일반적으로 수중함은 대부분의 운항 조건이 수중조건이기 때문에, 수중에서 운항 성능이 최적화될 수 있도록 설계된다. 하지만 수중함은 작전에 따라 다양한 운항 조건이 요구되고, 입/출항 시 수상 조건을 무조건 만나기 때문에 수상 조건에서의 운항성능도 중요한 설계 인자로 다뤄져야 한다. 상선 및 부유체의 내항 성능 해석을 위해 대부분의 조선업계에서는 포텐셜 코드를 이용하여 수치해석을 수 행하고 있으며, 실제 프로젝트에 널리 적용하고 있다. 하지만 수중함의 내항 성능 해석을 위해 포텐셜 코드를 적용할 경우 수중조건에서 는 수치해석이 가능하나, 수상 조건에서는 수치해석의 정확도가 현저히 떨어지는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 Computational Fluid Dynamics(CFD)를 이용하여 수중함의 수상 조건에서의 내항 성능 해석 정확도를 개선하고자 했으며, 실제 수중함의 작전 상황을 고려하여 함속 변화에 따른 내항 성능 특성을 분석하였다. CFD 계산 결과를 통해 수중함의 전진 속도에 따라 파랑의 조우 주파수가 바뀌고 공진 영역이 변화함을 확인할 수 있었고, 이는 수중함의 수상 조건 운항 시 함속의 변화에 따른 내항성능 특성을 잘 이해하는 것이 중요함을 보여준다.

Submarines are typically designed to optimize their underwater operational performance, because most operating conditions are underwater. However, performance under free surface conditions must also be considered as an important design factor because port arrival and departure are unavoidable, and submarines must deal with a variety of scenarios to complete operational missions. Most shipbuilding industries use potential codes for numerical analysis to assess the seakeeping performance of commercial ships and floating structure, which are widely used in actual projects. In the case of a submarine, numerical analysis is possible underwater when using the potential code to analyze seakeeping performance, however the accuracy of the numerical results significantly decreases under free surface conditions. This study used computational fluid dynamics (CFD) to improve the accuracy of a submarine’s seakeeping performance analysis under free surface conditions. The analysis also considered the seakeeping characteristics of the vessel at various speeds. The CFD results revealed that the wave encounter frequency changed with the submarine’s forward speed, and the resonance shifted accordingly. These results show the importance of understanding seakeeping characteristics with respect to vessel speed under free surface conditions.

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 기존 연구 및 연구 동향
3. 대상 선형
4. 수치해석 기법
    4.1 지배방정식 및 수치 기법
    4.2 경계조건 및 계산영역
5. 함속에 따른 내항성능 해석
    5.1 해석 조건
    5.2 해석 결과
6. 결 론
References

• 정두진(한화오션(주) 기본성능연구센터 책임연구원) | Doojin Jung (Principal Researcher, Performance Innovation R&D Center, Hanwha Ocean, 04527, Seoul, Korea 요) Corresponding author