• Structural Engineering and Mechanics
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• 제30권6호
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• pp.679-698
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• 2008

On marine vessels, delicate instruments such as navigation radars are normally mounted on ship masts. However the vibrations at the top of mast where the radar is mounted often cause serious deterioration in radar-tracking resolution. The most serious problem is caused by the rotational vibrations at the top of mast that may be due to wind loading, inertial loading from ship rolling and base excitations induced by the running propeller. This paper presents a method of semi-active vibration control using magneto-rheological (MR) dampers to reduce the rotational vibration of the mast. In the study, the classical optimal control algorithm, the independent modal space control algorithm and the double input - single output fuzzy control algorithm are employed for the vibration control. As the phenomenological model of an MR damper is highly nonlinear, which is difficult to analyse, a back- propagation neural network is trained to emulate the inverse dynamic characteristics of the MR damper in the analysis. The trained neural network gives the required voltage for each MR damper based on the displacement, velocity and control force of the MR damper quickly. Numerical simulations show that the proposed control methods can effectively suppress the rotational vibrations at the top of mast.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제27권5호
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• pp.581-587
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• 2024

The mast structure of a naval ship has a lot of expensive equipment attached and is easily exposed to strong vibration due to its structural characteristics, so it is necessary to manage vibrations well to prevent equipment failure and increase operating time. Since September 2015, the Navy has been managing the vibration of the ship's mast structure with a separate tolerance standard from the local vibration, but this standard is set at 1/2 of the vibration limits for mast-mounted equipment without any engineering basis. So the establishment of new vibration limits based on the operating conditions of naval ships is required. In this study, the mast structure vibration limits were reviewed considering the actual operating time of naval ships, and the results were compared with the standards of major overseas classification societies and the actual measurements of a ship that had mast structure vibration problems.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.638-645
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• 2020

마스트는 해군 함정에서 가장 높은 구조물로, 장거리 통신 및 레이더 가시거리(LOS, Line Of Sight) 확보를 위해 각종 통신기와 레이더 안테나들이 설치된다. 통합마스트는 레이더 반사 면적(RCS, Radar Cross Section)을 줄일 수 있어 함 생존성 향상을 기대할 수 있기 때문에 최근 미국, 유럽 등 해외에서 건조되는 함정에 적용되고 있는 비율이 늘고 있다. 본 논문에서는 해외에서 통합마스트를 적용할 경우 통신 안테나의 통합 현황 및 안테나 개발 사례를 분석하였다. 그리고 한국 해군의 운용 통신망을 분석하여 통합마스트를 적용할 경우 통신기 안테나 형태에 따른 함정 RCS 영향, 다양한 대역의 통신기 안테나의 통합마스트 통합 가능성과 고려사항을 제시하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제33권1호
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• pp.50-60
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• 2019

Recently, problems with excessive vibration of the radar masts of large bulk carriers and crude oil tankers have frequently been reported. This paper explores a design method to avoid the resonance of a radar mast installed on a large ship using various design of experiment (DOE) methods. A local vibration test was performed during an actual sea trial to determine the excitation sources of the vibration related to the resonant frequency of the radar mast. DOE methods such as the orthogonal array (OA) and Latin hypercube design (LHD) methods were used to analyze the Pareto effects on the radar mast vibration. In these DOE methods, the main vibration performances such as the natural frequency and weight of the radar mast were set as responses, while the shape and thickness of the main structural members of the radar mast were set as design factors. From the DOE-based Pareto effect results, we selected the significant structural members with the greatest influence on the vibration characteristics of the radar mast. Full factorial design (FFD) was applied to verify the Pareto effect results of the OA and LHD methods. The design of the main structural members of the radar mast to avoid resonance was reviewed, and a normal mode analysis was performed for each design using the finite element method. Based on the results of this normal mode analysis, we selected a design case that could avoid the resonance from the major excitation sources. In addition, a modal test was performed on the determined design to verify the normal mode analysis results.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.300-302
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• 2019

민간 선박은 물론 함정에서 가장 높은 구조물인 마스트는 주로 레이더와 항해등이 탑재되는 곳이다. 특히 많은 통신장비를 운용하는 해군 함정 특성상 함정 마스트에는 레이더는 물론 통신용 안테나, 항공기 유도용 TACAN 등 여러 종류의 안테나가 탑재된다. 마스트 자체의 복잡한 구조는 물론 설치된 안테나는 RCS를 크게 만드는 요인이 되기 때문에 미국, 유럽 등에서는 RCS를 줄이기 위한 마스트 기술이 개발되어 적용되고 있다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.625-630
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• 2009

본 논문에서는 함정에 탑재된 탐색 레이다의 선호 왜곡 현상에 대한 분석 및 대책에 대해 소개한다. ShipEDF 프로그램을 이용하여 탐색 레이다의 주 안테나와 함정 구조물을 전자기학적으로 모델링하고, 광선 추적 기법을 이용하여 탐색 레이다의 자유공간 및 함정 탑재 상태에서의 복사 패턴을 분석한다. 분석된 복사 패턴을 통해 탐색 레이다의 선호 왜곡 현상이 마스트의 전자파 반사로 인한 복사 패턴 왜곡에 의한 것임을 알 수 있었고, 이에 대한 대책 수립을 위해 탐색 레이다에 의한 마스트 표면 전류 분포를 분석한다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권1호
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• pp.57-67
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• 2016

As a new technical approach, an attempt was made to realize a photovoltaic system for an eco-environmental leisure ship by simultaneously actuating nine photovoltaic solar panels in association with the application of a sail-controlling system using wind energy. In this approach, the photovoltaic system consisted of a solar module, an inverter, a battery, and the relevant components, while the sail-controlling device was equipped with sail up/down and mast turning systems. The previously mentioned eco-environmental leisure ship utilizes a photovoltaic hybrid system that uses solar and wind energy as renewable energy sources. Furthermore, this research included a performance evaluation of the manufactured prototype, the acquisition of the purposed quantity values, and development of the purposed items. The significant items, including the sail up/down speed (seconds) and mast turning angle (degrees) were evaluated for a performance test. A wind direction sensitivity of 90% and maximum instant charging power of 900 W were also obtained in the process of the performance evaluation. In addition, the maximum sail time was also evaluated in order to acquire the optimum value. The performance evaluation showed that the prototype with a photovoltaic hybrid system was suitable for sailing an eco-environmental leisure ship using solar and wind energy.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.843-850
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• 2012

함정 전투체계의 운용개념 및 탐색 레이더의 운용성능을 고려하여 설계된 안테나는 반도체형 송수신기들로 구성된 능동배열안테나 시스템이다. 안테나 시스템을 구성하는 전자장비들을 배치하면, 전체 형상은 상당히 큰 크기의 박스 형태가 된다. 함정 마스트에 장착되어 기계적으로 회전하는 안테나 시스템은 가혹한 외부 환경으로부터 내부 장비를 보호하기 위해 밀폐된 하우징을 사용한다. 하우징의 외부형상을 결정할 때, 기존 설계는 강풍이 존재하더라도 정상 회전 유지가 중요한 설계 고려 요소이다. 최근에 함정의 생존성을 증대시키기 위해 저피탐 설계가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 저피탐 설계요소를 추가하여 제안된 4 가지 모델에 대해서 외부 형상 설계를 분석하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.453-460
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• 2020

본 논문에서는 함정의 합내통신, 함외통신, 방송, 전화 등의 통합통신 안테나 중 함외통신용 UHF 대역 통합통신 안테나를 통합마스트에 탑재 가능한 평면형으로 설계했다. 제안된 통합마스트 탑재용 안테나는 해군의 한국형차기구축함(KDDX)에 적용되는 통합통신용 안테나로 작전능력, 생존성 강화와 운용성과 정비성의 향상 등 '복합경사' 구조를 포함하는 최적화된 형태의 통합통신용 안테나이다. 기존 회전식 레이더와 다수의 모노폴 형태의 통신용 안테나를 마스트 외관에 불규칙한 형태로 부착된 형태에서 평판형 통합통신용 안테나를 포함하는 통합 마스트 형상으로 변경하여 레이더 반사 면적 지수(RCS)를 크게 낮추며 해외제품 대비 고이득 광대역 안테나를 개발목표로 한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.117-122
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• 2020

본 논문에서는 두 대의 X-대역 안테나를 활용한 시험을 통해 복수의 레이다가 적용되는 함정 통합마스트용 다기능위상배열 레이다의 인접 안테나 개구면 간 전자파 간섭 영향성을 확인하였다. 두 안테나는 시험을 위해 설계 된 통합마스트를 모사한 치구에 배치하였으며, 본 형상을 모델링하여 안테나 빔 조향 시 전자파 영향성을 전자파 해석 도구를 활용하여 분석하였다. 또한, 시험적 분석을 위해 6 가지 시험 시나리오를 설정하였으며, 각 시험 시나리오는 무반향 챔버에서 진행하였다. 시험 시 안테나 #1은 펄스 파형 송신 하였으며, 안테나 #2 부터 수신된 신호는 수신장치를 통해 광 데이터로 저장하여 신호를 분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 통합마스트에서 복수의 다기능 레이다를 인접하여 운용 시 전자파 간섭 영향성을 제시한다.