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
권호리스트/논문검색
Vol.30 No.5 통권 제134호 (2024년 8월) 15건
1.
2024.08
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본 연구의 목적은 유해 해양생물의 고밀도 출현을 조기에 탐지하기 위한 시스템 구축이다. 수중영상 기반 객체탐지 모델의 정 확도와 이미지 처리속도를 고려하여 실시간 적용에 적합한 YOLOv8m을 선정하였다. 영상 데이터를 해양생물 탐지 알고리즘에 적용한 결 과 다수의 어류 및 간헐적인 해파리 출현을 탐지하였다. 학습 모델의 검증 데이터에 대한 평균 정밀도는 0.931, 재현율은 0.881, mAP는 0.948로 산출되었다. 또한, 각 클래스별 mAP는 어류 0.970, 해파리 0.970, 살파 0.910로 모든 클래스에서 0.9(90%) 이상으로 산출되어 우수한 성능을 확인하였다. 과학어탐 시스템을 통해 객체의 탐지 범위와 시간에 따른 수중 객체탐지 결과를 확인할 수 있었으며 에코적분 격자 평균을 적용하여 시공간축으로 스무딩 처리된 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 평균체적후방산란강도 값이 분석 도메인 내 객체탐지 여부에 따른 변동성을 반영하는 것을 확인할 수 있었다. 수중영상 기반 객체(해양생물)탐지 알고리즘, 환경조건(야간 포함)에 따른 수중영상 보정 기법, 과학어탐 시스템 기반의 정량화된 탐지결과를 제시하고 향후 다양한 사용처에서의 활용 가능성을 토의하였다.
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2.
2024.08
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2011년 일본 후쿠시마 원자력발전소 사고로 인해 130만 톤 이상의 방사능 오염수가 발생하였고, 2023년부터 일본 정부는 다량 의 오염수를 바다로 방류하고 있다. 이 사고는 해양방사능 오염에 대한 우려와 해산물 섭취에 대한 불안감을 증가시켰으며, 특히 수산물 소비량이 높은 우리나라에서 방사선감수성이 높은 어린이와 태아에게 미치는 영향에 대한 걱정 등을 야기시켰다. 이러한 해양 방사능 오 염 사태를 포함한 다양한 해양 방사능 누출 사고에 대비하기 위해 방사선 방호물질에 대한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 천연 방사선 방호제는 화학적 방사선방호제에 비해 부작용이 적고 상용화가 용이하다. 따라서 본 연구는 천연 항산화물질인 엽산과 α-토코페롤 혼합 물이 방사선으로부터 생체를 보호하는 기능을 확인하고자 하였다. 실험은 방사선감수성이 높은 태아를 대상으로 하기 위하여 Spraque-Dawley rat (SD rat)을 사용하여 임신을 유도하였으며, 출산 후 2세대의 골격계, 혈액분석, 체중, 비장, 뇌 및 소장을 관찰하였다. 혈 액분석과 소장의 융모길이, 대뇌피질 두께 측정에서 혼합물 투여 후 방사선조사군이 비교군(방사선조사군)에 비해 유의미한 회복(p<0.05) 을 보였으며, 이는 엽산과 α-토코페롤 혼합물이 해양 방사능 오염 환경에서 생체 내 방사선방호에 효과적임을 시사한다.
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3.
2024.08
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황해 식물플랑크톤의 계절별 군집 구조와 해양환경 요인과의 상관관계를 파악하기 위하여 2019년 계절별로 15개 정점에 대해 조사하였다. 동계와 춘계에는 규조류가 높은 출현율을 나타내었으며, 하계와 추계에는 20μm 이하의 미동정 미소편모조류가 높은 출현율 을 나타내었다. 이는 낮은 농도의 영양염류로 인한 것으로, 특히 인산염의 경우 검출 한계까지 낮게 나타남에 따라 식물플랑크톤 성장에 심각한 저해 현상을 가져온 것으로 판단된다. 성층이 강화되는 하계와 추계 표층 혼합층에서 초미소형 크기의 식물플랑크톤 기여도가 높 았으며, 중복분석 결과 초미소형 크기의 식물플랑크톤은 영양염(질산염, 인산염) 및 수심에 대해 강한 음의 상관성을 나타내고 있었다. 결 론적으로 하계와 추계 성층 강화로 인한 표층 혼합층 내에서의 영양염 감소는 영양염류의 요구량이 낮은 상대적으로 크기가 작은 식물플 랑크톤 성장에 유리한 환경을 제공하며, 식물플랑크톤 군집 구조는 소형화가 진행된 것으로 판단된다.
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4.
2024.08
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본 연구는 연안해양 수치모델에 활용되는 LDAPS 강우예보 자료의 시공간적 오차와 한계점을 분석하고 자료의 신뢰성을 검증 하였다. LDAPS 강우자료의 검증은 진해만 주변 우량계 3개소를 기준으로 2020년의 강우를 비교하였으며 우량계와 LDAPS의 비교 결과, LDAPS 강우자료는 장기적인 강우의 경향은 대체로 잘 재현하였으나 단기적으로는 큰 차이를 보였다. 정량적인 강우량 오차는 연간 197.5mm였으며, 특히 하계는 285.4mm로 나타나 계절적으로 강우변동이 큰 시기일수록 누적 강우량의 차이가 증가하였다. 강우 발생 시점 의 경우 약 8시간의 시간 지연을 나타내어 LDPAS 강우자료의 시간적 오차가 연안해양환경 예측 시 정확도를 크게 감소시킬 수 있는 것 으로 나타났다. 연안의 강우를 정확히 반영하지 못하는 LDAPS 강우자료를 무분별하게 사용할 경우 연안역에서 오염물질 확산 또는 극한 강우로 인한 연안환경 변화 예측에 심각한 문제를 발생시킬 수 있으며 LDAPS 강우자료의 적절한 활용을 위해서는 검증과 추가적인 개선 을 통한 정확도 향상이 필요하다.
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5.
2024.08
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세계 해양산업은 자율운항선박 기술의 등장으로 급속도로 발전하고 있으며, 해양 데이터에서 파생된 인공지능 활용에 관한 관 심이 높아지고 있다. 다양한 기술 발전 중에서 선박 항로 군집화는 자율운항선박 상용화를 위한 중요한 기술로 부각되고 있다. 항로 군집 화를 통해 해상에서 선박 항로 패턴을 추출하여 가장 빠르고 안전한 항로를 최적화하고 충돌 방지 시스템의 개발에 기반이 된다. 항로 군 집화 알고리즘의 정확성과 효율성을 보장하기 위해 고품질의 잘 처리된 데이터가 필수적이다. 본 연구에서는 다양한 항로 군집화 방법 중 항로의 실제 형태와 특성을 정확히 반영할 수 있는 선박 항로 유사도 기반 군집화 방식에 주목하였다. 이러한 방식의 효율을 극대화하 기 위해 최적의 데이터 전처리 기술 조합을 구성하고자 한다. 구체적으로, 4가지의 선박 항로 간 유사도 측정법과 3가지의 차원 축소 방 법을 조합하여 연구를 진행하였다. 각 조합에 대해 k-means 군집 분석을 수행하고, 그 결과를 Silhouette Index를 통해 정량적으로 평가하여 최고 성능을 보이는 전처리 기법 조합을 도출하였다. 본 연구는 단순히 최적의 전처리 기법을 찾는 것에 그치지 않고, 광범위한 해양 데 이터에서 의미 있는 정보를 추출하는 과정의 중요성을 강조한다. 이는 4차 산업혁명 시대의 해양 및 해운 산업이 직면한 디지털 전환에 효과적으로 대응하기 위한 기초 연구로서 의의를 갖는다.
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6.
2024.08
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이동 물체의 전역 경로 탐색에 있어 출발지점과 도착지점은 반드시 필요한 조건 중 하나이다. 선박의 경로 탐색에 있어 도착 가능 지점은 부두 이외 선박의 입출항 전 대기 장소 및 선박 수리 등 다양한 목적으로 이용되는 정박지(Anchorage)도 포함될 수 있다. 이 러한 정박지는 연안 해역 환경에 따라 특정 형태로 설계된 공간으로 경로 탐색을 위한 도착지점은 선박이 정박을 위한 투묘 지점이라고 볼 수 있다. 이에, 본 연구에서는 샘플링 기반 탐색 알고리즘 중 PRM 및 계산 기하학 알고리즘을 통해 정박지라는 특정 공간에 대해 다른 선박이 점유하지 않는 공간 탐색을 통한 투묘 지점 산출 방법을 제시하였다. 또한, 개발된 알고리즘을 검증하기 위하여 국내 목포항 11번 정박지를 대상 해역으로 선정하고 시뮬레이션을 수행한 결과 다른 선박이 점유하지 않는 공간에 대해 투묘 지점을 탐색할 수 있었다. 본 연구의 결과는 향후 선박의 의사 결정 및 VTS의 정박지 관리를 위한 지원 방안으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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7.
2024.08
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많은 승객이 이용하는 여객선 등, 선박의 사고 예방을 위해 안전과 관련된 규정이 매년 강화되고 선박에 적용하고 있지만 선 박에서의 사고는 감소하지 않고 있다. 선박에서의 화재 사고 시 화재 발생 위치에 따라 승객의 탈출 시간이 변화하고, 유해 요인에 의한 위험성이 증가할 수 있다. 화재 위치 변화에 따른 유해 요인들의 위험성과 탈출 시간지연의 원인을 파악하고, 시간지연을 감소시키는 방 안을 모색하기 위한 연구를 진행하였다. 선박 승객 거주 구역 화재 시 연소생성물의 유동과 승객의 탈출 과정을 확인하기 위해 FDS를 기반으로 하는 Pyrosim과 Pathfinder를 이용하여 화재 및 승객 피난 시뮬레이션을 진행하였다. 화재 발생 위치 변화에 따라 탈출로의 가시 거리 평균값은 3.1m에서 4.2m로 탈출 과정에서 안전하지 않고, 승객의 탈출 시간은 화재가 발생하지 않은 경우보다 9초에서 34초가 늘어 나는 것을 확인하였다. 안전성 향상 방안인 제연설비를 임의로 적용하여 동일 시뮬레이션 진행하였다. 화재 구역의 평균 가시거리는 14.9m에서 22.0m까지 증가하여 개선되는 것을 확인할 수 있다. 제연설비 설치 여부에 따라 0.8초에서 8.3초의 탈출 시간이 개선되었다. 해당 구역의 안전성 향상 방안을 적용한 결과, 적정한 제연설비가 작동된 이후로 연소생성물에 의한 승객의 위험성이 감소함을 확인할 수 있다.
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8.
2024.08
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자동차운반선의 목포신항 도선 비율이 증가하고 있으며, 선박이 대형화되고 있다. 본 연구에서는 목포신항에 입항하는 7,500 unit 자동차운반선의 안전한 접이안을 위한 예선의 소요마력을 산출하기 위해 풍압력과 유압력을 계산하였다. 목포신항 자동차부두는 부 두로부터 1.0 km 떨어진 지점에서 최대 창조류와 최대 낙조류가 각각 1.6 kts와 0.7 kts이며, 조류가 최대인 조건에서는 ‘낙조류와 서풍’인 경우의 일부 구간에서만 예선사용기준을 만족하고 나머지 상황에서는 만족하지 못하는 것으로 평가되었다. 조류가 0.5 kts인 조건에서는 ‘낙조류와 동풍’인 경우 외력의 방향이 상호 일치하여 작용한 일부 구간에서 예선사용기준을 만족하고, ‘창조류와 서풍’인 경우에는 풍속 18 kts 이상에서 만족하지 못하는 것으로 평가되었다. 또한, 조류가 없는 상황에서는 풍속이 21 kts 이상이 되면 현행 예선사용기준을 만족 하지 못하는 것으로 평가되었다. 따라서 목포신항에 입항하는 70,000 G/T 전후의 대형 자동차운반선은 선박의 접이안 시점을 유속 0.5 kts 미만인 시점으로 계획하거나, 조류가 0.5 kts 이상인 경우와 풍속이 20 kts를 초과할 경우에는 예선의 사용마력을 적절히 상향해야 할 것으 로 판단된다.
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9.
2024.08
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최근 국내외적으로 LNG를 포함한 친환경 에너지에 대한 관심이 급증하여 LNG 취급시설 및 선석 개발이 활발히 진행되고 있다. 울 산항은 동북아 오일 및 에너지 허브 항만으로 선정되어 LNG 및 오일 저장시설과 선석을 개발 중이다. 현재 울산신항 북항지구에 건설 중인 LNG 터미널은 기존의 주요 부두 형태인 돌핀식이 아닌 안벽식 터미널로 건설 중이나 국내외적으로 안벽식 LNG 터미널의 계류시스템 배치에 대한 설계 기준이 없는 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 안벽식 LNG 터미널의 계류시스템 설계 기준을 마련하기 위해 항만 및 어항 설계기 준에서 돌핀 형태의 계류시스템 배치를 반영한 부두를 개발하여 실제 접안대상 선박에 대한 계류 평가 요소의 민감도를 분석하였다. 분석 결 과, 기존 안벽식 부두의 계류시스템 배치와 비교하여 동일한 환경조건에서 계류삭 장력, 계선주 하중, 계류라인 수직각도, 방충재 반력, 선체 6 자유도 운동값이 대체로 감소하여 선박 및 부두의 안전성 향상에 유리한 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 안벽식 LNG 터미널의 설계 기준 개발을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
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10.
2024.08
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선박은 운항 중 다른 선박과 조우하며, 정해진 규정에 따라 대응해야 한다. 그러나 이러한 기준은 큰 원칙만 있을 뿐 구체적인 수치는 제시하지 않고 있다. 그러므로 큰 원칙에 따라 선박운항자의 판단에 따라 선박은 대응한다. 선박운항자는 자신이 승선한 선박의 상황에 맞춰 대응하기 때문에 일반 상선운항자와 소형선박운항자의 이격거리에 대한 인식은 다를 수가 있다. 본 연구는 일반 상선운항자 와 소형선박 운항자의 횡단 관계 시 이격거리에 대한 인식차이를 분석하고자 했다. 이를 위해 해상교통조사를 수행하고 선박운항자 대상 설문조사를 수행했다. 해상교통조사 결과, 가덕수도를 통항하는 선박은 선수방향에 약 300m의 이격거리를 통항하고 있었으며, 설문조사 결과 소형선박운항자의 안전거리가 일반 상선운항자의 위험거리보다 짧은 것으로 나타났다. 이를 통해 선박크기별로 적정 이격거리는 차이가 있어야 하며, 선박 길이와 관계없이 타선박과 일정한 이격거리가 필요함을 확인했다.
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11.
2024.08
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국제해사기구는 국제해운의 온실가스 배출을 줄이기 위한 전략을 채택하였으며, 선박 기인 온실가스 배출을 줄이기 위해 보다 강화된 목표를 설정하고 있다. 액체수소를 기화시켜 연료로 사용하는 고분자 전해질 연료전지는 이러한 규제를 준수하기 위한 유망한 기 술 중 하나로 평가받고 있다. 일반적으로 선박시스템 설계는 선급의 규정에 따라야 하지만 환경규제가 강화됨에 따라 새로운 연료와 시 스템의 도입이 가속화되고 있으며, 이로 인해 규정개발이 기술의 도입을 따라가지 못하는 경우도 발생하고 있다. 이러한 격차를 해소하기 위해, 본 연구에서는 수소 연료가스공급 시스템을 대상으로 위험요소 및 운전분석 기법(HAZOP)과 보호계층분석 기법(LOPA)을 결합하여 신기술의 안전성을 검증하는 방법을 제시하였다. 먼저 HAZOP을 통해 위험 시나리오를 식별하고, LOPA를 통해 정성적인 HAZOP 결과를 정량적으로 보완하였다. 초기사건의 빈도와 독립보호계층(IPL)들의 작동 요구시 고장 확률(PFD)을 계산하였다. 기존 IPL의 적절성을 결정 하기 위해, 예상되는 완화 정도를 가정한 허용기준과 비교하였으며, 필요한 경우, 추가 IPL을 권장하였다. 본 연구를 통해서 HAZOP-LOPA 기법이 조선해양 분야에서 신기술의 안전성을 평가할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 확인하였다.
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12.
2024.08
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본 연구에서는 ALOHA와 Bow-tie를 활용하여 메탄올 추진 선박의 저장 탱크가 울산항에서의 누출 시나리오를 가정하여 위험도 평가하였다. ALOHA를 이용하여 대안 및 최악의 시나리오를 산정하여 피해 범위를 예측하였다. 독성 영향 범위의 결과(ERPG-2 기준)로는 대안(629m), 최악(817m)로 육상 탱크 터미널의 부두 시설 및 거주 지역까지 포함되는 것으로 확인되었다. 인화성 영향 범위(LEL 10% 기준) 는 대안(126m), 최악(218m) 선박에서만 발생하였으며, 열복사 영향 범위(5.0kW/m2 기준)는 대안(56m), 최악(56m)로 선박에서만 영향을 미쳤 다. 또한, 전문가 집단을 구성하여 Bow-tie 기법을 통하여 예방 대책과 완화 대책을 평가하였다. 대책 유형 분류에서는 Hardware와 Human 으로 구분되었으며, 안전 유효성과 위험 심각성의 결과에서는 “Gas Freeing System”, “Ventilation System”, “Fire-Fighting System이 가장 높은 평가를 받았다. 위의 평가를 토대로 위험도 평가를 도식화하였다.
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13.
2024.08
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암모니아는 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 배출이 없는 선박용 친환경 연료이다. 그러나 암모니아는 독성가스이면서 동시에 폭발성 및 부식성 가스로서, 선박용으로 사용되려면 누출에 대비한 안전성이 충분히 확보되어야 한다. 본 연구에서는 선박 연 료 준비실에서 암모니아 누출이 발생한 경우, 급․배기구의 위치 변화에 따른 누출 특성에 대하여 해석을 수행하고 환기 거동을 분석 하였다. 누출량은 0.1kg/s로 하고 통풍량은 30 ACH로 하였다. 급기구가 Aft-Top-Stbd, 배기구가 Fwd-Top-Stbd 에 위치 할 경우(Case 1) 가 100 초뒤 평균 암모니아 농도가 가장 높았고 급기구가 Aft-Bottom-Stbd, 배기구가 Fwd-Bottom-Port에 위치하는 경우(Case 14)가 가 장 낮았다. 50초 이후 Case 1은 약 1500ppm 이상의 암모니아 가스가 Aft 쪽으로, Case 14는 Fwd 벽면으로 정체부가 일정하게 나타났 다. 급·배기구 위치와 장비의 배치와 크기에 따라 높이별 암모니아 농도 및 속도가 다르게 분포되고 속도가 상대적으로 느린 부분에 서 정체부가 발생되고 암모니아 농도가 높아졌다. 소량의 암모니아가 10초 동안 0.1kg/s로 누출할 경우 폭발가스의 범위가 높이 1m 정도로 누출 지점 근처에서 형성되어 소량의 암모니아 누출 시 폭발성은 매우 낮았다. 본 연구에서 최적의 급·배기구 위치 조합을 통 해 암모니아 농도를 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였다. 이는 암모니아를 선박 연료로 사용할 때 안전성을 확보하기 위한 설계 기준 마련에 기여할 것으로 기대된다.
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14.
2024.08
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지구온난화 문제에 대응하기 위해 온실가스 배출 저감을 위한 다양한 규제와 정책이 시행되고 있다. 이러한 배경 속에서 탄소중립을 목표로 하는 국가들이 늘어나고 있으며, 이에 따라 소형원자로모듈(Small Modular Reactor 이하 SMR)이 새로운 발전소 모델 로 주목받고 있다. SMR은 전통적인 대형 원자력 발전소 크기의 5~10% 수준이지만, 수백 메가와트(MW)급의 발전 용량을 갖춘 고효율 시스템이다. 이 발전소는 화석 연료 기반 발전소에 비해 탄소 발생을 줄일 수 있으며, 신재생에너지의 불안정한 에너지 공급을 보완할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 원자력 발전소는 사고 시 방사선물질 누출의 위험성이 있어 주변 주민의 반대를 받아 왔다. 이러한 문제 를 해결하기 위해 부유식 소형 원자력 발전선이 주목받고 있다. 부유식 소형 원자력 발전소는 해양에 설치되어 부지확보, 인근 거주민 보상, 협의 과정이 간소화되고, 자연재해에 대한 안전성이 높다. 본 연구에서는 SMR 발전선의 파랑 중 예인 안정성을 평가 하였다. 해 상상태 3, 4, 5에서의 운동해석 결과, 해상상태 5 이하에서는 예인하여 목적지까지 이동하는데 필요한 내항성능 기준을 만족시킬 수 있 음을 확인하였다.
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15.
2024.08
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얕은 물에서 선박과 바닥의 상호작용으로 인해, 제한이 없는 깊은 물에서 운항할 때와 비교하여 저항이 증가하는 현상이 발생 한다. 이러한 천수효과에 의해 증가하는 저항은 주로 조파저항에 기인하기 때문에, 본 연구에서는 유람선을 대상으로 LCG(Longitudinal Center of Gravity)의 위치 변경을 통해 성능을 최적화하여 조파저항을 감소시키는 것을 목표로 진행하였다. 수치해석 시뮬레이션을 통해 LCG 위치를 최적화하여 저항의 최소값을 찾고, 이후 수심의 깊이에 따른 영향을 분석하였다. 분석 결과, 37.5% - 52.5% Lpp의 영역에서의 LCG 변화는 총 저항에 큰 영향을 주었으며, 깊은 물의 조건에서는 총 저항의 최대값과 최소값을 비교하였을 때, 72.67%의 큰 차이를 보이 는 반면, 얕은 물 조건에서는 그 차이가 62.97% 정도로 비교적 낮은 차이를 보인다. 수심의 깊이에 따른 효과는 수심이 낮을수록 총 저항 이 증가하는 경향을 보였다. 깊은 물과 비교하여 1.5m의 얕은 물에서는 총 저항이 최대 67.68% 가량 증가하는 것으로 분석되었다. 이 경우 총 저항 증가의 주요 원인은 전체 저항의 84.99%를 차지하는 조파저항에 의한 것으로 판단된다.
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