간행물
해양환경안전학회지 KCI 등재 Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety
- 발행기관 해양환경안전학회
- 자료유형 학술지
- 간기 연7회
- ISSN 1229-3431 (Print)2287-3341 (Online)
- 수록기간 1995 ~ 2024
- 주제분류 농수해양 > 해상운송학 농수해양 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 559DDC 629
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Vol.29 No.6 (2023년 10월) 20건
1.
2023.10
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본 연구는 2003년부터 2022년까지 동해 남서부 해역에서 초미소(0.2-2 ㎛) 식물플랑크톤의 군집, 표층 수온 상승, 그리고 무기 영양염 간의 복잡한 상호작용을 다루었다. 동해에서 관측된 표층 수온의 상승 추세는 전 지구규모의 수온 상승과 일치하며, 여름에는 최 대 온도가 나타나지만 봄에는 최소 온도를 보여 일반적인 온대해역의 계절적 수온 변동과는 다른 양상을 보였다. 표층 무기 영양염의 농 도는 겨울에 증가하며 봄을 거치면서 서서히 감소하는 계절적 변동성을 나타냈다. 식물플랑크톤의 생물량을 대표하는 표층 총 chlorophyll-a 농도는 온대 해역의 전형적인 쌍봉분포(bimodal distribution) 양상을 보였다. 연구 기간 동안 초미소 식물플랑크톤의 기여도는 연평균 0.5%씩 지속적으로 증가하였으나, 총 chlorophyll-a 농도는 약한 감소 추세를 보였다. 초미소 식물플랑크톤의 기여도와 영양염 간에 는 강한 상관관계가 나타났으며, 이는 이러한 변동이 식물플랑크톤의 크기별 영양염의 가용성과 밀접하게 연관되어 있음을 의미한다. 이 러한 분석 결과는 해양 생태계의 변화 조건에서 식물플랑크톤이 어떻게 반응할는지 예측 가능하게 하므로, 생태학적으로 중요한 의미를 갖는다.
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2.
2023.10
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인공위성은 최첨단 기술로써 시공간적 관측제약이 적어 해양 사고에 효과적 대응과 해양 변동 특성 분석 등으로 각국의 국가 기관들이 위성 정보를 활용하고 있다. 하지만 고해상도 위성 관측 기반 해수면 온도 자료(Operational Sea Surface Temperature and Sea Ice Analysis, OSTIA)는 위성의 기기적, 또는 지리적 오류와 구름으로 인해 낮게 관측되거나 공백으로 처리되며 이를 복원하기까지 수 시간이 소요된다. 본 연구는 최신 딥러닝 기반 알고리즘인 LaMa 기법을 활용하여 결측된 OSTIA 자료를 복원하고, 그 성능을 기존에 이용되어 온 세 가지 영상처리 기법들의 성능과 비교하여 평가하였다. 결정계수(R²)와 평균절대오차(MAE) 값을 이용하여 각 기법의 위성 영상 복원 성 능을 평가한 결과, LaMa 알고리즘을 적용하였을 때의 R²과 MAE 값이 각각 0.9 이상, 0.5℃ 이하로, 기존에 사용되어 온 쌍 선형보간법, 쌍 삼차보간법, DeepFill v1 기법을 적용한 것보다 더 우수한 성능을 보였다. 향후에는 현업 위성 자료 제공 시스템에 LaMa 기법을 적용하여 그 가능성을 평가해 보고자 한다.
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3.
2023.10
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기후변화 영향으로 이상고수온, 태풍, 홍수, 가뭄 등 재난 및 안전 관리기술은 지속적으로 고도화를 요구받고 있으며, 특히 해 수면 온도는 한반도 주변에서 발생되는 여름철 적조 발생과 동해안 냉수대 출현, 소멸 등에 영향을 신속하게 분석할 수 있는 중요한 인자 이다. 따라서, 본 연구에서는 해수면 온도 자료를 해양 이상현상 및 연구에 적극 활용되기 위해 통계적 방법과 딥러닝 알고리즘을 적용하 여 예측성능을 평가하였다. 예측에 사용된 해수면 수온자료는 흑산도 조위관측소의 2018년부터 2022년까지 자료이며, 기존 통계적 ARIMA 방법과 Long Short-Term Memory(LSTM), Gated Recurrent Unit(GRU)을 사용하였고, LSTM의 성능을 더욱 향상할 수 있는 Sequence-to-Sequence(s2s) 구조에 Attention 기법을 추가한 Attention Long Short-Term Memory (LSTM)기법을 사용하여 예측 성능 평가를 진행하 였다. 평가 결과 Attention LSTM 모델이 타 모델과 비교하여 더 좋은 성능을 보였으며, Hyper parameter 튜닝을 통해 해수면 수온 성능을 개 선할 수 있었다.
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4.
2023.10
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한반도 중부 서해안의 곰소만에서 조하대의 수심측량과 갯벌의 고도측량을 통해 곰소만의 해저지형을 조사하였다. 곰소만 은 80%의 갯벌과 20%의 조하대로 구성되며, 만의 중앙부를 가르는 주진천 하구수로에 의해 외만과 내만으로 나뉜다. 외만 갯벌은 조 류로가 거의 없고, 지형단면이 위로 오목하며, 쉐니어와 조간대사주가 발달하는 특징을 보여 파랑의 영향을 받는 경사가 완만한 침식 해빈의 모습과 유사하다. 내만 갯벌은 고도가 높아 상부갯벌과 중부갯벌이 넓고, 조류로 시스템이 잘 발달하며, 조류로 사이의 지형단 면이 위로 볼록한 특징을 보여 조석과 조류로 작용이 활발한 퇴적 우세 환경임을 나타낸다. 곰소만 갯벌에서 1981년과 2018년 사이의 등수심선 변화를 조사하여 갯벌환경의 수평적 이동을 분석한 결과, 곰소만 갯벌환경이 점차 내만 쪽(육지 방향)으로 후퇴한 것으로 나 타났다. 곰소만의 수심 변화가 침식 및 퇴적에 따른 해저의 고도 변화와 해수면 변화(1.49mm/y)에 기인한 것으로 가정하고 곰소만의 침·퇴적 특성을 분석한 결과, 지난 37년(1981-2018) 동안 외만에서는 평균 1cm가 침식되었고(0mm/y), 내만에서는 평균 50cm가 퇴적되었 다(14mm/y). 특히 작은 침식이 일어난 외만 갯벌에서는 상부갯벌이 크게 침식되었는데, 이곳 해안을 모니터링한 사진들은 외만의 상부 갯벌 침식이 대부분 1999년을 전후로 몇 년 사이(1997-2002)에 발생하였고, 주로 해안사구와 고조선해빈의 침식에 의해 이루어졌음을 보여주었다.
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5.
2023.10
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새만금 호의 수질 개선을 위하여 국가에서 해수 유통을 증가시킴에 따라 해수 유통 빈도 증가로 인한 새만금 호 내 염분과 저 층수 교환 변화를 알아보기 위하여, EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모델을 이용하였다. 갑문 개폐 횟수를 하루 1회에서 2회로 증 가했을 때, 새만금 호 내부 수위는 최대 약 0.7 m 상승하였다. 염분은 서측 방조제 근방에서 2.12 psu 증가하였으며, 담수 유입 부근에서는 1.18 psu 감소하였다. 입자추적을 이용하여 저층수 교환 정도 분석한 결과, 수심 5m 이하 입자 잔류율은 Case 2(1일 2회 개방)에서 Case 1(1 일 1회 개방)에 비해 2.52% 감소한 것으로 나타났다. 이는 수문 개폐 횟수를 증가시켰을 때, 저층수 교환이 더 활발해 질 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 해수 유통 증가에 따른 염분 및 저층수 교환 증가로 새만금 호의 수질 개선이 될 수 있다고 판단된다.
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6.
2023.10
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남강댐 하류역에 위치한 사천만, 진주만, 강진만에서 가화천 방류에 따른 담수 배제의 분배 특성을 평가하기 위하여 입자추적 수치실험을 실험하였다. 가화천을 통해 3개의 방류조건(무방류, 강우시 방류, 홍수시 방류)에서 입자 1000개를 투여하여 노량수도, 대방수 도, 창선해협으로 빠져나가는 입자의 수를 비교하였다. 가화천을 통한 방류량이 늘어날수록 노량수도로의 입자 분배율이 증가하고, 대방 수도로의 분배율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 평소에는 가화천 하류에 위치한 물질의 약 95%가 대방수도를 통해 빠져나가다 가, 강우에 의해 남강댐의 방류량이 증가하면서 노량수도로의 분배율이 증가하며, 홍수시에는 노량수도로의 입자 분배율이 45.5% 까지 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
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7.
2023.10
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조류의 이상증식을 일으키는 새만금호 부영양화를 평가하기 위해 Carlson 지수를 적용하였다. 연구를 위해 2021년 월별로 새만 금호내 총 7개 정점에서 수질조사를 실시하였다. Chl.a의 농도는 동계에는 만경수계가 약간 높았고, 춘계와 하계에는 동진수계가 약간 높 게 나타났으나, 일부 시기를 제외하고는 전체적으로 호소 수질환경기준 3등급과 비슷하거나 낮은 농도를 나타내었다. COD는 만경수계와 동진수계 모두 하계와 추계에 호소 수질환경기준 4등급과 유사하거나 상회하는 수질을 나타내었다. TOC는 모든 지점에서 3등급 이내의 수질을 보였다. 총인 농도는 호수 수질환경기준 4등급을 초과하였고, 월별로는 1월과 강우 후 8월에 높게 나타났다. 수질인자간의 상관성 분석에서 염분 농도에 대한 유기물, 총인, 총질소의 상관성이 상대적으로 높게 나타나 배수갑문을 통한 해수유입과 상류 하천을 통한 담 수 유입에 의한 담수역, 기수역, 해수역의 수질 특징을 반영하고 있었다. 영양상태지수에 의한 새만금호의 부영양화 변동 특성을 보면, Chl.a와 SD, TN의 지수에서 부영양화 초기 단계의 수질을 보였으며, TP 지수의 경우 심각한 부영양화 상태를 나타내고 있었다. 수질인자 간 부영양화 지수의 크기는 모든 수계에서 TSI(TP) > TSI(TN) > TSI(SD) > TSI(CHL)의 순으로 나타났다. TSI(CHL)에 대한 TSI(TP) 및 TSI(SD)와의 편차를 2차원 평면으로 나타낸 사분면 분석 결과를 보면, 조류 성장에 대한 총인이 영향에서는 모든 수계에서 대부분의 총인 (TP)에 의한 제한적 영향은 나타나지 않았으며, 빛 감쇠에 영향을 미치는 인자는 외부로부터 유입되는 적은 입자상 물질에 의한 영향이 크게 나타나는 것으로 평가할 수 있다.
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8.
2023.10
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빠르게 변화하는 연안지형과 연안침식의 동적변화 현상을 이해하기 위해서는 시·공간의 연속성이 포함된 짧은 주기 그리고 지 속적인 모니터링이 필요하다. 최근 영상 모니터링 분석기술 발전과 함께 원격감지를 활용한 연안 모니터링 연구가 다수 이루어지고 있다. 원격 감지는 일반적으로 항공기나 위성으로부터 거리를 두고 측정된 영상을 활용하여 객체나 지역에 관한 정보를 추출하는 기술로 연안 지형변화를 빠르고 정확하게 분석할 수 있는 장점이 있어 그 활용도가 점차 증가하는 추세이다. 원격 위성영상 기반 해안선 탐지는 위성 영상으로부터 측정가능한 해안선 정의, 해안선 탐지기술 적용을 통한 해안선 추출로 수행된다. 기존 문헌에서 조사된 다양한 자료로부터 위성 영상기반 해안선 정의, 원격 위성영상 현황, 기존 연구동향, 위성영상 기반 해안선 탐지 기술연구 동향을 분석하였으며, 분석 결과로 부터 최신 연구동향, 이상적인 해안선 추출 및 고도화된 디지털 모니터링과의 연계를 위한 실용적 기법을 검토을 위한 연구를 제언한다. 향후 한반도 전역의 변화 경향과 침식정도의 파악을 위해서는 국지적 모니터링에서 벗어나, 광역 위성 영상 등 디지털 모니터링을 활용 한 능동적인 모니터링 체계를 구축할 필요가 있으며 해안선 탐지 분야는 지속적인 연구와 분석 기술의 발전이 가속화 될 것으로 판단된 다.
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9.
2023.10
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본 연구는 국내 해양스포츠의 사회적 인식이 어떻게 형성되었는지를 알아보고자 수행되었다. 이를 위해 해양스포츠의 대표적 종목인 요트, 조정, 카누와 관련된 최근 10년간 국내 언론 보도기사의 키워드 및 토픽을 활용하여 빅데이터 분석 방법 중 텍스트 마이닝 분석을 실시하였으며, 도출된 결과는 다음과 같다. 첫째, TF 분석과 워드 클라우드 분석 결과 해양, 대회, 체험, 관광, 세계, 요트, 카누, 레 저, 참여등이 상위 키워드로 나타났다. 둘째, 의미연결망 분석 결과 요트는 해양, 산업, 대회, 레저, 관광, 보트, 시설, 사업 등과 상관관계가 나타났고, 조정은 대회, 충주 등과, 카누는 해양, 대회, 체험, 레저, 관광 등과 상관관계가 나타났다. 셋째, 토픽모델링 분석 결과 요트, 조 정, 카누가 엘리트 체육과 해양레저스포츠로서 인식이 형성된 것을 알 수 있었으나 시간의 변화에 따라 사회전반적인 쟁점과 의견의 흐 름 및 사회적 변화는 미미한 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합하면 요트와 카누는 엘리트 체육이라는 인식에서 해양레저스포츠로 점차 인식이 형성되어 해양레저산업에 중요한 요소로 활용되고 있다는 것을 알 수 있었으며, 조정은 엘리트 체육 중심의 사회적 인식이 크게 변하지 않아 해양레저스포츠로서 대중화가 아직은 미미한 것으로 사료된다.
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10.
2023.10
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선내 소음은 선원의 거주성과 건강을 위한 중요한 요소 중의 하나로, 선내 소음을 줄이기 위한 노력이 활발하게 진행되고 있 다. 소음 저감 방법에는 수동소음제어(PNC) 방법과 능동소음제어(ANC) 방법이 있다. 자동차, 항공기와 달리 선박에서는 ANC를 이용한 소음 저감 대책이 미미한 실정이다. 본 연구는 능동소음제어(ANC)와 같이 방음판과 고주파진동원을 이용하여 기관실에 발생한 소음을 줄이고자 하였다. 이를 위해 아크릴 상자를 이용하여 실험 모형을 만들었고, 4가지 조건별로 소음 저감 효과를 측정하였다. 실험 결과는 다음과 같다. 첫째, 방음판은 55 dB ~ 85 dB까지 모든 범위에서 소음 저감 효과가 있었다. 고주파진동원은 낮은 소음에서 효과가 없었으나, 70.8 dB(A)과 85 dB(A)와 같은 높은 소음에서는 효과가 있었다. 둘째, 방음판과 고주파진동원을 동시에 사용하는 경우에는 최대 -2.2 dB(A) 만큼의 소음 저감 효과가 있었다. 본 실험의 결과는 아크릴판으로 제작한 실험모형에서 얻은 결과로 철판으로 된 실제 선박과 다를 수 있 다. 추후 연구에서 실제 선박에서 사용하는 철판(재질과 두께, 구조를 고려)을 이용하여 실험하고자 한다. 이 연구가 선박에 승선하는 선 원들의 거주성 향상과 건강 증진에 도움이 되기를 기대한다.
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11.
2023.10
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자율운항선박 기술은 점차 발전하고 있다. 하지만 완전 자율운항선박이 등장하기 전까지는 원격운영센터에서 원격운영자가 제 어하는 형태를 가지게 될 것이다. 그러나 현재 그들의 면허체계는 국내외적으로 정해지지 않았다. 역량이 검증되지 않은 원격운영자의 등 장은 항행 안전에 위험이 될 것이다. 본 논문에서는 문헌 연구를 통해 원격운영자의 면허체계를 위해 고려해야 할 평가기준과 국내 해기 사 면허체계 내에서 수립할 수 있는 방안을 모색하고 AHP를 활용하여 분석하였다. 그 결과 원격운영자의 면허체계를 위해서는 우선적으 로 법률제정이 필요하고 선박직원법 제4조 해기사 면허의 직종에 원격운영자의 직종을 추가하는 방안이 가장 선호되었다. 이에 따라 원 격운영센터의 조직구성도 기존 선박의 선교인적관리 조직과 유사하게 형성할 수 있을 것이다. 본 연구는 자율운항선박의 인적 관리 측면 에서 원격운영자의 효율적인 양성과 항행 안전에 이바지할 수 있을 것이다.
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12.
2023.10
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낚시어선 제도를 도입하게 된 근본 배경에는 평상시 어선으로 순수 어업활동을 영위하다 특정한 시기(금어기 등)에 한해 낚시 어선업을 겸업할 수 있도록 하여 영세 어업인의 경제활동에 대한 보조 수단적 자격을 부여하기 위한 것으로 하고 있다. 그리고 여기에서 의 낚시어선은 「어선법」에 따라 등록된 어선을 사용하여 유선(遊船) 행위를 할 수 있도록 한 것이므로 낚시어선의 형태 또한 관련 규정 에 따라 실질적으로 현장에서 어로활동을 하기에 용이한 일반 보편적인 구조를 가지고 있어야 한다. 그러나 현재 대부분의 낚시어선업자 는 소득증대에만 중점을 두면서 일반적인 어선 본래의 용도에 맞게 합당한 형태로 낚시어선을 건조하기보다는 낚시어선업에 치우친 편 향된 선체구조를 가지는 등 편법에 준하는 비정상적인 선형을 선호하고 있다. 그 결과, 전체 어업활동 중 낚시어선업을 일부 겸업(부업) 정도로만 여기고 있는 어선 세력들과의 갈등[정부 지원책(면세유 공급 등)에 대한 상대적 형평성 훼손 및 생계형 어족자원 고갈 등]은 물 론이고 안전관리에 있어서도 심각한 문제를 일으키고 있는 실정이다. 한편, 이 같은 문제를 야기 시키는 가장 근본적인 원인은 현행 「낚 시 관리 및 육성법」에서 낚시어선의 개념을 「어선법」에 따라 등록된 어선으로 제한하고, 또한 이에 따른 검사기준 등을 적용하는 것 에서 비롯되고 있다 할 것이다. 이에 따라 본 논문에서는 낚시어선의 분포 현황, 구조적 특성, 낚시어선의 운용실태 및 정부의 낚시진흥 정책 등에 대한 분석을 통해 낚시어선에 대한 개념을 현실정에 맞게 관련 법제(규정) 등을 재정비하여 현재의 낚시어선을 어선으로부터 완전히 분리시켜 낚시전용 선박으로 운용하기 위한 개선방안을 제시하고자 한다.
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13.
2023.10
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함정의 전투관리체계나 민간의 스마트 시티와 같은 많은 센서와 동작기기가 연결된 체계에서는 주로 미들웨어인 DDS(Data Distribution Service)를 사용하여 대규모의 데이터를 전송하고 향후 센서나 장비 증가에 대해 효과적으로 대응하고 있다. 선박에서 함정의 전투관리체계(Combat Management System, CMS)와 같은 역할을 하는 중요한 제어체계인 통합기관감시제어체계(Engineering Control System, ECS)는 여전히 Server-Client 모델을 기반으로 산업용 프로토콜(Modbus, CAN(Controller Area Network) bus 등)을 사용하여 데이터를 전송하고 있어 확장성 측면에서 불리하다. 따라서 향후 자동화나 무인화가 진행될 경우에 많은 센서류가 추가될 것이며 이는 많은 프로그램 수정 소요가 발생하게 되며, DDS는 이러한 상황에서 좋은 해결책이 될 수 있다. 본 연구에서는 전투관리체계에서 사용 중인 미들웨어인 DDS 중에서 OMG(Object Management Group) 표준을 따르는 OpenDDS를 활용하여 선박의 통합기관감시제어체계의 개발 가능성을 확인하였다. 이를 위해 필드장비 시뮬레이터 및 ECS 서버를 구성하여 DDS를 이용한 필드장비 데이터 입출력 시뮬레이션을 수행하였다. 개발한 ECS 축소모형은 데이터를 발간-구독하는데 문제가 없으며, DDS가 선박 ECS의 미들웨어로 충분히 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
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14.
2023.10
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선박 발전기의 여자기는 출력 단자 전압을 일정하게 유지하기 위하여 여자전류 제어를 통해 자속을 조정한다. 여자기 내부에 있는 전압제어기는 통상적으로 비례 적분 제어방식이 사용되는데 게인과 시정수에 의해 결정되는 응답 특성은 적절치 못한 설정값에 의 해 원하지 않는 출력을 내며 이로 인해 선내 전력의 품질과 안정성을 떨어뜨릴 수 있다. 본 논문에서는 IEEE에서 제공하는 AC4A 타입의 여자기 모델을 통해 얻을 수 있는 안정적인 입출력 데이터를 활용하여 신경망 회로를 학습시킨 후 기존의 비례 적분 제어방식의 전압제 어기를 학습된 신경망 회로 제어기로 대체하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 기존 대비 최대 9.63%까지 오버슈팅이 개선되었으며, 안정적인 응답 특성에 대한 우수성을 확인하였다.
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15.
2023.10
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국제적인 선박 배출 가스에 대한 환경 규제가 점차 강화됨에 따라 전기추진 및 하이브리드 추진선박에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이러한 선박에 적용하기 위한 다양한 솔루션이 개발 및 적용되고 있는데 특히 전력계통의 안정화, 시스템의 효율성을 높이기 위 한 방안으로 직류배전시스템이 적용되고 있다. 또한, 선박용 직류배전시스템에 대한 안전 및 성능에 대한 검증 및 시험의 중요성이 요구 되고 있다. 본 연구는 직류배전 테스트베드 구축 및 직류배전(가변속 발전)시스템에 대한 성능을 검증하고 연료소모량 분석한 결과로서 선박용 직류배전에 적용되고 있는 가변속 발전시스템을 적용하였으며, 발전기에서 출력되는 전력을 정류기를 통해 직류전력으로 변환하 여 시스템에 연계하고 이러한 장치들을 감시 및 제어하기 위한 시스템을 개발하였다. 이러한 직류배전 시스템을 적용한 시험을 통해 최 대 전압은 751.5V이고 최소전압은 731.4V가 계측되어 전압변동률은 2.7%로 3% 이내에서 안정적으로 전압이 공급되는 것을 확인하였고 부 하변동에 따라 가변속 발전시스템을 적용하였을 경우 연료소모량이 기존 정속발전시스템과 비교하여 구간에 따라 최대 20%이상 연료절 감이 되는 것을 시험을 통해 확인하였다.
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16.
2023.10
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선박의 설계과정에 있어, 선박의 중량은 유체역학적 성능에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 선박은 일반적으 로 최적의 흘수와 배수량을 갖는 하나의 조건으로 설계되지만, 실제로는 연료의 소비, 선박 평형수의 충전과 적재 조건과 같은 운항 활동 으로 인해 선박의 중량 및 흘수가 일정 범위 내에서 바뀐다. 본 연구에서는 소형선박을 대상으로 3가지 하중조건에 따른 선박의 저항성능 변화를 모형실험과 수치해석을 통해 연구하였다. 마지막으로 2050년까지 CO2 배출 가스를 50% 감축한다는 국제해사기구(IMO) 목표를 따 라 선박의 저항 성능을 개선하여 동력 요구 사항을 줄이기 위해 선박의 중량 변화에 따른 저항성능의 민감도를 연구하였다. 연구 결과, 선박의 중량변화에 따른 효과는 낮은 프루드 수에서 크게 나타나는 것으로 확인되며, 저항성능에 대한 연구 결과, 설계 흘수의 적재조건 을 기준으로 배수량이 11.1% 증가하고, 흘수가 5% 증가한 Over load의 적재조건에서 운항 시 선체의 총 저항이 모형시험과 CFD 시뮬레이 션에서 각각 15.97%, 14.31%까지 증가하는 것을 볼 수 있다.
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17.
2023.10
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최적 운항자세 선정 기술이란 주어진 운항 배수량과 운항 선속에서 최소의 저항을 가지는 즉, 최적의 연료 소비 효율을 가지는 초기 선수흘수와 선미흘수를 제시하는 것이다. 본 논문의 주 목적은 대상선박의 유효동력 데이터를 기반으로 주어진 운항조건에서 최대 의 에너지효율을 가지는 최적의 운항자세를 선정하는 프로그램 개발하는 것이다. 본 프로그램은 인공지능 기법에 의한 파이썬 기반 GUI(Graphical User Interface)로 작성되어 선주가 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 그 과정에 있어 대상 선박 소개, 전산유체역학(CFD)을 통한 유효동력 데이터 수집, 심층학습을 사용한 유효동력 모델 학습 방법 그리고 심층신경망(DNN) 모델을 응용한 최적 운항자세 제시 프로그 램을 구체적으로 설명하였다. 선박은 운항 별로 화물을 싣고 내리게 되고, 이에 화물 적재량이 변화되고 배수량이 변경된다. 선주는 배수 량 별 예상 선속에 따라 최소저항을 가지는 즉, 최대의 에너지효율을 가지는 최적의 운항자세를 알고자 한다. 개발된 GUI는 해당선박의 태블릿 PC와 앱에 설치하여 최적 운항자세 선정에 활용 가능하다.
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18.
2023.10
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본 연구에서는 어선의 운동성능을 향상하기 위해 부착되는 부가물의 조합과 파라미터 변경에 따른 어선의 자유 횡 동요 감쇠 와 저항 성능을 평가하였다. 성능 평가를 위해 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 이용한 수치해석을 수행하였으며, 주요 부가 물인 빌지킬과 선저킬의 조합과 치수 변경에 따른 횡 동요 주기와 감쇠 계수의 변화를 확인하였다. 선저킬의 경우 길이가 변화함에 따른 횡 동요 감쇠 계수의 변화가 상대적으로 크지 않음을 확인하였다. 반면 빌지킬의 경우 길이와 각도의 증가에 따라서 횡 동요 감쇠 계수가 증가함을 확인하였다. 4가지 부가물 조합 조건과 나선의 저항 성능을 비교하였으며, 부가물에 의한 어선의 자세와 압력분포의 변화로 인 해 저항이 증가함을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 부가물 크기와 배치가 어선의 운동 및 저항 성능에 미치는 영향을 확인할 수 있었 으며, 어선 적용 시에 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.
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19.
2023.10
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최근 대기오염으로 인한 환경오염을 줄이고자 국제 산업계의 노력의 일환으로 국제해사기구(IMO)의 규제 발효등으로 이어지 고 있다. IMO는 EEXI,EEDI,CII 등 선박에서 나오는 대기오염을 줄이기 위해 각종 규제를 발효시키고 선박에서 소모되는 전력을 줄여 에너 지를 절약하는 방안을 추진하고 있다. 선박에서 사용되는 전력의 대부분은 전동기가 차지한다. 선박에 설치된 전동기 중 큰 부하를 차지 하는 기관실 송풍기는 수요와 관계없이 정속운전으로 운전하기 때문에 주파수제어를 통한 에너지절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 발전기의 과급기에 연소공기를 공급하는 발전기 송풍기의 전동기 주파수를 제어하여 에너지 절감에 대한 실효성을 입증하였다. 송풍기 주파수 입력에 따른 과급기출구 온도의 출력 데이터를 기반으로 시스템을 모델링하고, 과급기 출구온도를 목표값으로 하여 주파수를 제 어하는 PI 제어계를 형성하여 과급기 설계기준 출구온도를 유지하면서 송풍기의 주파수 제어를 통해 연간 15,552kW 전력소모량을 절감하 였다. 송풍기 팬 주파수 제어를 통한 에너지절감액의 유효성은 하계(4월~9월) 및 동계(3월~10월) 기간동안 검증하였으며 이를 토대로 실습 선의 연간 6,091천원의 유류비 절약과 이산화탄소 8.5Ton, SOx 2.4kg, NOx 7.8kg의 대기오염물질 저감을 달성하였다.
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20.
2023.10
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본 논문은 직류전동기(DC motor)와 전기적인 특성은 유사하지만, 수명과 신뢰성이 향상된 BLDC 모터의 제어기법에 대해 언 급하고 있다. BLDC모터는 회전자의 위치 정보를 사용하여 직류전동기의 기계적인 접촉에 의한 정류 장치를 제거함으로써 내구성과 속도 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 BLDC모터의 권선에 흐르는 전류가 직류전동기의 전기자에 흐르는 구형파 형태의 전 류인 것에 착안하여 직류전동기에 대한 제어기를 설계하고, 설계된 제어기를 3상 BLDC모터에 적용하여 제어기의 유효성을 확인하였 다. 이를 위해 3상 BLDC모터의 전기적인 파라미터 값을 가지는 단상 직류전동기의 모델링을 실시하였고, 도출된 시스템에 대해 근궤 적법을 적용하여 전동기의 속도제어를 위한 PI 제어기를 설계하였다. DC 전동기의 속도제어 시뮬레이션을 시행하여 제어기의 성능을 확인하였고, 동일한 제어기를 MATLAB으로 구현한 3상 BLDC모터의 속도제어에 적용하였다. DC 전동기와 유사한 제어 결과를 3상 BLDC모터에서 얻을 수 있었고, 이를 통해 연구에서 제안한 제어기법의 유용성을 확인할 수 있었다.
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