• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제21권4호
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• pp.364-371
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• 1997

프로펠러 캐비테이션은 선체진동 및 수중소음에 악영향을 끼치는 주요한 원인중의 하나로 생각되어왔다. 그러나 근래 선박의 고속화와 프로펠러 하중의 증가로 캐비테이션이 전혀 없는 프로펠러의 설계개념 적용은 사실상 불가능하다. 고스큐 프로펠러는 기존의 프로펠러와 비교하여 수중소음과 저주파 압력 펄스를 약하게 하는데 유리한 것으로 인식되고 있다. 변동압력에 대하여 프로펠러 스큐와 레이크의 영향을 조사하기 위하여 체계적인 실험을 캐비테이션 터널에서 수행하였으며 본 논문에서는 여러 가지 스큐와 레이크 분포를 갖는 모형 프로펠러에 대한 캐비테이션 관찰시험과 변동압력 계측결과에 대하여 논의하고 토론하였다. 연구 결과 고스큐는 균일류 및 불균일류에서 공히 변동압력 경감에 효ㄱ과가 있음이 확인되었는데 이는 아마도 날개에서의 캐비테이션 안정성에 의한 것으로 예측된다. 그러나 레이크는 날개에서의 캐비티 크기나 거동에 큰 영향을 주지 못하였으며, 변동압력이 또한 거의 같은 수준으로 나타나는 결과를 가져왔다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.10-25
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• 2000

모형 프로펠러 날개의 레이놀즈 수와 날개 앞날 표면거칠기 그리고 터널용수의 공기함유량이 모형 프로펠러의 캐비테이션 초기 발생, 캐비테이션 발생량 및 변동압력에 미치는 영향을 캐비테이션 터널에서 실험적으로 조사하였다. 'Sydney Express' 컨테이너선의 모형 프로펠러 캐비테이션 관찰과 변동압력 계측결과를 타 연구기관의 모형실험 결과와 실선 프로펠러의 캐비테이션 관찰 및 변동압력 계측치와 함께 비교하였다. 그 결과 매우 타당한 결과를 보여주었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.23-30
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• 2001

고속 프로펠러들의 단면 및 기하학적 형상변화에 대한 캐비테이션 및 소음특성 연구가 새로운 실험장치를 이용하여 KRISO의 캐비테이션 터널에서 실험적으로 연구되었다. 대형 고속선형 프로펠러에 대한 날개단면, 부하분포 및 전개면적비 변화에 대한 일련의 캐비테이션 소음시험이 수행되었으며, 이런 실험결과로부터 캐비테이션 형태 및 프로펠러 형상에 대한 소음성능이 분석되었다. 새로운 실험장치를 이용하여 얻은 소음결과는 실선추정 및 고부하 저소음 추진기 설계에 유용한 자료로 활용될 수 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.22-29
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• 2000

고속 프로펠러들의 캐비테이션 소음특성이 KRISO의 캐비테이션 터널에서 실험적으로 연구되었다. 대형 고속선용 프로펠러에 대한 날개단면 및 부하분포의 변화에 대한 일련의 캐비테이션 소음이 계측되었으며, 이런 실험결과로부터 캐비테이션 형태 및 프로펠러 형상에 대한 소음성능이 분석되었다. 이러한 결과는 소음특성이 중요한 고속함정의 추진기 설계에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.52-68
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• 1991

캐비테이션 특성이 우수하고 넓은 받음각에서 양력-향력비가 큰 새로운 날개단면(KH18 단면)을 사용하여 체계적인 방법으로 기하학적 형상을 변화시켜 설계된 새로운 계열 프로펠러의 개발을 시도하였다. 새로운 계열 프로펠러의 형상을 설계함에 있어 기존의 계열 프로펠러와는 달리 선택된 반류분포의 회전방향 평균 반류분포를 입력자료로 하여 반경방향 부하분포와 코오드 방향 부하분포를 동일하게 유지하면서 피치 및 캠버의 형상을 결정하였다. 또한 코오드 길이, 두께, 스큐 및 레이크 분포와 같은 형상은 최근 실적선 프로펠러의 형상 특성을 정형화하여 선택되었기 때문에 초기설계시 설계된 형상이 최종 설계 프로펠러의 형상과 크게 다르지 않을 것으로 생각되어 초기성능을 보다 정확하게 추정할 수 있게 하였다. 설계된 계열 프로펠러는 날개수 4개인 프로펠러를 대상으로 날개 전개면적비 4개($A_{E}/A_{O}$=0.3, 0.45, 0.6, 0.75)에 대하여 각 전개면적비에서 평균피치비를 5개(P/D=0.5, 0.65, 0.8, 0.95, 1.1)로 변화시켜 총 20개의 프로펠러로 구성되었으며 KD-프로펠러 씨리즈(KRISO-DAEWOO Propeller Series)라 명명하였다. 설계된 계열 프로펠러들에 대하여 단독특성시험, 캐비테이션 관찰시험, 변동압력 계측시험을 수행하였다. 프로펠러 단독특성 시험결과의 회귀해석결과로 부터 $B_{P}-\delta$ 곡선을 도출하여 초기설계 단계에서 최적 프로펠러 직경등을 쉽게 결정할 수 있게 하였다. 기준으로 선택된 반류분포(2700TEU 콘테이너선의 반류) 후류에서 프로펠러 추력계수 및 캐비테이션 수를 체계적으로 변화시킨 상태에서 캐비테이션 관찰시험 및 변동압력계측시험을 수행하였다. 양력면이론에 의한 비정상 프로펠러 성능해석에 의해 계산된 최대 국부양력계수 ($C^{max}_{l,0.8R}$)와 국부캐비테이션 수(${\sigma}_0=\frac{p-p_v}{\frac{1}{2}{\rho}V^2_{0.8R}}$)를 기준으로 캐비테이션 관찰시험 결과를 정리하여 KD-캐비테이션 챠트를 도출하였다. 기존의 캐비테이션 챠트는 균일류중의 시험 결과를 정리하여 작성되었으나 KD-캐비테이션 챠트는 반류분포중에서 시험된 프로펠러 관찰시험 결과로 부터 도출되었으므로 초기설계 단계에서 보다 정확한 캐비테이션 발생량 추정이 가능하리라 예상된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.132-145
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• 1991

캐비테이션 터널내에서 프로펠러 축 주위의 난류유동 특성을 레이저 유속계(LDV)를 이용하여 측정하였다. 우선 캐비테이션 터널의 시험부에서 유동의 균일도 및 난류유동 특성을 조사하였으며, 다음은 프로펠러 축 주위의 난류유동 장을 축 주위의 난류경계층 및 후류에서 조사하였다 프로펠러 축주위의 경계층 유동 내에서는 일반적인 축 대칭 난류경계층 유동장의 특성이 잘 나타난 반면, 축 후류의 반류유동장에서는 복잡한 유동장이 발견되었다.

• 한국음향학회지
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• 제42권6호
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• pp.529-535
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• 2023

초생 프로펠러 캐비테이션에 의한 소음은 광대역 신호를 방출하는 적은 수의 음원으로 가정된다. 전통적인 캐비테이션 위치 추정 방법은 정확도가 낮으며, 해상도가 낮아 인접한 음원을 구분할 수 없다는 한계점이 있다. 희소 베이지안 학습 기법은 희소성을 가지는 신호에 대해 고해상도의 복원 성능을 보이는 기법으로, 전통적인 캐비테이션 위치추정 방법에 비해 고해상도로 위치를 추정하는 특성을 가진다. 본 논문에서는 희소 베이지안 학습 기법을 적용한 초생 프로펠러 캐비테이션 위치 추정 기법을 제안하고 실제 모형선 실험 결과를 통해 제안한 기법이 정확도 및 해상도 측면에서 기존 방식보다 뛰어남을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제26권5호
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• pp.220-226
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• 2007

캐비테이션 터널에서 소음계측 실험의 주 목적은 프로펠러 소음레벨 계측과 소음원의 위치 판별이다. 한국해양연구원의 소음계측 실험용 "저소음 대형 캐비테이션 터널"의 기초연구의 일환으로 소음계측 실험이 동 연구원의 소형 캐비테이션 터널에서 수행되었다. 본 실험에서는 프로펠러 캐비테이션이 발생할 수 있는 반류조건을 만들기 위해 반류 생성용 모형체(dummy body)를 제작하였고, 유동장 내의 청음기에 의한 자체소음을 줄이기 위해 유선형으로 설계된 하이드로포일내에 청음기 배열을 설치하였다. 다양한 압력조건에서 발생한 소음장과 가상 음원의 복제음장을 계측한 후, 소음원의 위치를 추적하기 위해 주파수 비상관 Bartlett 프로세서를 적용하였다. 본 논문에서는 수행된 소음계측 시험에 대해 기술하고, 계측된 소음의 분석 및 위치추적 결과를 제시한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.40-51
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• 1991

캐비테이션 특성이 우수하고 추진효율이 높은 콘테이너선용 프로펠러를 설계하기 위하여 새로운 날개단면(KH18)을 이용한 프로펠러 설계법을 제안하였다. KH18 단면은 캐비테이션 초생곡선(Cavitation-free bucket diagram) 및 양력-항력곡선(Lift-drag curve)에서 폭이 넓어 불균일한 선미후류에서 작동되는 선박용 프로펠러의 날개 단면으로 적당하리라 판단되었다. 새로운 날개 단면을 이용한 콘테이너선의 프로펠러 설계를 위하여 양력면이론을 사용하였다. 프로펠러 설계시 코오드 방향 부하분포를 설계변수로 선택하여 5개의 프로펠러를 설계하였고, 단면 변화의 영향을 비교하기 위하여 NACA형 단면을 갖는 프로펠를 설계하여 예인수조 및 캐비테이션 터널에서 모형시험을 수행하였다. 모형시험 결과 코오드 방향 부하분포가 프로펠러 반경의 70% 내부에서는 날개 앞날의 부하가 적고 그 외부에서는 날개 앞날부하가 상대적으로 큰 코오드방향 부하분포를 갖는 프로펠러(KP197)가 NACA 단면을 갖는 프로펠러에 비하여 추진효율은 1% 향상되었고 캐비테이션 발생양은 30% 감소하였으며 선체변동압력은 9%감소하였다. 새로운 날개단면을 갖는 프로펠러의 캐비테이션 특성이 우수함을 고려하여 낱개 전개면적비를 감소시킨다면 더 많은 추진효율 증가를 기대할 수 있으리라 판단된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
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• pp.2-2
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• 2009

전통적으로 선박 프로펠러의 설계에 사용되는 수치해석방법을 소개하고, 점성유동장에서 작동하는 프로펠러의 해석을 포텐셜 이론을 적용해서 수행하는 방법을 소개한다. 캐비테이션 해석 등 최근의 프로펠러 주위 유동의 해석에 CFD가 적용되는 예를 보이고, 프로펠러의 성능 검증을 위해 실제 선박에서 수행되는 실험의 예를 보이고자 한다.