• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.582-587
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• 2016

연료효율에 대한 선주들의 요구와 그린쉽이라는 사회적 흐름에 맞춰 현재 연료 절감 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 KVLCC2M의 반류개선 및 연료효율 증가를 위한 반원형 덕트의 변수 연구를 진행하였으며, 계산의 신뢰도를 검증하기 위해 서울대학교 선박저항성능 연구실에서 실시한 모형 시험결과와 비교하였다. 반원형 덕트의 크기와 길이방향 위치를 설계변수로 설정하여, 총 12가지 경우에 대한 CFD 계산을 시행하였으며, 계산 결과를 유동 정류를 통한 저항 감소와 반류 개선을 통한 프로펠러의 성능 개선 이라는 두 가지 기준으로 최적 조건을 선정하였다. 또한, 후처리를 통해 계산 결과를 추가적으로 분석하여 에너지 절감의 이론적인 배경을 찾았으며, 이를 바탕으로 반원형 덕트를 개선하여 부채꼴형 덕트를 새로이 설계하였다. 이에 대한 추가적인 계산 결과 최대 4%의 연료절감 효과를 최종 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제15권9호
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• pp.33-42
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• 1998

If a ship diesel engine is operated by consolidated control with Controllable Pitch Propeller(CPP), the minimum fuel consumption is achieved together with the demanded ship speed. For this, it is necessary that the ship is operated on the ideal operating line which satisfies the minimum fuel consumption and that the pitch angle of CPP and throtle valve angle are controlled simultaneously. In this point of view, this paper presents a controller design method for a ship propulsion system with CPP based on the decoupling control theory. To do this, Linear Matrix Inequality(LMI) approach is introduced for the control system to satisfy the given $H_\infty$ control performance and robust stability in the presence of physical parameter perturbations. The validity and applicability of this approach are illustrated by simulation in the all operating ranges.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권5호
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• pp.325-332
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• 2007

본 연구에서는 조이스틱을 이용하여 프로펠러와 타, 선수/선미 쓰러스터를 갖는 선박의 접이안을 위한 제어 알고리즘을 개발하였다. 조이스틱으로부터 전진 방향 및 회전 방향의 속도명령을 받아 전진 방향 및 회전 방향의 속도를 제어하는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 비선형 제어 알고리즘을 개발하기 위해 저속 조종수학모형을 사용하였다. 또한, 본 연구에서는 비선형 및 PID 제어기의 성능을 검증하기 위해 선박 접이안 가상 HILS(Hardware in the Loop Simulation) 프로그램을 구현하였다. HILS 프로그램은 LabWindow/CVI를 이용하여 개발하였으며, 사용자는 선박의 현재 위치와 원하는 궤적을 모니터를 통해 본 후 조이스틱을 이용하여 선박의 전진 방향 및 회전방향 속도를 제어함으로서 선박을 조종한다. 시뮬레이션 결과를 보면 비선형 제어기와 PID 제어기는 개루프 조이스틱 제어기보다 타와 쓰러스터의 입력 크기뿐 아니라 선박의 위치오차 면에서도 우수한 성능을 보였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.557-565
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• 2021

경로추종 제어는 대양에서 선박의 자율운항을 위한 가장 기본적인 연구 중에 하나로 여겨진다. 본 연구는 선수미방향, 횡방향 및 회두방향으로 외력이 작용하는 경로추종 제어를 다룬다. 가상의 선박에서 발생하는 항로를 자선이 추종하는 문제를 해결하기 위해서 유도 원리와 백스테핑 기법을 활용하였다. 경로추종 제어에서 가장 중요한 기술 중에 하나는 오차 동역학에 관한 것으로서, 이 개념은 선박의 자동 충돌 회피 및 자동 접안 제어 등과 같은 연구 영역에서도 활용이 가능하다. 유도 원리와 오차 변수의 알고리즘은 수치 시뮬레이션을 통해 증명하였다. 그 결과, 회두각의 오차를 제외한 대부분의 오차 변수는 제어기를 통하여 제로 값으로 수렴하였다. 기존에 근거리 통항선박의 간섭력을 고려한 안전통항거리의 값보다 두 선박 간의 경로추종 제어의 트래킹 오차의 값이 더 작은 점이 가장 흥미로운 결과 중에 하나로 여겨진다. 또한 프로펠러, 핀이나 러더와 같은 엑츄에이터의 손상을 줄이기 위해서는 수렴의 성능과 선박의 안전을 절충하여 적합한 제어 파라미터를 결정할 필요가 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권4호
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• pp.405-411
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• 2014

사고선박의 2차적인 피해를 줄이기 위해서는 사고선박을 안전한 곳으로 이동시키기 위한 예인선의 소요마력 산출이 요구되며, 길이 93 m 여객선형 대상선박에 대한 실선실험을 통하여 소요마력 산출에 대한 이론적인 계산식의 유효성을 검증하였다. 실선실험 결과는 이론계산 결과와 비교해 볼 때 상당히 일치되어 예선의 소요마력 산정을 위해 사용하기에 충분하다고 판단되며, 정적저항에서 공기저항, 마찰저항, 잉여저항과 더불어 프로펠러 고착저항이 상대적으로 큰 값으로 평가되었다. 피예인선은 예인과정에서 좌우 측면으로 $30^{\circ}$정도까지 스윙운동 및 요우잉이 발생하였으며, 이로 인한 동적저항이 큰 값으로 평가되었다. 추후 안전율에 대한 연구가 필요할 것으로 판단되며, 저항의 정확한 예측을 통하여 안전율을 최소화함으로써 경제적인 예인선의 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제35권6호
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• pp.489-494
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• 2011

본 연구는 선박 추진시스템 설계를 위한 제품정보관리(Product Data Management, PDM) 시스템의 구현 사례를 소개하였다. 객체 지향 모델링 언어(Unified Modeling Language, UML)를 이용하여 중소형 선박 추진성능 추정 시스템을 설계하였으며, 프로펠러의 3차원 디지털 모크업(Digital Mock-Up, DMU)을 중심으로 제품정보를 구축하였다. 또한 설계 과정에 필요한 모델링 및 시뮬레이션(Modeling & Simulation, M&S) 기술을 PDM 시스템과 통합하기 위한 방안을 제안하고, 추진기 및 축계 설계 검증 모델을 동시에 구현하였다. 시스템 개발에는 Open Scene Graph(OSG) 라이브러리 및 객체 지향 시스템 개발 도구를 사용하였다. 최종적으로는, 설계 검증용 M&S 소프트웨어와 PDM 시스템을 연동한 구현 사례를 보임으로써 추진성능 추진 시스템의 개발환경 구축 방안을 제시하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.135-144
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• 1994

본 논문에서는 한 차량운반선에서 발생했던 진동문제와 그 해결과정에 대하여 연구하였다. 선박의 거주구를 포함한 선미부 전체가 프로펠러의 날개주파수와 공진하는 매우 규모가 큰 진동문제였다. 일반적으로 차량운반선은 구조적 특성때문에 진동에 취약한 것으로 알려져 있다. 본 선박은 일반차량운반선과는 달리 트레일러, 특수차량 및 비정형 대형화물을 위한 선박이기 때문에 거주구 하부 및 화물창 내부에 횡격벽과 기둥이 전혀 없는 구조적 특징을 갖고있다. 이외에 과도진동의 원인이라고 생각되는 여러가지 구조적인 문제점을 살펴보았고 향후의 방진설계를 위한 개선대책을 검토하였다. 실선계측을 통한 진동양상의 파악과 유한요소해석을 통해 예측된 여러 보강안들의 효과를 비교 검토한 후에 비교적 적은 보강재를 사용하여 진동레벨을 50-80% 감소시킨 성과를 얻었다. 아울러 강제진동응답, 구조보강의 효과 그리고 화물적재에 따른 진동특성의 변화에 대해 실선계측치와 유한 요소해석의 결과를 비교 검토하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권9호
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• pp.149-158
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• 2023

전 세계적으로 기후변화의 패러다임에 따라 조선업계에서도 친환경연료를 이용하는 추진시스템이 고려되면서, 다양한 추진기 역시 각광을 받고 있다. 일반적인 프로펠러와 타로 구성되었던 추진기들은 전방위추진기(아지무스 스러스터)라는 특수한 추진기의 발전으로부터 그 종류가 다양해지고 있다. 이러한 전방위추진기는 과거에는 예인선에 많이 설치되어 있으나, 현재는 동적위치제어시스템을 탑재한 해양플랜트운영선박에 많이 설치되어 사용되고 있는데, 이는 일반적인 추진기의 조타 방법과 상이하여 승선하는 선원들이 그 특성을 익히는데 많은 시간이 소요되고 있다. 아울러 이러한 특수한 추진기와 관련한 교육 역시 제한적으로 존재한다. 본 연구에서는 전방위추진기 탑재 선박의 조종 미숙으로 발생한 해양사고를 STAMP 기법을 통해 원인을 분석한 후 특수한 추진기를 설치한 선박의 안전 운항을 위해 표준조타명령에 대한 필요성을 시사하고자 한다.

• 한국해양공학회지
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• 제12권1호
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• pp.23-31
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• 1998

Kind 1 propeller shaft in ships is the shaft which is provided with effective measures against corrosion by sea water, or the shaft which is made of approved corrosion resistance materials. The propeller shaft other than specified above is Kind 2. Thus, this study is mainly concerned with the resistance to fatigue damage in sea water against stress concentrations due to the notches. The results obtained can be summarized as follows; (1) The stress increases with curing time, however, when the curing time reaches at 96 hours the stress becomes a constant value. The elongation decreases with curing time, however, when the curing time reaches at 48 hours the elongation becomes a constant value. Thus, in case of FRP coating on propeller shaft, it is necessary to cure for 48 hours at least. (2) The relation of $\sigma$$_n$-K$_t$ is to be classified into two parts, which is a part where fracture nominal stress, $\sigma$$_n$, decreases with increasing $K_t$, and a part where $\sigma$$_n$ is nearly constant independent of $K_t$. (3) According to a linear notch mechanics, the measure of severity controlling the fracture in notched FRP body is the notch root radius, $\rho$. The notched static strength of an arbitrary specimen will be estimated from $\sigma$$_{max}$ -1/$\rho$ curve. (4) Through the observation of cross section after fatigue test, the part of interface was kept good condition irrespective of loading conditions.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.85-92
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• 2017

최근, 전기추진시스템은 무인선, 어군탐지선 등에 활용되고 있다. 이 추진시스템 중에는 추진력 향상을 위해 두 대의 전기모터와 프로펠러로 구성된 경우가 있다. 이때 두 프로펠러 간의 속도 차에 해당하는 동기오차는 에너지효율과 침로오차에 영향을 미친다. 본 연구에서는 외란과 동특성 불일치에 의해 발생되는 동기오차를 억제하기 위한 동기제어시스템이 설계된다. 이 제어시스템은 기준모델, 예비필터와 속도제어기, 동기제어기로 구성된다. 기준모델은 추진시스템마다 상호 분리된 동기오차와 제어입력의 계산에 이용된다. 예비필터와 속도제어기는 추진시스템이 오버슈트와 입력포화 없이 지령을 추종하도록 설계된다. 그리고 동기제어기는 안정적이고 신속한 동기화의 관점에서 근궤적법으로 설계된다. 끝으로, 시뮬레이션을 통해 설계된 제어시스템이 외란에 효과적임을 보여준다.