본 논문에서는 얇은 배 이론, Hess & Smith방법, 유사실적자료 및 모형실험결과를 이용하여 고속콘테이너선의 선형을 개발한 연구결과가 소개도어 있다. 양력면이론에 의해 설계된 고효율 프로펠러는 캐비테이션과 변동압력에서 좋은 성능을 보였으며, 유한요소법에 근거한 최적설계기법으로 선체구조설계와 선체진동해석을 수행하였다. 끝으로, 새로이 개발된 본 고속콘테이너선의 성능을 실선 시운전결과와 비교, 검토하였으며, 이로부터 속력, 진동 및 기타성능에 있어서의 우월성이 확인되었다.

Kelvin의 principle of stationary phase는 cusp point에서는 사용불능이며 이 cusp point근처에서 nonuniform expanision을 준다. 이 nonuniform expanision을 이용해서 cusp point 근처에서 유용한 uniform expanision을 도출하는데 본 논문의 목적이 있다.

본 논문에서는 비선형 자유표면파의 수치해법 개발을 위한 노력의 일환으로서, 하밀톤 원리에 근거한 비정상 자유표면파 문제에 대한 범함수를 정의하였다. 즉, 고전적인 하밀톤 원리에 자유표면 경계조건에 따른 수정항을 고려해 줌으로써 본 문제에 적합한 두 범함수를 만들 수 있다, 본 논문에서는 첫째, 선형문제에서의 고유치 문제를 해석하여 두 범함수가 선형 분산관계식의 상한과 하한치를 가지는 것을 보여준다. 둘째로, 비선형 정상문제에 두 범함수를 응용하여 고립파(solitary wave)의 파고 및 속도의 근사 관계식을 유도하였다. 이 근사 관계식들의 수치계산결과는 Longuet-Higgins & Fenton(1974)의 해석해와 비교하여 좋은 결과를 보여준다. 세째로, 전 유체영역을 유한요소로 분할하여 유한요소법에 의한 고립파의 파형 및 특성치들의 계산결과들을 보여준다. 특히 본 논문에서는 분할한 유한요소의 수에 따른 수치해의 수렴을 보여준다.

선박의 방향안정성 등을 논할 때 필요하게 되는 선형조종미계수에 대해서는 이론적, 실험적으로 그 추정법이 제안되고 있다. 이중, 실험적 방법은 모형선에 규칙적인 강제동요를 시켜서 원하는 값들을 구하고 있으나, 한규칙 동요에 대해서 그 주파수에 대한 값만 나오므로 넓은 범위의 운동주파수에 걸쳐 미계수의 값들을 얻고자 할 때는 방대한 회수의 실험을 행해야 한다, 이러한 단점을 개선하기 위해 고안된 것이 본 논문에서 취급하는 Transient Maneuvering Method(TMM)로서, 기본원리는 모형에게 과도적 운동을 시켜 그로 인한 동유체력을 계측하고 이를 Fourier 변환하므로서 여러가지 주파수에 대한 미계수의 값을 얻게 되는 것이다. 종래의 이 분야 연구자들은 모형을 움직일 때 전동모터를 사용했으나 모터를 사용할 경우 원하는 과도 운동을 충분히 시킬 수 없으므로 본 논문에서는 유압 펌프를 사용하여 좋은 효과를 얻었다. 그 외에도 입력신호를 다소 개량하여 최종결과의 S/N비를 개선하는데 성공하였다. 실험에 사용한 모델은 Todd의 계열 60(Cb=0.7) 2M급이고, 이 결과를 종래의 PMM 시험결과와 비교하였다.

본 보에서는 축대칭포텐시얼유동에 대한 경계적분방정식의 해법이 제시된다. 이 문제는 고리용출점과 고리보오텍스에 의해서 표시되는데 이들의 세기는 한 구간내에서 매개변수 $\zeta$의 선형함수로 근사된다. 물체의 형상은 3차 B-spline으로 표시된다. 속도가 계산되는 점이 고리용출점이나 고리보오텍스에 접근할 때의 극한표현식이 $\zeta{ln}\zeta$항까지 유도된다. 수치계산에서 양 옆구간에 의한 주치적분은 정확하게 서로 상쇄되기 때문에 특이점에 의한 유기속도중 $\(\frac{1}{\zeta}\)$에 비례하는 항은 계산에서 제외된다. 그리고 ${ln}\zeta$에 비례하는 항과 $\zeta{ln}\zeta$에 비례하는 항은 해석적으로 적분이 가능하기 때문에 수치계산에서 이에 비례하는 항을 빼고 계산한 후 해석적으로 계산한 값을 더해 준다. 기타 수치적분은 4점 Gaussian Quadrature 공식에 의해서 수행되었다. 수렴률을 정하기 위하여 구간의 개수에 따른 평균자승근오차를 조사하였으며, 이 방법의 수렴률은 2에 접근점이 밝혀졌다.

안벽에 계류된 선박에 대한 준정적(Quasi-Static)계류해석 방법이 정식화되었다. 본 해석방법은 태풍내습시의 안벽계류나 Load-Out시의 계류시 설계 그리고 터미날의 초기 설계등에 효율적으로 사용될 수 있다. 대개 $10{\sim}20$개의 계류삭으로 이루어지는 전체 계류계의 탄성거동은 계류삭의 길이가 대부분 짧고, 같은 평면이 있지 않으므로 인해 복잡한 비선형 현상을 보인다. 이를 처리하기 위하여 외력에 대해 전체 계류계가 준정적 거동을 한다는 가정하에 상기 거론한 모든 비선형 현상을 고려할 수 있는 하중증가법(Load Increment Technique)이 채택되었다.

본 논문에서는 유체동력학적면에서 선수 플레어 충격에 대하여 고찰하고, 특히 전형적인 플레어 충격하중 계산에서 사용된 가정에 대하여 검토한다. 압력이 작용하지 않는 자유표면 경계조건에 의한 계산결과들이 제시된다. 이 단순화된 경계조건을 사용하면 물이 제트처럼 올라오는 현상이나 평균자유표면 위의 젖은 부분과 같은 중요한 인자를 무시하게 되지만, 계산할 때는 아주 단순하다는 장점을 갖는다. 3차원 계산결과와 2차원 계산 결과를 실험과 비교하였으며, 근사 자유 표면 조건으로부터 발생하는 오차를 검토 하였다. 또, 2차원 및 3차원 해석에서 연직 굽힘 모멘트와 연직 전단력도 포함되었다.

본 논문에서는 이론적인 방법과 실험적인 방법에 의해서 구와 플레어 형상을 갖는 축대칭 물체와 같이 3차원 물체에 대한 충격력을 검토하였다. 플레어 형상을 갖는 축대칭물체는 선수와 유사한 형상을 갖고 있다. 플레어 형상물체는 연직운동에 대한 것만을 검토한 반면 구에 대해서는 연직운동만이 아니라 사각 충격에 대해서도 검토하였다. 다이폴분포와 등포텐시얼 자유표면문제를 푼 계산결과와 실험결과를 비교하였다. 경계치문제는 알려진 내부유동을 사용함으로써 계산시간을 단축하였다. 이론과 실험의 비교로부터 물체형상에 따라 최대 충격력의 이론추정치는 실험치보다 더 크거나 작을 수 있다는 것을 보여주고 있다. 그러나, 이론치가 실용적으로 사용될 수 있음을 보여주고 있다.

선박의 운항경제성을 개선하기 위해서는 저항이 작고 추진성능은 우수한 선형의 개발이 요구된다. 흔히, 저저항 특성을 갖는 선미선형은 추진효율이 떨어지는 경우가 많고, 반대로 추진효율이 좋은 선형은 저항이 큰 경우가 많아서 결과적으로 소요마력이 작은 선형의 개발은 어려운 과제로 되어 있다. 비대선형에 있어서는 저항 특히, 점성저항이 작은 것으로 알려진 소위 'Buttock-flow type'의 선미형상을 기본으로 하고, 여기에 추진기 앞쪽(Run부)은 추진효율이 높은 재래 선미형상(U-type 또는 Hogner type)과 같이 만들어 저저항 및 고추진효율의 특성을 함께 갖는 선미선형의 개발을 시도하였다. 최초의 모형시험 결과는 이와같은 시도가 선미선형 설계의 한 접근 방법이 될 수 있음을 보여주었으며, 첫 시험결과에 고무되어 계속적으로 이러한 선미선형의 개량에 주력한 결과로, 저저항 고추진 효율을 갖는 선미선형의 개발에 어느정도 성공을 거두었다. 더하여, 이러한 선형은 추진기 주변의 반류분포가 균일하여 우수한 캐비테이션 및 진동 특성도 함께 가질 수 있고, 종래의 '바-지 선형'에 비하여 기관실 이중저의 상면적(床面積)이 넓어, 보다 경제적인 배치가 가능하다는 것도 확인되었다.

본(本) 연구(硏究)에서는 304스테인리스강을 사용한 평활재와 작은 인공피트재의 고온 피로시험(疲勞試驗)과 크리프 시험(試驗)을 $593^{\circ}C$의 대기중에서 실시하고, 표면의 분포균열을 실온에서 레프리카법으로 연속적으로 관찰하고, 표면균열의 발생, 성장, 합체 거동을 관측하여, 균열 밀도(密度) 길이의 분포등의 정량적인 통계적(統計的) 성질(性質)에 대하여 검토하는 동시에, 파괴역학적으로 시험편의 수명을 지배하는 주균열의 성장거동 및 수명예측을 실시한 것이다. 또 실온의 결과와 고온피로(疲勞) 및 크리프 경우의 미소 분포균열의 통계적(統計的) 결과를 비교 검토하였다.

구조물의 탄성을 고려한 탱크내 유동은 자유수면을 갖는 유체와 탄성변형하는 구조물이 연성된 시스템으로서 유체유동으로 인한 과도한 구조물변형, 유체의 부가질량 및 부가감쇠력에 의한 구조물의 동특성변화, 구조물 진동으로 인한 유체유동의 왜곡 등이 복합된 비선형 해석이 요구된다. 본 논문에서는 탱크 벽을 1자유도 수평운동하는 강체로 가정하였으며 Lagrangian 유한요소법을 이용하여 유동해석을 수행하였고 유체-구조물 연성문제의 수치적분을 위하여 조합된 implicit-explicit 알고리듬을 도입하였다. 탱크벽의 동특성 변화에 따른 유체-구조물연성 탱크의 동특성변화를 관찰하였으며 파도생성 문제에 관한 수치계산을 수행하였다.

선박설계의 초기단계에서는 여러가지 구획배치 설계안이 생성되고 이에 대한 검토가 반복적으로 수행된다. 이러한 반복작업을 짧은 시간내에 효과적으로 수행할 수 있는 수단이 마련된다면 설계능률 향상에 도움이 될 것이다. 본 논문에서는 computer를 이용하여 구획배치 설계안을 생성하고 설계안을 검토하는 기법에 대하여 기술하였다. 본 기법에서는 구획을 형성하는 요소들의 계층적 구조를 설정하고 각 요소사이의 관계를 명확히 정의하여 구획배치 전산모델을 생성하며 이를 통하여 설계초기단계에서의 설계안 검토작업이 효과적으로 수행될 수 있도록 하였다. 정의된 구획을 저장하는 자료구조에 대하여 설명하였으며 이 기법을 해양조사선의 구획 배치설계 및 기본계산에 적용한 예를 나타내었다.

여러해 전부터 선박의 생산실적이나 생산성 관련 자료를 기록하고 보완하는 작업을 꾸준히 개선토록 노력해온 결과중 중요한 것 하나는, 선박의 여러 가지 설계 검토과정에서 충분히 활용할 수 있는 함축성 있고 믿을만한 형태의 생산정보를 제공해줄 수 있게 되었다는 것이라고 말 할 수 있겠다. 이러한 자료들은 생산계획상 각 단계(stage)에서의 작업량, 예상재료비와 인건비의 산출등이 포함될 수 있으며, 선박이나 해상구조물의 전반적인 설계방법론(design methodology)을 개선코자 한다면 ''생산지향적 설계(Design for Production)''의 근간이 되는 선박건조전략(build strategy), 구매정책(purchasing policy)과 생산기술(production technology)에 대한 폭넓은 지식이 한데 어우러져야 한다. 최근에는 CIMS의 일부분에서 보는 바와 같은 경영관리, 설계 및 생산지원 시스템의 도입으로 이와 같은 설계 프로세스의 추진을 가능케하고 있다. 이와 병행하여 설계를 지원하기 위한 전산기술, 특히 대화형 화상처리기술(interactive graphics)의 발달은 설계자가 선박의 형상이나 구조 배치를 여러 가지로 변화시켜 가면서 눈으로 즉시 확인할 수 있도록 설계자의 능력을 배가시키는데 크게 기여하고 있다. 여러 가지의 설계안(alternative design arrangement)을 신속히 만들어내고 이를 즉시 검토 평가할 수 있는 능력을 초기설계 단계에서 가질 수 있다면 이는 분명히 큰 장점일 것이며, 더구나 설계초기 단계에 생산관련인자를 설계에서 고려할 수 있다면 이는 더욱 두드러진 발전일 것이다. 생산공법과 관련생산 비용을 정확히 반영한 각 가지의 설계안을 짧은 시간내에 검토하고 생산소요 비용을 산출하여 비교함으로써, 수주계약단계에서 실제적인 생산공법과 신뢰성있는 생산실적자료를 기준으로 하여 총 건조비(total production cost)를 최소로 하는 최적의 설계를 선택할 수 있도록 해 줄 것이다. 이제 이와 같은 새로운 설계도구(design tool)를 제공해 주므로써 초기설계에 각종 생산관련 정보나 지식 및 실적자료가 반영가능토록 발전되었다. 본 논문은 영국의 뉴카슬대학교(Univ. of Newcastle upon Type)에서 위에 언급한 특징들을 반영하여 새로운 선박구조 설계 방법을 개발한 연구결과를 보여주고 있다. 본 선계연구는 5단계로 구분되는데; (1) 컴퓨터 그라픽스를 이용하고 생산정보 데이타베이스와 연결시켜 구조형상(geometry)을 정의하고 구조부재 칫수(scantling) 계산/결정 (2) 블럭 분할(block division) 및 강재 배치(panel arrangement)의 확정을 위해 생산기술 및 건조방식에 대한 정보 제공 (3) 상기 (1) 및 (2)를 활용하여 아래 각 생산 단계에서의 생산작업 분석(work content assessment) a) 생산 준비 단계(Preparation) b) 가공 조립 단계(Fabrication/Assembly) c) 탑재 단계(Erection) (4) 각각의 설계(안)에 대하여 재료비(material cost), 인건비(labour cost) 및 오버헤드 비용(overhead cost)을 산출키 위한 조선소의 생산시설 및 각종 품셈 정보 (5) 총 건조 비용(total production cost)을 산출하여 각각의 설계안을 비교 검토. 본 설계 방식을 산적화물선(Bulk Carrier) 설계에 적용하여 구조배치(structural geometry), 표준화의 정도(levels of standardisation), 구조생산공법(structural topology) 등의 변화에 따른 설계 결과의 민감도를 분석(sensitivity studies)하였다. 전산장비는 설계자의 대화형 접근을 용이하도록 하기 위해 VAX의 화상 처리장치를 이용하여 각 설계안에 대한 구조형상과 작업분석, 건조비 현황 등을 제시할 수 있도록 하였다. 결론적으로 본 연구는 설계초기 단계에서 상세한 건조비 모델(detailed production cost model)을 대화형 화상 처리방법에 접합시켜 이를 이용하여 여러가지 설계안의 도출과 비교검토를 신속히 처리할 수 있도록 함은 물론, 각종 생산 실적정보를 초기설계에 반영하는 최초의 시도라고 믿으며, 생산지향적(Design for Production) 최적설계분야의 발전에 많은 도움이 되기를 기대해 마지 않는다. 참고로 본 시스템의 설계 적용결과를 부록에 요약 소개하며, 상세한 내용은 참고문헌 [4] 또는 [7]을 참조 요망한다.