본 논문에서는 컨테이너선의 선형 최적 설계 자동화와 관련하여 연구한 내용과 결과를 정리하였다. 컨테이너선은 일반적으로 프루우드 수 0.26 근처에서 운항하는 선박으로 이 속도에서 운항하는 선박 전용 선형 최적 설계 자동화를 구현하기 위하여 최적화 알고리 즘, 선형 변경 알고리즘, 선박 성능 예측 알고리즘, 자동화 알고리즘 그리고 반복적 계산 기법을 적용하여 컨테이너선의 선형 최적 설계 자동화가 가능한 수치해석 컴퓨터 프로그램을 개발하였으며, HOTCONTAINER라고 명명하였다. 본 연구에서는 선형 최적 설계를 위한 설 계 변수의 적절한 선정을 위하여 민감도 분석 알고리즘을 개발하여 적용하였다. 개발된 선형 최적 설계 자동화 알고리즘의 신뢰성과 실 선 적용성을 파악하기 위하여 세계적으로 다양한 연구가 진행된 컨테이너 선박인 KCS 선박을 대상 선박으로 하여 선형 최적 설계 자동 화 수치해석을 수행하여 그 결과물로써 최적 선박을 도출하고, 대상 선박과 최적 선박의 조파저항과 파계 그리고 파고를 비교하였다. 결 론적으로 최적 선박이 대상 선박과 비교하여 조파저항이 47.63% 감소한 것을 볼 수 있었으며, 배수량과 접수 표면적은 각각 0.50%, 0.39% 감소한 것을 볼 수 있었다.

본 연구에서는 전장이 400m인 24,000TEU급 컨테이너선박을 대상으로 선박 내 빌지펌핑의 성능에 대한 케이스 스터디를 수행하 였다. 본 연구의 대상인 24,000TEU급 컨테이너선박의 빌지시스템의 경우 선급의 규칙에 맞게 설계되었지만, 선박 내 설치되어 있는 빌지펌 프의 정격유량 및 최대유량 조건에서도 SOLAS Reg.II-1/35-1의 2 m/s 요건을 만족시키지 못하였다. 특히 1번 ~ 4번 화물창에 대해, 해수로 가득차 있다고 가정한 상태에서 해수를 모두 배출하는 동안에 빌지 주관에서의 평균유속을 계산할 결과, 2번 화물창, 3번 화물창 및 4번 화물창은 평균유속이 2 m/s 미만으로 기준에 적합하지 않은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 2번, 3번 및 4번 화물창의 150A 빌지 지관을 200A 배관으로 교체하여 계산을 수행하였으며, 그 결과 화물창 내의 해수를 모두 배출하는 동안의 빌지 주관에서의 해 수평균유속이 각각 2.479m/s , 2.476,m/s 및 2.459m/s 로 기준을 만족시키는 것을 알 수 있었다.

전세계적으로 컨테이너선은 대형화되고 있으며, 2005년 9,200 TEU에 불과하였던 컨테이너선의 크기가 최근에는 24,000 TEU 급으로 확대되었다. 컨테이너선의 대형화와 함께 우리나라에서도 대형 컨테이너선들의 입·출항이 잦아지고 있어 안전 통항에 대한 검토의 필요성이 강조되고 있다. 이에 본 연구에서는 24,000 TEU 컨테이너선을 대상 선박으로 우리나라의 항만 및 어항 설계 기준에 따라 부산신항 및 부산신항 입항을 위해 통과해야 하는 가덕수로에서의 UKC를 산출하였다. 또한 UKC 기준을 충족하면서 항해 가능한 최대속력을 다양한 squat 식을 활용하여 구하였고, 이 결과를 현재의 속력제한 기준과 비교하였다. 연구결과 부산신항에는 흘수대비 10 % 여유수심을 요구하며 이를 만족하는 squat값은 0.95 m였으며, 가능한 최대속력은 11 kts였다. 가덕수로에서는 흘수대비 15 % 여유 수심을 요구하며 이를 만족하는 squat값은 1.78 m였으며, 가능한 최대속력은 15 kts였다. 부산신항에서는 계산결과인 11 kts보다 제한속력이 12 kts로 높게 설정되어 있어 안전측면에서 재고려가 필요하며, 가덕수로에서는 계산결과인 15 kts보다 제한속력이 12 kts로 낮게 설 정되어 있으므로 원활한 통항을 위하여 필요시 속력제한 규정을 높이는 것을 고려해 볼 수 있다. 본 연구는 제한된 요소만을 고려하여 UKC 및 항해 가능한 속력을 산출한 한계를 가지고 있으나 이 연구를 토대로 추가연구가 진행된다면 정확한 UKC 및 안전속력을 제한할 수 있을 것으로 판단된다.

The decrease in under keel clearance (UKC) due to the increase of draft that occurs during advancing and turning of very large vessels of different types was analyzed based on computational fluid dynamics (CFD). The trim change in the Duisburg test case (DTC) container ship was much smaller than that of the KRISO very large crude oil carrier 2 (KVLCC2). The sinkage of both ships increased gradually as the water depth became shallower. The amount of sinkage change in DTC was greater than that in KVLCC2. The maximum heel angle was much larger for DTC than for KVLCC2. Both ships showed outward heel angles up to medium-deep water. However, when the water depth became shallow, an inward heel was generated by the shallow water effect. The inward heel increased rapidly in very shallow water. For DTC, the reduction ratio was very large at very shallow water. DTC appeared to be larger than KVLCC2 in terms of the decreased UKC because of shallow water in advancing and turning. In this study, a new result was derived showing that a ship turning in a steady state due to the influence of shallow water can incline inward, which is the turning direction.

거친 해상 조건에서 운항하는 선박은 파도와의 상대운동으로 인해 슬래밍 하중에 노출된다. 특히 선수가 자유수면으로 입수하는 과정에서 선체부는 일시적으로 큰 슬래밍 충격하중을 받게된다. 일반적으로 대형 컨테이너선박의 경우, 큰 플레어를 가지는 특징이 있으며, 이로 인해 플레어 슬래밍 충격하중으로 인한 구조적 손상이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 슬래밍 수치시뮬레이션을 위해 먼저 신뢰할 만한 실험결과와의 비교검증을 수행하였으며, 선수 및 사파에서 선수플레어 슬래밍 하중을 추정하였다. 그 결과 슬래밍 하중이 발생 되는 위치는 0.975st이며, 최대 충격 하중은 선수파 조건에서 약 475kPa임을 확인하였다.

지속적인 선박 대형화와 지구온난화로 인한 해수면 상승으로 항만 내 위험이 증가함에 따라 부두의 마루높이 기준은 상향되는 것이 미래지향적이다. 본 연구에서는 선박 대형화로 인해 풍압면적이 커지므로 마루높이 상향이 필요할 것으로 판단되는 크루즈선과 컨테이너선을 선정하고, 마루높이 상승에 따른 대상부두를 모델링하여 계류 및 동요 안전성을 평가하였다. GT 10만톤급 크루즈선은 풍향이 접안 현 선수방향 45°일 때 풍속 30 kts, H₁조건에서 계류삭 허용파단력이 초과하였다. 또한 부두와 계류삭의 앙각은 마루높이 H₂에서 권고값을 초과하는 것으로 분석되어 최저 마루높이 기준을 H₃로 조정할 필요가 있는 것으로 분석되었다. DWT 10만톤급 컨테이너선은 풍향이 접안현 정횡일 때 마루높이 H₁에서 Sway 운동의 한계값을 초과하는 것으로 분석되어 최저 마루높이 기준을 H₂로 조정할 필요 있는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 선박 특성을 반영한 부두 마루높이 기준을 제안하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

The study performs a risk analysis on container ship accidents using accident data collected over the six years from 2006 to 2011, presents the resulting risk level, and suggests three risk mitigation measures to reduce the overall risk, for the safer operation of container ships. More specifically, starting from the initial accident of collision, we developed 13 different accident scenarios using event tree analysis based on which the overall risk level was obtained and presented as a FN curve. Since diverse human factors are the main cause of most of the ship accidents, our study focuses on the effect of reducing human causes on the resulting risk level. For the research we considered the injuries for the calculation of fatality with the help of MAIS. The results show that collision was the main type of accident, accounting for 62 % of all accidents, and the measures employed were proven to be effective in the sense that the risk level was much lowered and the average number of fatalities was also reduced. With more data accumulated, more precise risk level will be calculated with which the practical risk mitigating measures will be also developed. For future study, economic loss and environmental damage as consequences need to be considered.

18,000 TEU 급 대형 컨테이너 운반선의 그린쉽 설계에 관한 연구로 기본설계와 에너지 효율 향상 관점에서 선형 최적화 과정을 4단계로 나누어 체계적으로 연구를 수행하였다. 첫째, 환경적 측면 및 법규 등을 고려하여 대형 컨테이너 운반선의 경제성 평가를 수행하였다. 둘째, 기본설계 및 성능 관점에서 단축선형과 쌍축선형의 특징을 조사하였다. 셋째, 설계 흘수 및 속도에서 저항과 추진 성능을 향상시키기 위한 단축 및 쌍축선의 선형 최적화를 CFD와 모형시험을 통해 수행하였으며 최적 선형의 성능 향상을 확인하였다. 마지막으로 실제 운항조건을 고려한 추정된 운항 흘수와 속도에서 CFD를 통해 최적화된 최종 선형을 제시하였다. 본 연구를 통해서 대형컨테이너 운반선의 그린쉽 설계를 위해 고려해야 할 사항을 살펴보았고 그에 따른 선형 최적화를 수행하였으며 설계 흘수와 실제 운항조건 및 연료 소모량을 고려한 총 에너지 효율식을 이용하여 최적화된 단축 및 상축 선형의 에너지 효율 개선을 확인하였다.

This experimental study was performed to investigate wake flow and unsteady flow characteristics using a model for actual shape of a wind breaker and visualization of flow through the particle image velocimetry. Three control angle of flap were selected and instantaneous velocity distributions and flow characteristics were experimently investigated. It is found that as the control angle increases, the flows are characterized by the appearance of the growth of recirculation region.

국제해사기구(IMO)에서는 해양 환경보호를 위해 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX), 이산화탄소(CO2) 등의 선박 배기가스 배출 규제를 강화하고 있으며, 특히 미국, 유럽을 중심으로 배출가스통제구역(Emission Control Area, ECA)을 설정하여 운용하고 있다. 이러한 환경 규제의 대응방법으로서 친환경·고효율 선박에 대한 요구가 커지면서 배출가스를 줄일 수 있는 전기추진시스템 관련 연구 및 기술에 대한 관심이 늘어나고 있다. 컨테이너선과 같은 상선은 경제속도 운항의 이유로 전기추진시스템의 적용대상에서 벗어나 있었으나, 앞으로 배기가스 배출 규제가 강화되고 4차 산업혁명 기술로 대표되는 빅데이터, IoT 기술을 적용한 자동화 시스템이 선박에 적용되기 위해서는 모니터링 및 제어가 쉬운 전기추진시스템이 필요할 것으로 전망된다. 따라서 본 논문에서는 6,800TEU 컨테이너 선박을 대상으로 전기추진시스템을 적용하기 위해서 기존 컨테이너 선박의 부하분석을 통해 부하분석 기반의 발전기 및 배터리 용량 설계를 목표로 연구를 진행하였다. 부하분석기반으로 설계된 시스템은 배터리를 이용한 부하분배제어를 통해 발전기가 높은 효율구간에서 운용할 수 있다는 장점이 있다.

This study determined the ship replacement life expectancy from an economic perspective. There are many ambiguities in the cost for calculation of economic lifespan, and these were expressed as fuzzy numbers. Also, a fuzzy cost model using fuzzy numbers was developed and suggested as a more practical analysis method than the existing cost model. And the suggested fuzzy model was used to determine the economic lifespan for various types of container ships. As the result, Without fuzziness, the economic lifespan of 5000 TEU Ships was found to be 19 years. it was found that the greater the container ship, the greater the economic lifespan was.

최근 컨테이너 선박은 조선 기술의 발달과 세계 경제교역 규모의 급속한 증가에 따라 대형화, 고속화가 빠르게 진행되고 있다. 이에 머지않아 15,000TEU급 컨테이너 선박의 등장이 예상되고 있다. 동북아시아에서는 경제의 글로벌화에 따른 급격한 물류환경 변화에 대응하여 물류 주도권 확보를 위한 물류거점화 경쟁이 치열하게 전개되고 있다. 이에 따라 주요항만에서는 대형 선사를 유치하기 위한 치열한 경쟁을 하고 있다. 이를 위해 본선작업을 신속하고 정확하게 처리하기 위한 노력이 절실히 필요하며 지금까지의 본선계획 시스템은 획기적으로 개선되어야 할 것이다. 그리하여 본 논문에서는 이러한 기존 본선작업의 개선을 위하여 다수의 플래너를 이용한 양?적하 작업계획을 수행하여 보다 신속하고 정확하게 하며, 플래너(Planner)간의 정보공유로 작업계획의 품질을 보다 향상시킬 수 있는 다중분산 본선작업 계획 시스템을 제안한다. 그리고 이의 효율성을 검증하기 위해 아레나(ARENA)를 통한 시뮬레이션을 수행하고자 한다.