논문 상세보기
pp.818-824
CFRP는 경량화 소재로 각광받고 있으며, 해양산업에서도 고급요트와 특수목적 선박 등에 사용되고 있다. 전기추진체계 또한 친환경 추진 방법으로써, 요트와 소형 여객선 등의 주 추진계로 활용되고 있다. 본 연구에서는 소형선박의 선체소재와 추진계를 각각 CFRP와 전동기로 교체하였을 때의 경량화 효과를 정량적으로 비교분석하였다. 45ft GFRP 선박을 대상으로 사례연구를 수행하였으며, 선체소재를 설계원안과 동일 함침율 기준의 CFRP로 재설계하였고, 추진계는 설계원안의 동일 마력, 항해거리를 유지할 수 있도록 전동기와 배터리 시스템을 설계하였다. 연구결과 CFRP 소재는 선각을 45 % 정도 경량화 할 수 있었고, 전기추진체계는 기관부를 58% 경량화 할 수 있음을 확인하였다. 다만 전기추진체계의 경우, 디젤 추진체계의 항해거리를 확보하기 위하여 상당한 양의 배터리 팩을 필요로 하기 때문에, 현실적인 수준에서의 경량화 실효성은 없는 것으로 확인되었다.
CFRP is often used as lightweight hull material for luxury yachts or special-service ships. An electric propulsion system is also eco-friendly, and has been trialled to equip a small vessel as its main propulsion. In this study, replacing the hull materials and propulsion system with CFRP and electric motors, we made an estimate of the effect of weight reduction and compared it to the original design, for this purpose a case study was conducted on a 45-ft yacht. When redesigning structures with CFRP, we applied the reinforcement content of the carbon fiber in the same way as the original (GC = 0.4), and when changing to the electric propulsion system, we designed motors and battery packs to achieve the same performance as the original. The result showed that CFRP and the electric propulsion system could make the structural and machinery weights 45 % and 58 % lighter, respectively. However, in terms of efficiency, it was confirmed that the electric propulsion system is practically inefficient because it requires a huge amount of battery packs for the same navigation range with diesel engines.
Abstract
1. 서 론
2. 연구방법
2.1 선체 소재가 선각 중량에 미치는 영향 추정
2.2 추진체의 변경이 기관부 중량에 미치는 영향 추정
3. 사례연구 대상선박(45ft GFRP 디젤엔진 파워요트)
3.1 대상 선박의 선각 중량
3.2 대상 선박의 기관부 중량
3.3 디젤의 중량 대비 효율
4. 선체 소재의 변경(CFRP)에 따른 중량 변화
4.1 MMU-CE.45 의 주요 요목
4.2 MMU-CE.45의 선형 설계 및 구조설계
4.3 MMU-CE.45 중량 추정
4.4 소재별 선각 중량 비교
5. 추진계 변경에 따른 기관부 중량 변화
5.1 전기추진계의 기관부 중량
5.2 배터리의 중량 대비 효율
5.3 추진 시스템별 기관부 중량 비교
6. 결론 및 고찰
References
