• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.876-880
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• 2015

IMO의 규제인 신조 선박에 대한 NOx 80% 감축의 2016년 발효를 앞두고, 청정에너지인 LNG연료 선박 및 벙커링 선박의 보급이 유럽 선진국들을 중심으로 추진되고 있다. LNG 저장탱크는 LNG 벙커링의 필수 설비로 현재의 액체질소 등을 저장하는 극저온 액체 저장탱크와 동일한 구조이며, IMO의 "C"형 가압탱크인 내외 용기로 구성된 2중 탱크에 진공펄라이트 단열재가 충전되는 형식이다. 그러나 이 단열방식은 진공작업이 어렵고 일 LNG 기화량이 2.0 % 내외가 되어 보다 고효율의 탱크가 요구되어 진다. 본 연구에서는 진공과 단열재를 분리하여 내외탱크에 고진공을 적용하고 외부 탱크에 우레탄폼을 가설시킨 탱크 단열 방식을 새로이 고안하여 열해석을 수행하였다. 해석결과 본 개발 탱크는 진공도가 $10^{-3}Torr$ 이하일 때 일 기화량이 0.03 % 이하로 매우 적게 유지될 수 있고, $10^{-4}Torr$ 이하가 되면 일 기화량이 0.11 %가 되었다. 진공이 파괴되는 경우에도 현재 진공펄라이트 단열은 일 4.9 %의 증발이 발생하나, 새 고안 탱크는 일 증발율이 4.12 %가 되는 매우 효율이 높고 안전한 LNG 탱크 단열방식이 되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권5호
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• pp.617-626
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• 2019

본 연구는 가스추진 174K급 LNG 운반선의 가스 압축기실에서 발생하는 가스누출 모사를 통해 가스탐지기의 최적 위치를 분석하였으며, 새로 개정된 IGC 코드에 명시된 안전규정을 만족하는 합리적인 방법도 함께 제안하였다. 가스압축기실에서의 LNG 가스누출 수치해석을 위해, 실제 ME-GI 엔진이 장착된 174K급 LNG 운반선의 압축기실 형상과 장비, 배관의 배치와 같은 치수로 3D 설계되었다. 가스누설에 대한 시나리오는 305 bar의 높은 압력과 1 bar의 낮은 압력을 적용하여 진행하였다. 고압용 핀홀의 크기는 4.5, 5.0, 5.6 mm이고 저압용은 100, 140 mm이다. 해석 결과, 5.6 mm 핀홀(고압)과 100, 140 mm 핀홀(저압) 상태의 누출에 대한 환기평가에서 가연성 가스농도는 심각한 위험이 없음을 확인하였다. 그러나 개정된 IGC 코드에 따라 설치된 압축기실의 가스 감지 센서의 실제 위치는 다른 지점으로 이동해야 하고, 측정 지점이 현 규정에서 요구하는 것보다 더 추가되어야 함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.2230-2236
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• 2012

현재 대형선박에서 다이오드 정류기를 이용한 AC-DC 전력변환장치를 주로 사용하고 있으며 이는 총고조파왜형율을 줄이기 위하여 다중펄스를 출력할 수 있는 상치환변압기가 추가적으로 설치되어야 한다. 이 경우 상치환변압기의 설치로 인해 공간적, 경제적 손실이 발생한다. 본 논문에서는 LNG 운반선 등과 같은 대형선박에서 현재 운용중인 다이오드 정류기를 대신하여 SCR, IGBT등의 소자를 이용하는 새로운 능동형 정류방식을 제안하여 저전압 전원의 이용이 가능하고 전력선 부하에 의해 발생하는 고조파 발생을 줄이며 또한, 기존의 방식에서 사용하는 상치환변압기를 제거하여 경제적인 이점도 얻고자 하였다. 현재 대형선박에서 운용중인 전기추진시스템에 제안한 시스템을 시뮬레이션 한 결과, 추진전동기 입력 전류 및 전압 파형에 포함된 총고조파왜형율이 개선됨을 나타내었다.

• 한국해양공학회지
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• 제31권6호
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• pp.379-387
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• 2017

In this study, a pile-guide mooring system (PGMS) was designed for an offshore liquefied natural gas bunkering terminal (LNG-BT), which is an essential infrastructure for large LNG-fuelled ships. The PGMS consisted of guide piles to restrict five motions of the floater, except for heave, as well as a seabed truss structure to support the guide piles and foundation piles to fix the system to the seabed. Singapore port was considered for a case study because it is a highly probable ports for LNG bunkering projects. The wave height, current speed, and wind speed in Singapore port were investigated to calculate the environmental loads acting on the hull and PGMS. A load and resistance factor approach was used for the structural design, and a finite element analysis was performed for design verification. The steel usage of the PGMS was analyzed and compared with the material usage of a gravity-based structure under similar LNG capacity and water depth criteria. This paper also describes the water depth limit and wave conditions of the PGMS based on estimation of the initial investment and the present value profit difference. It suggests a suitable LNG-BT support system for various design conditions.

• 한국항만경제학회지
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• 제30권4호
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• pp.69-89
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• 2014

국제 환경규제의 강화 등으로 항만의 경영수지는 지속적으로 악화되고 있으며, 이에 대비한 항만 분야의 대응이 중요시되고 있다. 국제해사기구(IMO)는 선박 및 해양 분야의 환경규제를 강화하고있는 실정이다. 발틱해를 시작으로 배출통제지역(ECA)이 설정되고 확대되고 있는 상황에서 향후 한국 연안 해역이 ECA지역으로 지정된다면 우리나라는 IMO의 규제에 따라 선박의 규제를 강화해야 한다. 이러한 상황과 맞물려 LNG연료 추진선박의 운항이 확대될 것이고, 선박의 대형화 추세를 감안한다면 LNG 벙커링 분야에 선제적으로 대응해야할 필요성이 제기된다. 그리고 LNG 벙커링의 효율성, 활용도, 항만의 환경, 지역민원 등을 고려한다면 부유식(floating type)이 적절할 것이다. 본 연구의 목적은 선행연구를 바탕으로 해상부유식 LNG 벙커링 시스템의 개념에 대해서 살펴보고 해상부유식 LNG 벙커리 시스템의 경제적 타당성을 분석을 통해 확인하는 것이다. 분석을 위해 2013년 "해상부유식 LNG 벙커링 시스템 기술개발 기획연구"에서 제안된 기본 개념 및 기초정보를 바탕으로 "연구개발부문 사업의 예비타당성조서 표준지침 연구(제1판)" 연구보고서의 내용을 참고하여 사업의 타당성 여부를 검토하였다. 분석결과 시장점유율과 R&D기여도에 따라 B/C값이 0.679~2.516인 것으로 나타났다. R&D 기여도가 10.9%일 경우 전체 시장규모에서 해상부유식 LNG 벙커링 시스템이 차지하는 시장점유율이 50% 혹은 60%이면 B/C 값이 각각 0.697 그리고 0.837로 경제성이 낮은 것으로 분석되었다. 사업의 불확실성을 감안하여 민감도 분석(sensitivity analysis)을 실시하였다. 본 분석에서는 비용을 20%까지 10% 단위로 증가하는 경우를 분석하였다. 결과 비용이 각각 10%, 20% 증가할 경우 R&D 기여도가 10.9%인 경우 경제적 타당성을 확보하지 못하는 것으로 분석되었다. 일부 시나리오에서 경제성이 미흡한 것으로 분석되어 사업의 추진과정에서 비용이 증가하지 않게 관리하고 시장점유율 및 R&D 기여도를 정상적인 시나리오 수준으로 유지하는 전략이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권9호
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• pp.1202-1208
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• 2020

현재 4차 산업혁명 시대에 발맞춰서 선박 분야에서는 인공지능 요소를 접목하여 미래를 대비하여야 한다. 그리고 자율운항 선박 등장에 대한 전력관리 분야에서도 이에 대한 대응이 필요하다. 본 연구에서는 머신러닝의 DNN(Deep Neural Network)을 이용한 배터리 연동형 전력관리시스템(BLPMS, Battery Linked Power Management System) 알고리즘을 제안한다. 실험을 위하여 LabView를 통한 선박 데이터를 바탕으로 운항모드별 선박 전력소비량의 패턴을 학습하고 Python을 통해 배터리의 상태를 도출하여 발전기와 배터리의 연동의 유연성을 확인하였다. 실험의 결과 배터리의 충·방전을 통해 발전기의 저부하 운전이 감소되고, LNG의 1%의 연료소모량 감소를 통하여 경제성 및 신뢰성을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제23권8호
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• pp.923-929
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• 2019

자율운항선박의 기반은 추진시스템의 안정성이 중요하며, 추진체계의 안정성을 위하여 다중 발전 체계 및 추진체계를 갖추어야한다. 기존 선박에서는 안정성을 위하여 높은 발전 용량을 산정하며, 그 결과 저부하 운전으로 인한 경제성 하락을 야기한다. 이를 해결하기 위해서는 전력체계의 최적화를 통하여 발전 체계의 경량화와 효율의 증가가 필요하다. 본 논문에서는 전기추진선박용 OPMS(Optimization Power Management System)를 구축한다. OPMS는 하이브리드형 발전시스템, 에너지저장시스템, 부하제어시스템으로 구성된다. 발전시스템은 이중연료엔진, 에너지저장시스템은 배터리, 부하제어시스템은 추진 부하, 상용 부하, 불규칙 부하, 화물 기기 관련 부하, 갑판 부하로 구성된다. 각 시스템별 기기들의 특성에 대하여 모델링하여 전력체계를 구축하였다. 실험을 위하여 선박 운용에 따른 시나리오를 작성하고 안정성 및 경제성을 기존의 전기추진선박과 비교하였다. 실험의 결과 발전기의 비교적 적은 시간 투입으로 같은 전력량을 공급함으로써 선박의 LNG 1.3%, Main Fuel 0.3%, Pilot Fuel 35.1%의 연료소모량 감소를 통하여 경제성 및 안정성을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.438-446
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• 2010

The purpose of this study is to establish the proper evaluation method of member forces on the propulsion shaft using strain gages to confirm bearing offset. The strain measurements to find out the bending moments of the shaft have been performed in the yard to be compared with the results of the shaft alignment analysis. The clutch of the propulsion shaft is highly sensitive to shear forces as well as bending moments and the necessity of the measurement of shear forces on the shaft for normal operation of the clutch is recently on the rise. In this study, an evaluation method of the member forces (bending moments and shear forces) of the shaft clutch based on the shaft strain measurement is established. Through the application of this method to the eight $216,000\;m^3$ LNG carriers, the safeties of the clutch systems are evaluated and the better bearing offsets are deduced for the LNG carriers. After adjusting the bearing offsets, all the sea trials of the eight LNG carriers are successfully carried out without any troubles.

• 대한조선학회논문집
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• 제61권1호
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• pp.19-28
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• 2024

Environmental regulations are becoming more stringent in response to climate change, especially concerning marine pollution caused by ship emissions. Large ships are adjusting by integrating technologies to reduce pollutant emissions and transitioning to eco-friendly fuels such as low-sulfur oil and LNG. However, small ships face space constraints for installing LNG propulsion systems and the risk of power depletion with pure electric propulsion. Consequently, there's growing interest in researching hybrid propulsion methods that combine electricity and diesel for smaller vessels. Hybrid propulsion systems utilize diverse energy sources, requiring an effective method for evaluating their efficiency. This study proposes employing Bond graph modeling to comprehensively analyze energy dynamics within hybrid propulsion systems, facilitating better understanding and optimization of their efficiency. Modeling of the ship's energy system using Bond graphs will be able to provide a framework for integrating various energy sources and evaluating their effects.

• 한국생산제조학회지
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• 제24권3호
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• pp.263-269
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• 2015

Growing concerns regarding air pollution have recently increased the demand for liquefied natural gas (LNG) fueled ships. LNG-fueled ships are equipped with an explosion relief valve in the crankcase to relieve excessive pressure and stop flames from emitting from the crankcase. In this study, a finite element analysis was conducted to evaluate the crankcase relief valve disk spring design using an ANSYS Workbench, v.15. The setting pressure, leak and explosion test performed by european standard EN14797 to evaluate function and mechanical integrity of crankcase relief valve. The tests results indicate that the pressure of the crankcase relief valve is 3.05 bar, with no air leakage at 2.97 bar. Finally, the mechanical integrity of the crankcase relief valve was confirmed through an explosion test in which the valve plate assembly, flame arrester, and other parts were safe from fracturing.