비 시스템 (Fire Fighting System): 소방정 4) 해양 관측장비 시스템 (Oceanic Observation System): 해양

관측선 5) 케이블 포설 장치 시스템 (Cable Layer System): 케이블 포설선 6) 수중음향탐지 시스템 (SONAR System): 수중탐사선 7) 시추설비 시스템 (Drilling System): 석유 시추선 , 해저 탐사선 등 8) 준설장비 시스템 (Dredger System): 준설선 9) 중량물 하역설비 시스템 (Heavy-Crane System): 기중기선 ,

해상작업선 10) 공기부양 시스템 (Air-lifting System): 공기부양선 , 수륙양용선 등 11) 기추진 시스템 (Air-propulsion System): 공기부양선 , 수륙양용선 12) 수중분사 시스템 (Water-jet System): 고속정 , Jet 추진선 등


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선박 의장 설계란 무엇인가 ?

선박 의장 설계

배에 설치하는 각종 기기의 사양 및 종류를 결정하고 , 형상정보 , 자재정보 (BOM), 도면정보를 생성하는

과정이다 .• 예 : 배관 , 배선 , 장비 시스템 사양 및 종류를 결정• 예 : Spec., System 구성 • 예 : 도면 작성

P&ID, 3D CAD Model, 3 차원 모델 (DMU) 생산도 : 설치도 , 제작도

의장 설계의 제약 조건 및 입력 정보• (1) 선급 Rule, 선주 요구 사항 , 국제 규약 (ISO, MARPOL,

SOLARS 등 ), 각 나라 별 규약 ( 예 :US Coast guard rule) 등• (2) 기본계획 , 종합설계 ( 영업 설계 ) 에서 제공한 정보

Building Spec., 선주 요구사항 , key Plan (M/S, G/A, M/A 등 ), 각종 방침 및 주요 치수 , 개략배치 , 중앙단면 형상

• (3) Maker Drawing


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각종 국제 협약 및 규정

선급 ABS, LR, DnV, BV, GL

국제 조약 MARPOL: International Convection for the Prevention

of Pollution of the Sea by Oil• 선박에서 배출되는 폐유나 충돌 사고로 인한 기름 유출• 화물류 탱크의 길이 , 용량 , 유출 방지

SOLAS: International Convention for the Safety of Life at Sea• 승객과 여객의 안정을 위한 규약• 선박의 복원성 , 구획 , 방화 설비 , 소화 설비 , 구명 설비 , 항해

안전 설비등에 관한 규정


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선박 의장 설계 시스템

(1) 의장 설계 CAD Tool 3D CAD

• Intelliship, TRIBON, CATIA, NUPAS-CADMATIC 등 CAD 기능

• Piping, HVAC, HARNESS, P&ID, STEEL Outfitting, PLANT Design 등

(2) 의장 Design Rule 및 계산법 각종 선급 Rule

• CD 등으로 제공 • 예 : 한국 선급 룰 (URL 참조 )

In house Design Sheet• Excel, legacy system• 예 : 전력량 부하 계산 식


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선박 의장 설계에 필요한 지식 및 절차

1. 초기 정보 이해 Building Spec. ( 시방서 ), 계약서

• MML, M/A, G/A 등 기준 도면 (Key Plan 등 ), 선체 기본도면 선급 규정

2. 의장 제품에 관한 분야별 전문 지식 전기 , 배관 , 등

3. 발주를 고려한 의장품 설계 POS: Purchase Order Specification POR: Purchase Order Request BOM: Bill(s) Of Material or Part List

4. 장비의 3 차원 형상 인식 의장 품 및 선체간의 충돌 , 간섭 배관 제품의 배치 , 전선 과의 관계 등


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( 참고 ) Building Spec.

용어 : 건조 사양서 , 기술 시방서 , 시방서 참고 : 배포한 Building Spec. 예제

과제 : Building Spec. 의 주요 내용 구성을 PPT 5 장 이내로 요약할 것 . ( 과제 공지 후 2 주 이내 )

내용 구성 사양서란 선박을 시스템 관점에서 정의한 시방서 개개의 기기에서 시스템 전반에 걸치는 모든 부품들의 재료 ,

기능 , 설치장소에서 시공 방법까지를 규정하는 것 통상 일반부 , 선체 부 , 기관 부 , 전기 부로 구성


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1) 일반부 주요치수 , 재화중량 , 화물창 /탱크용량 승무원수 적용법규 선급 , 국제 규약 속력 , 주기마력 , 연료소비량 보증 항목 (guarantee item) 시운전 항목 주요 기기의 개략적 사양 선주 지급 품목 등 선박의 개요나 여러 부분에 관계한 공통 항목에 대해 기술한

것


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( 참고 ) Building Spec. 2) 선체부

선각 , 외의장 , 관의장 , 거주구의장 , 도장 , 방식 등의 part 로 구성 .

(1) 선각 파트• 선체 구조 방식 longi 방식 ? trans 방식 ?• 고장력강 , 연강 선체 각부의 구조방식과 사용재료• 타나 bilge keel 등 선체 부가물에 대해서도 기술

(2) 외의장 파트 : • 항해설비 , 계선 설비 , 공조설비 , 구명설비 , 갑판설비 , 하역설비 ,

화물창내 설비 등 (3) 관의장 파트

• 파이프 , 밸브 , 펌프 등에 대해 그 종류 , 재질 , 용량 등• 청수 , 해수 , 오수 , 연료 등 , 시스템으로서 종합한 배관계통도

(4) 거주구 의장파트• 바닥재 , 벽재 , 천장재나 방음재 , 방진재 , 방열재 등의 재질이나

시행 요령• 거실이나 공용실의 각종 가구나 비품 , 위생설비 등

(5) 도장파트 : 도료 종류 , 두께 , 횟수 등에 대해 기술 (6) 방식 파트 : 방식아연 (zinc anode) 의 설치 전기방식


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3) 기관부 기관실 내의 장치 , 기기의 용량 , 재질 주기 관이나 축계 , 프로펠러 등의 추진장치 , 발전기관 , 보조

보일러 등의 보기류 펌프 , 배관 : 연료 , 윤활유 , 냉각수 등을 공급 조타기 , 닻을 올리고 내리는 기계 , 크레인 등의 갑판 기기나

그것을 동작하는데 필요한 유압 등의 시스템 동력이나 선내에서 소비되는 전력 , Rudder 유압 시스템 증기 , 청수 , 해수 공급시스템

4) 전기부 일반 전기 : 발전장치 , 급전장치 , 조명장치 , 항해장치 ,

무전장치 , 거주구내의 TV, Stereo Radio 등의 amusement 기기

제어 기기 : 기기의 계측 , 자동화 등의 제어


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의장 생산 과정 ( 선행 , 후행 의장 )


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간단한 의장 설계 및 생산 절차 견적설계

기본설계

상세설계

강재주문 Pipe 주문

강재반입 Pipe 주문

표면처리 Pipe 가공강재가공

조 립

시운전

인 도

의 장

진 수

탑 재

기자재주문

Unit 조립

기자재반입


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의장 공사와 생산 공법

의장 공사 의장 제품을 조립 및 설치 하는 작업 종래 방법 : 선각 공사 완료 안벽에서 의장 공사 진행

현재의 의장 공법 선행 의장 (Pre-Outfitting) : 선각 조립 공사 시 의장품을

조립함 .• Unit 의장

Unit 화 , module 화 : pump, motor, valve, tank, gauge, compress 등을 모듈화 시킴

• 전체 의장 공사 중 80% 이상 선행 의장화 !!! Slogan• Pipe, duct, piece 등

후행 의장 : 안벽에서 의장 공사 진행 구획 의장 (ZOFM)

각 구획 별로 서로 다른 시스템이 동시에 의장 공사를 진행 한다 .


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현재 사용하는 의장 공법의 특징

선행 의장 = 블록의장 ( 의장의 선각화 !) 선행의장 , 선각공정이 포함된 공정관리

구획 의장 (Zone Outfitting, ZOFM) 다양한 직종 작업자가 동일한 장소에서 작업 전기 , 배관 , 철 의장 등이 동시 작업 작업인원 관리와 공수 절감에 유리 다기능화 , 구획 의장 품 계획 , 팔레트 관리

Unit 의장 지상에서 보기 ( 보조기기 ), valve, Pipe 등을 적당한

크기로 조립하여 탑재


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2 선박 의장 설계 시스템 (CAD, IT)


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의장 설계 시스템의 특징과 변화

의장 설계 시스템의 특징 다양한 분야의 방대한 자료 자재를 중심으로 Zone / Stage / Area 단위의 작업관리 선체시스템과의 정보연계 Maker, Sub-contractor 와의 정보 교환 최근 : 정보의 통합적 활용 , IT 기술과 결합 (RFID 등 )

• BOM 정보 통합• PDM interface • ERP 통합• E-Manufacturing 등등• 자동 제어 시스템 강화• Digital Ship 등


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의장 설계 시스템의 특징과 변화 기존시스템 (2D 모델 기반 ) 의 문제점

시스템 성능해석 미비 설계결과의 모델화에 따른 생산성의 저하 CAD data 의 교환 및 Reusability 저하 선체 /의장 Interface 불가

향후 전망 및 현재의 발전 방향 CAE 분야

• 초고속선 , LNG 선 등 고부가 가치 선박은 성능해석 및 평가 요구• HVAC Load Calculation, Flow Analysis, Heat Balance

Calculation• Pipe Stress Analysis, Safety/Reliability Analysis......

CAD 분야 • 기존시스템의 한계와 분업화 , 전문화에 따른 시스템 기술변화 • 제품모델을 중심으로 CAE/CAD/CAM 일관화• DB 의 구축 및 관리• CAD 데이터 교환 (PDES/STEP)• 설계의 지능화


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의장 설계 및 생산 공법의 발전

SystemConventional

Hull ConstructionConventional

Outfitting

Zone/System

Hull BlockConstruction

Pre-Outfitting

Zone/Area/Stage

Process LaneConstruction

Zone Outfitting

Welgingon-blockon-board

GTon-uniton-blockon-board

INtegration withOutfitting & Painting

Integration withHull Construction

Integrated Hull, Outfitting & Painting(IHOP)

IntegrateZone/Area/Stage


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조선 기술의 변화와 의장 설계 기술의 발전

과거 (~1980 년대 ) System 위주 : 각 공사 별 ( 선각 , 의장 , 도장 , ...) 작업 On board Outfitting 선박 한 척 전체를 고려함 .

• Keel 을 깔고 Girder 를 붙는 식으로 작업이 진행 .• 기관실의 경우 주기 , 보기 , 전기 , 배관

기장 , 전장 , 철 의장 , 목 의장 등 부서별 작업 • 선대사용시간이 길어진다 .

현재 (1980 년대 이후 ) 공간 ( 구획 ) 위주 : Zone-Logic Tech. (ZOFM) 유사제품위주 : Group Tech. (GT) Dock 별 →호선 별 →구획 별 Unit 의장 , 선행 의장


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On board oft.

과거 공법 의장 품을 선체 조립이 완료된 후에 시작하는 공법 현재는 후행 의장단계에서 주로 쓰는 공법


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UNIT OUTFITTING


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Unit Outfitiing


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Unit outfitting


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통합 의장 공법

Building process :three categories Hull construction: HBCM Outfitting : ZOFM Painting: ZPTM IHOP: Integrated Hull, Outfitting and Painting


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통합 의장 공법

의장 생산 공법 The Hull Block Construction Method (HBCM) 선체 생산 The Zone Outfitting Method (ZOFM) 의장 생산 The Zone Painting Method (ZPTM) 도장 생산 The Family Manufacturing (GT) (FM, e.g.: Pipe shop,

Machine shop, Electrical shop) 의장 생산

Group Technology• From the former accomplishment by system and sub-system• Towards the pre-outfitting on the units prior to their erection.

Pre-outfitting • Zone outfitting (ZOFM) • ZOFM and HBCM must be planned simultaneously


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정보처리 측면에서 강화 (3D Model) 정보의 공유화 (1) 3D Model 기반 , 선체 의장 통합 (2) 생산 포함 통합설계 시스템화 (3) 생산계획 및 관리의 최적화를 위한 공정설계 자동화

• CAPP: computer Aided Process Planning• Digital Manufacturing

(4) 제품 모델 • 정량적 정보 , 형상 , 크기 , 접합 길이 , 자세 별 용접길이 , 도장

등


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Key Issues Design for Production ( 생산지향 설계 ) Design for Maintenance SBD: Simulation Based Design Recyclable Design (Eco Design) Digital Manufacturing, Digital Mock Up, PLM (PDM) ERP: Enterprise Resource Planning SCM: Supply Chain Management

1, 2 장 끝

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