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pp.78-85
자율운항선박은 인적 개입 없이 운항되는 특성상, 추진력 전달계통과 같은 핵심 기계장치의 상태를 실시간으로 감시하고 이상 징후를 조기에 식별할 수 있는 고장진단 및 예지 기술이 필수적이다. 특히 추진축계는 주기관과 프로펠러를 연결하는 구조로서 자율운항 성능과 안전성에 직접적인 영향을 미치는 핵심 계통이므로, 고장의 전개 경로와 주요 취약 지점을 체계적으로 규명하는 구조 기반 위험 성 평가가 요구된다. 본 연구에서는 선행연구를 통해 수행된 추진축계에 대한 FMEA(failure modes and effects analysis) 결과를 기반으로, 정 상 사상(top event)으로 ‘프로펠러 파손’과 ‘추진력 상실’을 정의하고, 이를 중심으로 FTA(fault tree analysis)를 구성하였다. 각 고장 경로는 베어링 열화, 윤활 상태 저하, 체결력 약화, 반복 및 충격 하중과 같은 주요 인자를 중심으로 계층적으로 구조화되었으며, 복합적인 기계· 환경적 요인의 상호작용에 의해 고장이 전개됨을 구조적으로 확인하였다. 또한 FTA 분석 결과를 바탕으로 실제 자율운항 환경에 적용 가 능한 네 가지 고장진단 실험 시나리오(베어링 마모, 윤활유 부족, 반복 충격, 체결 불량)를 도출하였다. 각 시나리오는 무선 축계시스템의 센서 데이터를 활용하여 동역학적 징후를 실험적으로 관찰할 수 있도록 설계되었다. 본 연구는 FMEA–FTA 연계 분석을 기반으로 고장 구조 해석과 진단 시나리오 설계 간의 연계성을 제시한 것으로, 자율운항 추진계의 상태 기반 유지보수 및 예지정비 기술 개발에 실질적 인 기초자료로 활용될 수 있다.
Because maritime autonomous surface ships operate without human intervention, real-time monitoring and early detection of anomalies in their critical mechanical systems such as propulsion shafting is essential. The propulsion shafting system, which connects the main engine to the propeller, is a key structural component that directly affects the vessel’s propulsion performance and operational safety. Therefore, a structural risk-assessment framework that systematically identifies the potential failure propagation paths and critical weak points is required. This study uses failure modes identified from FMEA studies on marine propulsion shafting systems to construct an FTA framework, focusing on two key events: loss of propulsion and propeller failure. The failure pathways are hierarchically structured based on key contributing factors such as bearing degradation, lubricant deterioration, reduced fastening force, and repetitive or impact loading. The analysis reveals that failure progression occurs not through isolated causes but through complex interactions among multiple mechanical and environmental factors. Four diagnostic test scenarios applicable to autonomous ship environments, namely, bearing wear, lubrication starvation, repeated shock, and loose fastening, were developed based on the FTA results. Each scenario was designed to allow observation of dynamic response indicators using sensor data from a wireless shafting system. This study uses the FMEA –FTA approach to present an integrated framework linking structural fault analysis with scenario-based diagnostic design. It provides practical groundwork for the development of condition-based maintenance and prognostics and health management strategies for autonomous propulsion systems.
Abstract
1. 서 론
2. 연구 대상 및 방법론
2.1 연구 대상
2.2 연구 절차
3. 연구 결과 및 고찰
3.1 선행연구(FMEA) 분석 결과에 따른 top event 정의
3.2 FTA 수행 및 고장 시나리오 도출 결과
3.3 고찰
4. 결 론
사 사
References
