4차 산업시대를 맞이하여 많은 공학 분야에서 IoT(Internet of Things)기술의 연계는 매우 중요한 쟁점이다. 최근 조선소에서도 디지털 조선, 스마트 팩토리 등의 개념을 구체화하고 있는 추세이다. 한편 자동차, 비행기 등에서 자율주행을 구현하는 연구는 매우 활발 하고 일정 부분 상용의 형태로 나타나고 있다. 본 연구는 오픈 소스 아두파일럿 기반의 FC(Flight Controller) 및 RTK(Real Time Kinematic) GPS(Global Positioning System)를 이용하여 자율 주행 임무를 수행하는 보트의 주행성에 관한 연구로서 잔잔한 호수에서 실해역 실험을 수행하였으며 보트의 임무는 특정한 지점을 자율주행한 후 홈 위치로 스스로 돌아오는 과정에 대한 조종성 평가이다. 주어진 속도에서 기 설정된 임무 궤적과 실 운항 궤적에 따른 차이를 분석하고 시스템의 보트 적용성에 대한 일련의 연구를 수행하였다. 또한 4개의 프로펠러를 가지는 OmniX 선체의 주행성을 분석하였으며 최대 48%의 주행 추적성 향상을 확인하였다.

층류 경계층 내 반구에 의해 유기되는 말굽와류를 흡입 제어했을 때 후류영역에서의 마찰저항 변화를 측정하였다. 이를 위해 회류수조에서 유동가시화를 실시하여 최적의 자유유속, 반구 크기 및 흡입제어 구멍 크기를 결정하였고, 반구 후류영역에 설치된 평판과 연결된 동력계로 표면 마찰저항 감소를 측정하는 실험을 수행하였다. 평판에 설치된 반구 전방에는 유입 유동에 의해 반구를 감싸는 말굽와류가 생성되며 그 주위 와도 방향에 의해 후류영역으로는 빠른 유속의 유동이 유입되어 머리핀 와류 생성을 촉진시킨다. 따라서 반구 전방에 생성되는 말굽와류 세기를 흡입 제어에 의해 약화시킴으로써 반구 좌우측으로 길게 형성된 유속방향 와류가 후류영역으로 공급하는 에너지는 감소하게 된다. 즉, 반구 전방의 말굽와류를 제어함으로써 후류영역으로부터 생성되는 헤어핀 와류 발생 주파수가 줄어 들게 된다. 염료 주입을 이용한 유동 가시화 영상을 해석한 결과로 머리핀 와류의 발생 빈도가 흡입제어에 의해 36.4 % 감소되었고, 후류 영역에서 측정된 표면 마찰저항은 2.3 % 감소되는 것으로 나타났다.

곡률을 갖고 있는 쉘 부재들은 선박 및 육상구조 내에서 캠버와 선수, 선미, 파이프 및 저장용 탱크에 주로 사용되고 있다. 이러한 곡률 쉘 부재들은 기본적으로 원통형 실린더 부재의 일부라고 간주할 수 있다. 일반적으로 곡률의 존재는 압축하중 작용 시 좌굴강 도 및 최종강도를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 이러한 영향을 확인하기 위하여 탄성대변형 시리즈해석을 수행하였으며, 매개변수의 영향을 분석하였다. 실린더의 최종강도 거동은 초기처짐과 해석모델링 방법에 큰 영향을 받는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 파 주기와 기울기에 따른 단일 실린더와 다중 실린더의 wave run-up을 추정하였다. 3차원 비압축성 점성 난류 유동이며 서로 다른 상을 가지는 이상유체에 대한 수치해석을 수행하기 위하여, 본 연구에서는 전산 유체 역학 상용코드인 “STAR-CCM+”을 기반으로 하여 VOF기법과 realizable k-ε 난류 모델을 사용하였다. 모델스케일에 대한 파 주기는 단일 실린더의 경우 1.269초와 1.692초이고, 다중 실린더의 경우 1.716초이다. 각 케이스 별로 1/30, 1/16의 파 기울기를 가진다. 최종적으로 파 기울기와 주기에 대한 wave run-up 추정 결과는 관련 실험 결과와 비교하였다. 수치해석 결과는 실험과 비교하여 정성적으로 유사함을 확인하였다.

프로펠러 표면의 생물 부착이 프로펠러 성능에 상당한 영향을 미치지만 프로펠러 표면 거칠기와 관련된 연구는 상대적으로 선체 표면에 비하여 많지 않다. 본 연구에서는 Schultz(2007)가 발표한 Granville’s similarity-law scaling 절차에 기초하여 실선 7 m 크기의 탱커 프로펠러에 표면 부착물 상태가 서로 다른 3가지 경우를 고려하여 프로펠러 단독 효율의 감소의 변화를 Lifting surface code를 사용하여 수치적 계산을 수행하여 효율을 비교하였다. 본 논문에서의 결과는 표면 거칠기가 큰 석회질 부착물(ks=0.001)은 선박 설계 속도(J=0.5)에서 최대 15 %의 프로펠러 효율 감소를 보였음을 확인하였으며 이는 선박 운항 시 생물 부착에 의한 효율 감소에 대한 평가가 고려되어야 한다는 점을 나타내고 있다.

최근 고유가와 환율변동 등 어려운 시장상황 속에서 해운선사는 선박의 대형화와 고속화를 요구하고 있다. 선사들은 선박의 운용 유지비 절감을 우선적으로 요구하고 있으며, 이에 조선소에서는 기술경쟁력 유지를 위한 방안으로 속도성능 향상에 중점을 두고 지속적으로 노력 하고 있다. 본 논문에서는 에너지 절약형 선형개발에 중점을 두고 유동제어 띠를 사용한 선박의 저항성능 향상에 관하여 소개한다. 본 연구는 혹등고래(Humpback Whale)의 배 주위에 있는 기다란 줄 무늬 형상을 응용하여 선체표면에 “오목하고 길게 팬 줄 형상 또는 볼록하 고 기다란 줄 형상”(이하, 유동제어 띠라고 함)을 단일로 적용하였다. 현재, 제안된 형상은 특허출원이 되어 있다. 이 형상은 선체표면의 압력 분포 변화와 압력강하 현상 등을 효과적으로 제어하는 역할을 한다. 실선 적용 시 장점은 블록조립이 완성된 후에 선체표면에 부가물을 부착 하는 종래기술과 비교하여 볼 때 블록제작 단계에서 단면형상을 반영할 수 있다는 점에서 비용을 절약할 수 있다고 판단된다.