• 해양환경안전학회지
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• 제24권7호
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• pp.930-938
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• 2018

잠수함에서 발생하는 수중방사소음은 적함의 소나에 의해 피탐될 확률과 직결되며, 잠수함 저소음화 방안은 생존성 향상을 위해 필수적이다. 최신 잠수함의 경우 기계류 소음저감 및 고속/대형화가 진행됨에 따라 선체 주위에 발생하는 유동소음에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 자유수면의 효과를 고려하여 잠수함 형상 주위에 발생하는 유동소음 수준을 예측할 수 있는 소음해석기법을 개발하였다. 잠수함이 자유수면 근처 운항시에 잠수함 주위 유동장의 교란에 의해 발생하는 난류유동소음과 쇄파버블에 의한 소음이 발생한다. 먼저 잠수함 주위 유동장 해석을 위해, VOF법 기반의 비압축성 이상유동(two-phase flow)해석을 수행하여 잠수함 주위 자유수면 형상과 유동장 정보를 도출하였다. 이후 난류유동소음해석을 위해 음향상사기법인 Permeable FW-H를 적용하였고, 쇄파버블 소음해석을 위해 유동해석에서 도출된 난류운동에너지 분포결과를 기반으로 쇄파버블 소음모델을 적용하였다. 최종적으로 개발된 유동소음 해석기법은 선박해양플랜트연구소(KRISO)의 대형캐비테이션터널(LCT)에서 수행된 잠수함 모형 유동소음계측 실험결과와 비교를 통해 검증을 수행하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.453-460
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• 2017

In order to investigate propulsion efficiency and cavitation characteristics for expanded area ratio variation of the 8800TEU class container propeller, a series of performance tests were conducted at Large Cavitation Tunnel (LCT) and Towing Tank (TT) in KRISO. The cavitation test of the existing propellers (KP1029 & KP1030) was conducted using FRP model ship in LCT. On the basis of LCT test results, it was required to design propeller with better propulsion efficiency and cavitation performance. Two propellers (KP1171 & KP1172) with decreased expanded area ratio were designed on the basis of KP1029 propeller. The new design propellers showed higher efficiency than KP1029 and reasonable cavitation performance. In the future, they will be applied as the standard propeller for the propeller design of the large container ship. Through the performance test and prediction results for the new design propellers, it is thought that high-load propeller with better propulsion efficiency and cavitation performance will be developed constantly.

• 대한조선학회논문집
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• 제53권3호
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• pp.171-179
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• 2016

In order to study correlation of the propeller cavitation performance between a full-scale ship and a model ship for the MR Tanker, the full-scale ship and the model tests were conducted. The full-scale ship test is composed of cavitation observation, pressure fluctuation and noise measurements, which are conducted using 2 observation windows and 8 pressure transducers installed inside the full-scale ship above the propeller. The model test in the Large Cavitation Tunnel(LCT) was conducted at the same conditions as that of the full-scale ship and its results are compared with those of the full-scale ship. Through the model-ship correlation analysis, it is considered that the experimental technique for the MR Tanker class ship was verified in LCT.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.757-764
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• 2019

수중에서 빠른 속도로 운동하는 물체 주변에서 감압이 발생하며, 이로 인해 공동 핵이 팽창함으로써 캐비테이션이 발생한다. 캐비테이션이 발생하게 되면 소음 및 진동이 증가하며, 추진기의 경우 추진 성능이 저해되는 악영향을 초래하기 때문에 이에 대한 예측이 필요하다. 본 연구에서는, 캐비테이션 발생으로 인한 공동소음의 해석절차를 정립하고, 타원형 날개에 적용하였다. 먼저 전산유체역학해석을 수행하여, 날개 형상 주위 유동장 정보를 도출하였다. 공동 핵 밀도 함수를 활용하여, 핵의 초기 반경 별로 개수를 계산하였고 이들을 압력 강하가 큰 날개 끝 전류에 랜덤하게 배치하였다. 이후 공동소음 해석을 위해 각각의 핵에 대하여 Lagrangian 관점에서 버블 다이나믹스를 활용하였고, 계산된 공동의 거동으로부터 소음해석을 수행하였다. 공동소음은 광대역 소음의 특성을 가지는 것을 확인하였으며, 최종적으로 선박해양플랜트연구소(KRISO)의 대형캐비테이션터널(LCT)에서 수행된 실험 계측결과와의 비교를 통해 검증을 수행하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권5호
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• pp.410-417
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• 2019

An axisymmetric submerged body(L=5.6m, Diam=0.53m) is installed in Large Cavitation Tunnel (LCT) of KRISO and the nominal and total velocities without and with the propeller in operation, respectively, are measured using Laser Doppler Velocimeter (LDV). The flow field is nearly axisymmetric except the wake of the supporting strut, and is considered ideal to study the hydrodynamic interaction between the propeller and the oncoming axisymmetric sheared flow. The measured velocity data are then provided to compute the propeller-induced velocity to get the effective velocity, which is defined by subtracting the propeller-induced velocity from the total velocity. We adopted, in computing the induced velocity, two different methods including the vortex lattice method and the vortex tube actuator model to evaluate the resultant effective velocity distribution. To secure a fundamental base of experimental data necessary for the research on the effective wake, we measured the drag of the submerged body, the nominal and total velocity distributions at various axial locations for three different tunnel water speeds.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권6호
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• pp.391-399
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• 2021

In order to investigate force and cavitation characteristics for the flat & twisted rudders in the Large Cavitation Tunnel (LCT), the rudder dynamometer was designed and manufactured. The measuring capacities of lift, drag and moment are ±1000 N, ±2000 N, and ±150 N-m, respectively. The present dynamometer uses the actuator with a harmonic drive to control the rudder angle without backlash. As the target ship is a military ship with twin shaft, each dynamometer was installed above the port & starboard rudders. After the installation of the model ship with all appendages, the model test composed of rudder force measurement and cavitation observation was conducted for the existing flat rudder & the designed twisted rudder. While the flat rudder showed the big difference of lift & moment between port & starboard, the twisted rudder presented a similar trend. The cavitation of the twisted rudder showed better characteristics than that of the flat rudder. Another set of model tests were conducted to investigate rudder performance by the change of the design propeller. There was little difference in rudder performance for the design propellers with slight geometric change. Through the model test, the characteristics of the flat & twisted rudders were grasped. On the basis of the present study, it is thought that the rudder with better performance would be developed.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.125-131
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• 2017

In order to develop test and performance analysis techniques for a CRP propulsion, a CRP dynamometer which can be installed inside the model ship was designed and manufactured. The object ship was the 16000TEU container carrier, which has test results for the single propeller. The design concept of the present CRP is that forward & after propellers have the same power ratio and their RPM ratio is 0.75:1. To begin with, we checked the performance of the CRP dynamometer through the calibration and then installed it inside the model ship. After the model ship setup including the design CRP and the rudder in the Large Cavitation Tunnel(LCT), a series of model tests composed of power ratio check, propeller behind wake(PBW) test, cavitation observation and pressure fluctuation tests was conducted. Through the model test and data analysis for CRP, the experimental technique was established and the improved method for CRP design was suggested.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.168-174
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• 2019

In order to investigate Propeller Open Water (POW) characteristics for the high-speed propeller in Large Cavitation Tunnel (LCT), the high-capacity inclined-shaft dynamometer was designed and manufactured. Its measuring capacities of thrust and torque are ${\pm}2200N$ and ${\pm}120N-m$, respectively. The driving motor is directly connected to the propeller shaft. Inclined angle of the propeller shaft can be adjusted up to ${\pm}10^{\circ}$. As the pressure inside LCT can be adjusted in the range of 0.1~3.0bar, we can carry out the POW test at high Reynolds number (above $1.0{\times}10^6$) without propeller cavitation and the cavitation test in uniform flow. After the new dynamometer setup in LCT, the Reynolds number variation test and propeller open-water test were conducted at the inclined angle of $0^{\circ}$ and $6^{\circ}$. The present POW results of the new dynamometer are compared with those of the existing high-capacity dynamometer in LCT and of the dynamometer in the towing-tank. Through systematic model tests and comparison with their results, the performance of the new inclined-shaft dynamometer was verified. It is thought the POW test for the high-speed propeller should be better conducted at high Reynolds number.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.255-267
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• 2022

본 논문에서는 오리피스형 공기분사기에서 생성된 기포소음 특성을 고찰하였다. 전반적인 기포소음 특성을 파악하기 위해 Strasberg와 Blake가 각각 제안한 기포소음 스펙트럼을 살펴보았고, 기포소음 계측을 위해 선박해양플랜트연구소의 대형캐비테이션터널에서 공기분사 실험을 수행하였다. 본 실험은 5종의 공기분사기를 이용하여 정지 유체 조건과 유동 조건에서 수행되었다. 계측결과로부터 실험 조건에 따른 기포소음 스펙트럼 특성을 관찰하였고, 회귀분석을 통해 기포소음에 대한 인자별 영향을 분석하였다. 끝으로 회귀분석 결과를 기반으로 기포소음 추정식을 제안하였고 제안된 추정식은 계측결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.268-277
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• 2022

본 논문에서는 KVLCC2 선체 축소모형에 설치된 추진시스템의 세부 구성품별 유동 소음원을 분석하였으며, 각각의 소음원이 수중방사소음에 미치는 영향에 대해 정량적으로 분석하였다. 수치 해석 영역은 실험 결과와의 비교를 위하여 선박해양플랜트연구소 대형 캐비테이션 터널의 시험부와 동일하게 설정하였다. 먼저 유동장내 소음원을 정확하게 모사하기 위하여 고정밀 해석기법인 비압축성 다상 Delayed Detached Eddy Simulation 방법을 적용하였고, 유동해석 결과를 기반으로 Ffowcs Williams and Hawkings 적분방정식을 사용하여 수중방사소음을 예측하였으며, 터널 실험결과와의 비교를 통해 해석절차의 유효성을 확인하였다. 추진시스템의 유동 소음원별 영향을 정량적으로 비교하기 위하여 추진기 날개 끝-와류 공동, 날개 표면 그리고 방향타 표면을 소음원 영역으로 선정하였으며, 음압과 파워 스펙트럼 밀도, 음향 파워를 비교하였다. 공동에 의한 홀극 소음원의 기여도가 추진기 날개 및 방향타에 의한 쌍극 소음원에 비해 수중방사소음에 크게 기여하였으며, 추진기 후류의 영향으로 방향타에 의한 기여도가 추진기 보다 더 크게 발생함을 확인하였다.