• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권11호
• /
• pp.420-426
• /
• 2020

본 연구에서는 효율적인 함정 시운전을 위하여 빅데이터 기법인 워드 클라우드를 활용하여 한미 해군의 시운전 목적과 주안점을 다각적으로 파악하여 다음과 같은 결과를 도출하였다. 첫째, 한미 해군 시운전 종목을 키워드 클렌징을 통해 추출된 단어를 비교한 결과 한국 해군은 시운전을 단일 장비에 대한 시험의 개념으로 수행하며, 미 해군은 시스템에 초점을 둔 통합 시운전을 진행한다는 것을 알 수 있었다. 둘째, 한미 해군 시운전 연관도 분석 결과 약 66.6%가 유사한 항목으로 분석되었으며, 그중 2종목 이상 중복된 종목이 112종목이었다. 한국 해군 시운전 종목 252종목 대비 44%가 중복된 종목으로 미 해군 시운전 종목으로 통합시 89종목(전체 35%)이 축소 가능하다고 분석되었다. 함정은 여러 장비가 동시 다발적으로 작동하는 복합 시스템이다. 현재 한국 해군 시운전과 같이 개별 장비의 기능, 성능 확인에 중점을 두고 수행하는 것은 시운전 대상이 지나치게 많아져 시운전 기간이 증가하게 된다. 또한, 그로 인한 일정 및 평가비용 증가로 필요한 예산이 필연적으로 증가한다. 향후 미 해군의 시운전과 같이 통합 시스템적인 평가를 통한 효율적이면서 정확한 시운전을 위하여 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제43권6호
• /
• pp.369-376
• /
• 2019

선박이 제한수로를 운항할 때에는 기존 심수 및 천수 중을 운항하는 선박의 조종특성과 일반적으로 다르기 때문에 선박의 안전한 항해를 위해 달라지는 선박의 조종특성 추정이 중요하다. 본 연구에서는 제한수로를 운항하는 선박의 조종성능을 추정하기 위해 조종운동 방정식과 가상 구속모형시험 시뮬레이션을 통한 유체력 미계수를 이용하여 조종성능을 추정하였다. 조종 수학 모델 중 선체, 프로펠러, 타를 분리하여 유체력을 모델링하는 방식인 모듈형(modular type) 모델에 제한수로의 영향을 고려하는 항을 추가하여 제한수로 중 조종성능을 추정 연구를 수행하였다. 제한수로 중 선체에 작용하는 유체력 미계수를 도출하기 위하여 상용 CFD 프로그램을 이용한 가상 구속모형시험 시뮬레이션을 수행하였다. 최종적으로 제한수로 중 직진 시뮬레이션과 Zig-zag 시뮬레이션을 수행하여 제한수로의 영향이 고려된 조종 시뮬레이션을 수행하였다. 특히 선박의 침로 안정성능을 평가하기 위해 Zig-zag 시험을 수행하는데, 측벽으로 인한 선박 주위의 비대칭 유동이 좌현과 우현에 압력차이를 발생시켜 선박의 궤적에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제33권2호
• /
• pp.30-35
• /
• 1996

선박의 경제적인 측면에서나 기술적인 측면에서 Service Power Margin을 신빙성있게 산출하여야 한다는 것은 주지(周知)의 사실이라 하겠다. 하지만 기존의 산정법이 문제가 될 정도로 너무 부정확하므로 이의 개선이 절실히 요청되며, 이를 위해서는 특히 선체의 표면조도(表面組度)영향 고려법과 관련된 연구가 필요하다는 것은 이미 10여년 전부터 많은 학자들에 의해서 강조되어 오고 있다. 예를 들면, 제 15 및 제 16 회 국제수조회의(ITTC)의 성능분과 위원회는 보고서의 결론에서 이점을 연속적으로 강조한 바 있다. 하지만 이 분야에서는 이론적 연구의 어려움 때문에 실용성있는 연구결과를 얻기 위하여는 실선자료를 이용해서 분석해야 하는 것으로 알려져 있으며, 연구를 위한 실선자료 수집 기간이 매우 길 수 밖에 없다는 어려움이 있다. 이러한 특성 때문에 표면조도(表面組度)영향 고려법에 관한 이제까지의 연구는 매우 부진한 형편이라 하겠다. 이를테면, 1가지 종류의 선박에서 실선자료를 수집하기 위한 이상적인 기간은 선박의 년령과 같은 17년~25년이 될 것이다. 또한, 일반적인 법을 찾기 위해서는 여러 종류의 선박 자료가 필요할 것이다. 이에 본 논문에서는 15년 동안 수집된 자료를 회기분석법을 이용해서 분석함으로서 선령(船齡)에 따른 표면조도를 예측할 수 있는 관계식을 찾아 보았다. 아울러 V.L.C.C.를 예를 들어서 해상에서의 바람 및 파랑등의 기상 영향과 표면조도의 영향과를 비교하여 보았다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제34권4호
• /
• pp.31-41
• /
• 1997

본 논문에서는 물분사추진기의 성능해석을 위하여 포텐셜을 기저로 한 패널법을 정립하였다. 문제를 수치적으로 표현하기 위하여 임펠러와 고정날개의 날개표면, 그리고 허브와 덕트표변에 법선 다이폴과 쏘오스를 분포하였으며 임펠러와 고정날개에서 방출되는 후연반류면에는 법선다이폴을 분포하였다. 경계면 닫힘조건을 만족하기 위하여 덕트의 입구면과 출구면에는 다이폴과 쏘오스를 분포하였으며, 운동학적 경계조건을 만족하기 위하여 경계면에서의 법선방향의 속도가 영이라는 비침투 조건을 사용하였다. 입구면에서의 전유량이 주어지면 연속방정식을 만족하도록 출구면에서의 쏘오스의 세기가 결정된다. 물체표면을 사각형외 패널로 이산화 하였으며, 적분방정식에 경계조건을 적용함으로써 주어진 형상에 대하여 유일한 해를 구할 수 있다. 체계적인 수치시험을 통하여 본 연구에서 개발한 수치해석방법이 안정적임을 확인하였고 프로그램의 검증을 위하여 물분사 추진기와 유사한 축류송풍기의 형상에 대하여 수치검증을 하였다. 또한, 실제적인 적용을 위하여 선박해양공학센터(KRISO)에서 실험한 물분사추진장치의 실험결과와 비교, 도시 하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제29권1호
• /
• pp.173-190
• /
• 1992

해양구조물(Offshore Platform)은 우리나라 조선소에서도 1976년이후 꾸준히 시공되어져 왔으나, 이미 체계화되어 있는 선박 건조와는 달리 이 분야에 대한 정보와 연구가 적어, 노동생산성 향상을 위한 자원계획과 일정계획 등 생산계획 기법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 해양구조물 건조과정중 모듈조립에 대한 효율적인 생산계획법을 제안하였다. 모듈은 해양구조물의 상부구조에 속하며 바다에서 설치할 때 해상 크레인의 용량제한 때문에 상부구조를 몇 개로 나눈 것이며, 성냥갑 모양이다. 모듈조립에는 구조, 의장, 도장 등 여러 직종의 작업이 동시에 이루어 져야 하고, 작업들이 상호연계되어 있어서 이 들 직종간의 간섭이 있고 한 직종의 작업지연으로 다른 직종의 작업지연을 유발시켜 공정의 흐름이 정체되어 전체공기가 지연되는 사례가 허다하다. 결국 초기의 부적합한 인원투입으로 공사의 말기에 잔업, 철야, 외주 등 집중 인원투입으로 출혈 공기만회에 임하게 된다. 이런 현상은 원천적으로 초기 생산계획시 호환성이 없는 여러 직종의 인원을 동일한 작업자로 간주하고 계획수립을 하는데 기인한다. 모듈조립 공사에 대하여 소요 인력(Manpower)에 대한 표준모델을 설정하여, 직종별 자원분배의 평준화로 최적의 인력을 투입할 수 있는 생산계획법을 제안하고, 일정 기간에 24개의 프로젝트 즉, 72개의 모듈을 처리하는 실제의 예에 대한 생산계획 시스템을 전산화하여 시험함으로써 실용성을 검증하였다. 시험결과 한 프로젝트에 대한 1)공기면에서 18개월에서 16개월로 2개월(11%) 단축, 2)투입인원면에서 총투입 300명에서 208명으로 92명(31%)절감 등을 예상할 수 있었다.

• 대한조선학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.51-61
• /
• 1989

최근(最近)의 배는 에너지 절약(節約)을 도모하기 위하여 프로펠러 회전수(回轉數)의 저속화(低速化)와 더불어 대형화(大型化)되고 있다. 이와 같은 결과(結果)로 선미관(船尾管)의 후부(後部) 베어링에는 집중하중(集中荷重)이 작용(作用)하게 되어 선박(船舶)의 운항능력(運航能力)을 상실할 정도의 대형사고(大型事故)가 일어나고 있는 예(例)가 많다. 이와 관련하여 최근(最近) 유막(油膜)을 고려한 선미관(船尾管) 베어링 해석(解析)에 관(關)한 연구(硏究)가 활발하게 이루워지고 있다. 본(本) 연구(硏究)에서는 지금까지 연구발표(硏究發表)된 유막(油膜)을 고려한 선미관(船尾管) 베어링에 대한 축(軸)의 위치(位置)를 추정(推定)하는 방법(方法)을 수정보완(修正補完)한 새로운 방법(方法)을 제시(提示)하였다. 즉 축계(軸系)에 대해서는 유한요소법(有限要素法)에 의한 삼차원(三次元) 구조해석방법(構造解析方法), 베어링 유막(油膜)은 유한요소법(有限要素法)에 의한 이차원(二次元) 유체역학해석방법(流體力學解析方法), 그리고 축계(軸系)와 베어링 유막간(油膜間)의 준정적(準靜的) 평형점(平衡點)을 구하기 위해서는 최적화(最適化) 기법(技法)이 사용된다. 본(本) 해석방법(解析方法)의 타당성(妥當性) 여부(與否)를 확인(確認)하기 위하여 Vorus 등이 사용(使用)한 시산대상선(試算對象船)에 대한 일련의 수치계산(數値計算)을 수행하고 동(同) 결과(結果)를 Vorus등의 연구 결과와 비교검토(比較檢討)하여 본 결과(結果), 비교적(比較的) 잘 일치(一致)하고 있음을 미루어 보아 본(本) 해석방법(解析方法)의 타당성(妥當性)이 확인(確認)되었다.

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

• 대한조선학회논문집
• /
• 제28권2호
• /
• pp.1-11
• /
• 1991

$C_B{\simeq}0.8,\;L/B{\simeq}5.5,\;B/d{\simeq}3.5$의 선형치수비를 특징으로 갖는 AFRAMAX형 유조선에 복합선미 선형 개념을 적용하여 선형개발을 수행하였고, 종래 유조선에 비해 매우 우수한 선형이 모형시험을 통하여 확인됨으로써 복합선미선형 개념이 비교적 광폭천흘수(廣幅淺吃水) 특성을 갖는 선형의 경우에 더욱 유력한 것임이 입증되었으며, 이러한 치수비의 선형에 적합한 늑골선의 형태도 찾을 수 있었다. 또한 본 연구에서는 일본의 'H사'에서 '90년에 개발한 동급선형을 선택하여 이론계산 및 한국해사 기술연구소에서의 도형시험에 의한 선형특성 및 성능의 비교를 수행하였으며, 그 결과 대우 선형은 종래의 "Moderate U형" 선미형상을 특징으로 하는 'H사'의 선형에 비하여 점성저항은 매우 작으면서도(형상계수 k가 0.30에서 0.75로 감소) 추진효율은 그다지 나쁘지 않아서, 만재상태나 경하상태에서 유효마력은 약10%, 전달마력은 5-6% 작은 것이 확인되었고 이론계산 결과도 이런 경향을 잘 설명해 줌을 알았다. 부수적으로, 형상계수가 통상의 것보다 매우 작은 경우에는 Froude방법 및 종래의 통계에 의한 상관 수정계수에 의한 저항시험결과의 실선화장은 실선저항을 지나치게 낮게 예측해줄 위험성이 있으므로 ITTC '78방법과 같은 형상계수의 도입이 보다 바람직한 것임을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제34권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 1997

본 연구는 실제 선박 주위의 점성 유동에 대해 RANS방정식을 사용하여 해석함으로써 그 계산 방법의 타당성 및 선형 설계에의 유효성을 입증하고, 모형선 크기에 따른 점성 유동의 영향, 즉 척도효과에 대한 기초 연구를 목적으로 하였다. 높은 레이놀즈수에서의 난류유동을 계산하기 위해 k-${\varepsilon}$ 난류모형을 채용하였으며, 물체 근처에서는 벽법칙을 사용하였다. 선체의 3차원 형상을 효과적으로 처리하기 위해 물체적합좌표계를 이용하여 실제영역에서 유도된 지배방정식을 계산영역으로 변환시켰으며, 유한체적법을 사용하여 이산화시켰다. 압력 계산은 SIMPlE법을 사용하였으며, 이산화된 식들은 TDMA를 이용한 선순법으로 해를 구하였다. 실제 계산대상 선박은 4410 TEU급 콘테이너 운반선과 50,000 DWT급 살물 운반선으로 모형선 크기와 실선 크기에 대해 점성유동을 해석하여 비교하였으며, 모형선에 대해서 저항시험, 프로펠러 면에서의 반류분포 조사 시험, 그리고 한계유선 조사시험을 수행하여 계산결과와 비교 검토하였다. 계산결과는 선미 유동장에서의 평균속도와 압력 분포에 있어서 선미 형상에 따른 효과와 척도효과를 잘 묘사하고 있다. 특히, 계산된 프로펠러 변에서의 반류분포와 선체 표변에서의 한계유선 분포는 실험과 정성적으로 잘 일치하고 있으며, 점성저항 추정에 있어서는 실험 값과 ${\pm}5%$ 이내로 예측하고 있음을 보여 주고 있어 선형 개발의 설계 도구로 활용될 수 있음을 알 수 있다.

• 대한조선학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.89-99
• /
• 1990

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.