국제해사기구에서는 선박에서 배출되는 질소산화물 및 이산화탄소 등에 관한 환경규제를 꾸준하게 강화하고 있다. 이에 친환 경 요소를 바탕으로 하는 전기추진시스템의 수요가 증가하고 다양한 선박에 적용되며 연구개발이 꾸준하게 진행되고 있다. 전기추진시스 템은 신뢰성을 높이고 선내 배치를 용이하게 하기 위한 이중화 구성이 주로 채택되며 실제 장비나 공간을 가상 세계에 쌍둥이처럼 구현 하고 현실 세계의 정보와 데이터를 가상 세계와 통합하여 실제 환경에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 결과를 미리 예측할 수 있는 디지털트윈 기술의 접목을 통하여 전기추진시스템의 안전성 확보를 위한 연구 또한 매우 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 전기추진선박의 디지털트윈 기술개발을 위한 전력관리시스템 이중화에 대한 검증을 FMEA를 바탕으로 분석 후 선급에서 제시하는 이중화 FMEA 기준을 바탕으로 실제 선박 운항 조건에서 전력관리시스템의 단일 장비 고장의 일차 피해와 이차 피해 및 전체 시스템의 영향을 분석하여 추가 피해를 방지하기 위한 보상기능으로 전력관리시스템의 역할과 알고리즘을 제안하였으며 실제 테스트를 통해 추진력 보존이 개선되었음을 검증하였다.

The International Maritime Organization has steadily strengthened environmental regulations on nitrogen oxides and carbon dioxide emitted from marine vessels. Consequently, the demand for electric propulsion vessels based on eco-friendly elements has increased. To this end, research and development has been steadily conducted for various vessels. In electric propulsion systems, a redundancy configuration is typically adopted to increase reliability and facilitate the onboard arrangement. Furthermore, studies have been actively conducted to ensure the safety of electric propulsion systems through the combination with digital twin technology. A digital twin can be used to predict outcomes in advance by implementing real-world equipment or space in a virtual world like twins, integrating real-world information and data with the virtual world, and performing computer simulations of situations that can occur in a real environment. In this study, we perform failure modes and effects analysis (FMEA) to validate the electric power management system (PMS) redundancy scheme for the digital twin technology development of electric propulsion vessels. Then, we propose the role and algorithm of PMS as a compensation function for preventing primary and secondary damages caused by a single equipment failure of the PMS and preventing additional damages by analyzing the impact on the entire system under real vessel operating conditions based on the redundancy FMEA suggested for the ship classification and certification. We verified the improvement in propulsion conservation through tests.

1. Introduction
2. FMEA of Vessel
    2.1 Concept of FMEA
    2.2 FMEA of Vessels
3. Redundancy System of Vessels and FMEA
    3.1 Redundancy System of Vessels and Class Requiredfor Ship Classification and Certification
    3.2 FMEA for Vessels with Redundancy System
4. FMEA for PMS of Electric Propulsion Vessels
    4.1 PMS of Electric Propulsion Vessel
    4.2 FMEA for PMS Redundancy
5. Improvement After FMEA for PMS of ElectricPropulsion Vessels based on Actual Operation
    5.1 Improvement After FMEA for Overload PreventionFunction of PMS
    5.2 Improvement After FMEA in the Event of GeneratorPre-warning in High-load Operating Condition
    5.3 Improvement After FMEA in the Event of GeneratorFailure without Pre-warning
6. Conclusion

• 윤경국(한국해양대학교 기관시스템공학부 교수) | Kyoungkuk Yoon (Professor, Division of Marine System Engineering, Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea)
• 김종수(한국해양대학교 기관시스템공학부 교수) | Jongsu Kim (Professor, Division of Marine System Engineering, Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea) Corresponding author