해양탐사선의 수중 방사 소음 규제(ICES CRR 209) 대응 및 실효적인 탄소 저감(Carbon Reduction)을 위해, 본 연구는 336 GT급 기계식 추진 기준선을 모델로 수소 연료전지 하이브리드 선박 대체 건조를 위한 공간 배치 최적화와 역학적 타당성을 검증하였다. 상사 법칙을 적용해 요구 선속을 12 kn로 하향하고, 단기 거점 연계 운항(Hub-and-Spoke)을 새로운 DRM으로 수립하여 1일 수소 요구량을 397 kg 으로 최적화함으로써 20 ft 저장 모듈 1기 탑재를 실현하였다. 특히 IGF Code 준수와 시야 확보를 위해 선수 좌현에 편심 배치된 15 ton 수 소 저장 모듈의 횡경사 문제를 해결하고자 비대칭 하중 상쇄(Asymmetric Load Compensation) 방법론을 제안하였다. 중량-모멘트 해석 결과, 고정 평형수 없이 TCG를 +0.009 m로 수렴시켜 완벽한 수평 상태(Zero-Heel)를 달성했으며, VCG 상승폭을 0.172 m로 억제하고 선미 트림 (Trim by Stern)을 구현해 선박의 예비 부력과 복원성을 성공적으로 방어하였다. 결론적으로 본 연구는 기존선 규모 제약 속에서도 완전한 무탄소 선박으로 나아가기 위한 브릿지 기술(Bridge Technology)로서, 수소 하이브리드 관공선 대체 건조의 역학적 실현 가능성을 입증하 였다.

To address ICES CRR(International Council for the Exploration of the Sea Cooperative Research Report) 209 and practical carbon-reduction goals, this study validates the spatial optimization and mechanical feasibility of replacing a 336 GT mechanical-propulsion baseline ship with a hydrogen fuel cell hybrid system. By applying affinity laws to lower the speed to 12 kn and establishing a Hub-and-Spoke mission profile, the daily hydrogen requirement was optimized to 397 kg, accommodating a single 20 ft (381 bar) storage module. To comply with IGF Code safety distances, a 15 ton hydrogen module was positioned off-center on the forward portside, and the resulting stability issues were resolved through an Asymmetric Load Compensation method. Weight-moment analysis confirmed a TCG of +0.009 m (Zero-Heel) without additional solid ballast and restricted the VCG rise to 0.172 m, ensuring vessel stability. These results verify the mechanical feasibility of hydrogen-hybrid replacement newbuilding within the constraints of existing vessel dimensions, serving as a crucial bridge technology toward future zero-emission maritime operations.

요 약
Abstract
1. 서 론
    1.1 연구의 배경 및 필요성
    1.2 기존 하이브리드 설계의 한계점
    1.3 차세대 신조선 설계 패러다임 제안 및 연구 목적
2. 해양탐사선의 운항 특성 고찰 및 수중 방사 소음규제 분석
    2.1 해양탐사선의 운항 프로파일 및 이원화 운용의 당위성
    2.2 기계식 추진계통의 정지 관측 한계와 전력 비효율성
    2.3 수중 방사 소음 규제(ICES CRR 209) 분석 및 전전기추진의 필요성
3. 차세대 하이브리드 추진 시스템 및 공간 최적화설계
    3.1 상사법칙 기반 선속 하향 및 기체수소 탑재량 최적화
    3.2 전전기추진 전환 및 전력망 최적화
    3.3 수소 저장 시스템의 편심 종방향 배치 및 작업 시야 확보
4. 전동화 개조에 따른 3차원 중량 분포 해석 및비대칭 하중 상쇄 검증
    4.1 상부 편심 하중의 역학적 한계 및 장비 철거를 통한밸런싱 초기 조건 확보
    4.2 중량-모멘트 증감법을 활용한 3차원 비대칭 하중 상쇄
5. 결 론
References

• 이민구(국립한국해양대학교 해사대학 박사과정) | Min-Gu Lee (PhD Candidate, Division of Marine Information Technology, Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea)
• 박상균(국립한국해양대학교 해사대학 교수) | Sang-Kyun Park (Professor, Division of Maritime AI & Cyber Security, Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea) Corresponding author