본 논문의 주 목적은 기존선형과 저항을 최소화하는 최적선형에 대한 에너지효율 성능을 평가하는 것이다. 설계 흘수와 설계 선속을 고려하여 대상선박의 선수부 형상을 검토하였다. 실제 운항 상태에서 대상선박의 저항성능을 평가하였다. 상용 전산유체역학(CFD) 코드와 수조 모형시험 자료는 유효마력 평가를 위해 사용되었다. 실제 운항 상태를 고려하여 최소저항을 가지는 최적선형을 제시하였다. 기존선형과 최적선형에 대하여 3가지 선속에서 유효마력을 추정하였다. 최적선형의 저항성능은 기존선형과 비교하여 볼 때 설계속도(12노 트)에서 약 6% 향상된 결과를 보여 주었다. 준추진효율 계수(ETAD, ηD)는 모형시험 자료를 활용하였다. 에너지 효율 성능은 년간 운항일 수, 벙커C유 가격, 1일 연료사용량 그리고 연료소비계수를 바탕으로 작성되었다. 최적선형의 에너지 효율 성능은 기존선형과 비교하였을 때 12노트에서 연간 약 3천만원 절약된 결과를 보여 주었다.

본 연구의 주목적은 기존선형을 바탕으로 연료 절감이 가능한 표준화된 개조선형을 개발하는 것이다. 설계 흘수와 설계 선속을 고려하여 대상선박의 선수부 형상을 검토하였다. 실제 운항 상태 별로 대상선박에 대하여 저항성능을 평가하였다. 상용 전산유체역학 (CFD) 코드와 수조 모형시험 자료는 유효마력 평가를 위해 사용되었다. 실제 운항 상태를 고려하여 최소저항을 가지는 3가지 개조선형을 제시하였다. 제시된 개조선형은 고객이 선택가능 하다는 점에서 고객 맞춤형 기성품 선형이라고 명하였다. 개조선형 별로 실제 운항 상태 에 따라 유효마력을 추정하였다. 가장 낮은 흘수에서 운항할 경우, 기존선형과 비교하여 볼 때 개조3 선형의 저항성능은 저속영역인 16~18 노트에서 약 11~16%로 향상된 결과를 보여 주었다. 중간 흘수인 8.3m에서 운항할 경우, 개조3 선형의 저항성능은 저속영역에서 기존선형 보다 약 6~11 %로 향상된 결과를 보여 주었다. 가장 높은 흘수인 9.5m에서 운항할 경우, 모든 선형의 저항성능은 저속영역에서 큰 차이를 보이지 않았다.

평판에 설치된 스터드 주위의 천이 유동에 있어 격자 크기의 영향을 알기 위해 대형 와 모사를 수행하였다. 스터드에서 야기되는 주 유동 방향의 와 구조가 스터드 후류의 천이에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 주 유동 방향, 벽면 수직 방향 그리고 횡 방향으로 격자 크기를 2배씩 증가시키거나 감소시키면서 스터드 후류에서 주 유동 방향의 와도를 비교하였다. 그 결과 스터드 후류에서 발달하는 주 유동 방향의 와도는 횡 방향 격자 크기에 매우 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었으며, 이러한 결과를 바탕으로 Δx+min = 7.6, Δx+max = 41, Δy+wall = 0.25, Δz+= 7.6의 격자 크기를 결정하였다. 이러한 격자 구성에 있어 모든 방향으로 격자 크기를 동시에 2배씩 증가시키거나 감소시키면서 스터드에 작용하는 힘의 변화를 비교하여 격자 검증을 실시한 결과 평균 압력 계수와 항력 계수의 비보정 불확실성이 각각 21.6 %와 2.8 % 정도로 추정되었으며, 보정 불확실성은 각각 2 %와 0.3 %로 추정되었다.

본 연구에서는 KVLCC2의 파랑 중 부가저항과 운동을 Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANS) 방법과 3차원 포텐셜법을 이용하여 추정하였다. 수치해석은 3가지 선박속도(설계, 운항, 정지 속도)에서 다양한 파랑조건에서의 선박의 부가저항 및 수직운동(상하 및 종 동요 응답)의 추정에 대해 수행되었다. 첫째, CFD와 3차원 포텐셜 방법을 이용하여 규칙파에서의 선박속도와 파랑조건에 따른 선박의 부가저항과 운동을 추정하고 실험값과의 비교를 통해 두 수치 해석법의 특징을 살펴보았다. 둘째, CFD를 이용한 선박의 속도별 비정상 파형 분포와 선박의 부가저항 및 운동의 시간이력에 대해 해석하였다. 수치 격자계에 대한 수렴도를 확인하였고 수치계산과 모형시험 결과를 비교하여 사용한 수치 기법들을 체계적으로 검증 하였다. 이를 통해 본 연구에 적용된 수치해석법들의 신뢰성과 선속변화에 따른 파랑 중 부가저항과 선박의 수직운동에 대한 관계를 확인하였다.

18,000 TEU 급 대형 컨테이너 운반선의 그린쉽 설계에 관한 연구로 기본설계와 에너지 효율 향상 관점에서 선형 최적화 과정을 4단계로 나누어 체계적으로 연구를 수행하였다. 첫째, 환경적 측면 및 법규 등을 고려하여 대형 컨테이너 운반선의 경제성 평가를 수행하였다. 둘째, 기본설계 및 성능 관점에서 단축선형과 쌍축선형의 특징을 조사하였다. 셋째, 설계 흘수 및 속도에서 저항과 추진 성능을 향상시키기 위한 단축 및 쌍축선의 선형 최적화를 CFD와 모형시험을 통해 수행하였으며 최적 선형의 성능 향상을 확인하였다. 마지막으로 실제 운항조건을 고려한 추정된 운항 흘수와 속도에서 CFD를 통해 최적화된 최종 선형을 제시하였다. 본 연구를 통해서 대형컨테이너 운반선의 그린쉽 설계를 위해 고려해야 할 사항을 살펴보았고 그에 따른 선형 최적화를 수행하였으며 설계 흘수와 실제 운항조건 및 연료 소모량을 고려한 총 에너지 효율식을 이용하여 최적화된 단축 및 상축 선형의 에너지 효율 개선을 확인하였다.

본 연구는 지구온난화 시 예상되는 고온기를 대비하여 고온 및 사료 에너지 급여 수준이 한우 번식우 영양소 소화율에 미치는 영향을 규명하고 고온 스트레스 시 한우 번식우의 영양소 요구량을 설정하고자 수행하였다. 시험은 한우 번식우 4두(평균체중 491±85.6kg)를 공시하였고, 시험구는 고온 및 사료 에너지 급여 수준에 따라 4 시험구(한국가축사양표준 한우 번식우 유지요구량 TDN의 100%(대조구), 고온 처리 및 TDN 100%(T100), TDN 115%(T115), TDN 130%(T130))로 나누어 개체별 대사케이지에 4×4 Latin square design으로 배치하여, 각 period당 21일씩 대사시험을 실시하였다. 대조구는 온도 24℃, 습도 60%(온습도지수(THI)=71.46), 나머지 3개 처리구는 온도 30℃, 습도 70%(THI=81.38)로 설정하였다. 외관상 건물소화율은 대조구와 T100구가 각각 81.64와 81.39%로 T115(78.23%), T130구(78.15%)보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 대조구 대비 혈중 thyroxine, glucose 및 BUN 함량은 T100구에서 수치적 감소가 나타났으나 T115 및 T130구에서 다시 증가하는 결과가 나타났다. 고온처리구의 일당증체량을 기준으로 한우 번식우 유지를 위한 TDN 요구량 산정식 (Y=0.2097X+111.2428)을 도출하였고, 이는 지구온난화(고온기) 시 유지를 위한 한우 번식우 TDN 요구량은 현재 한국가축사양표준에서 제시된 요구량 대비, 11.24%를 증량 급여해야 함을 의미한다.

본 연구의 목적은 1인승 보트를 설계·제작하여 시운전 및 전산유체역학(CFD)를 이용하여 속도성능을 분석하는 것이다. 선형설계를 포함한 보트의 전반적인 설계과정을 설명하였고, 설계를 바탕으로 제작된 보트에 대하여 잠잠한 해상에서 시운전을 수행했다. 시운전을 통해 보트의 설계속도에서 제동마력은 1680 W가 계측하였다. 유동해석은 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+를 이용하여 자유수면과 동적트림을 고려하여 수행되었다. 유동해석 결과 잉여저항 성분이 마찰저항 성분에 비해 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 시운전과 CFD 결과를 바탕으로 보트의 전체효율계수를 추정하였다. 전체효율계수는 전달효율과 준 추진효율로 나누었다. 준 추진효율은 동일 프로펠러를 사용하는 솔라보트의 속도성능 추정 시 사용될 수 있다. 연구결과은 향후 개발될 보트의 선형설계, 성능 분석 및 개발에 정보를 제공할 수 있다.

본 연구는 격자수, 첫 번째 격자까지의 거리(YP+), 난류모델 그리고 이산화 방법에 따른 해의 변화량을 조사하였다. 대상선박은 KVLCC이며, 격자구성과 유동해석은 상용코드인 Gridgen V15와 FLUENT를 사용하였다. 검토는 2가지 파트로 나누어서 수행하였다. 첫 번째 파트는 격자수, 난류모델 그리고 이산화 방법의 조합에 따른 해의 영향성을 평가하였다. 두 번째 파트는 적합한 YP+ 선정에 초점을 두었다. 격자수와 이산화 방법이 동일한 경우 마찰저항은 난류모델에 따라 약 1 % 내에서 차이를 보였으나, 압력저항은 약 9 %의 큰 차이를 보였다. YP+와 이산화 방법이 동일한 경우 YP+를 30과 50으로 설정하였을 때 마찰저항은 난류모델에 따라 약 1 % 내에서 차이를 보였으나, 100에서는 약 3 % 차이를 보였다. 반면, 압력저항은 YP+값에 무관하게 난류모델에 따라 약 10 % 차이를 보였다. 난류모델과 이산화 방법이 동일한 경우 격자 수 변화 따라 마찰저항, 압력저항 그리고 전 저항 모두 큰 차이를 보이지 않았다. 난류모델과 이산화 방법이 동일한 경우 YP+의 변화에 따라 마찰저항은 5~8 %의 큰 차이를 보였고, 압력저항은 큰 차이를 보이지 않았다.

일반상선 중 액화천연가스(LNG) 재기화 선박은 기존의 LNG 운반선에 액화된 LNG를 다시 기화할 수 있는 추가설비를 갖춘선박이다. 이 선박은 해상에서 천연가스를 해저 터미널을 통해 이송하는 수중 터렛 시스템을 보유한다. 하역작업을 완료한 선박이 운항 시에는 수중 터렛이 없음으로 인해 선수부 바닥이 열려 있는 개구부 즉, 오프닝 상태가 발생한다. 본 연구의 주 목적은 오프닝 상태로 운항 시 발생되는 속도손실을 CFD를 이용한 유동해석과 예인수조에서의 모형시험을 통하여 정확하게 파악하였다. 모형시험에서는 나선 상태와 오프닝 상태에서 저항 및 자항성능을 평가하였다. 실험에서는 터프트 법에 의한 유선조사시험을 이용하여 오프닝 내부유동의 변화를 정량적 또는 정성적으로 보다 더 상세한 조사를 하였다.

본 연구의 주목적은 쌍동선형의 조파저항성능을 평가할 수 있는 수치해석 프로그램을 개발하는 것이다. 개발된 프로그램을 이용하여 비대칭과 대칭인 단동선형을 가진 서로 다른 두 가지 쌍동선에 대하여 수치계산을 수행하여 저항성능을 평가 하였다. 타당성 검증을 위해서 수치해석 결과 중 선수와 선미에서의 침하량, 트림 그리고 조파저항 계수를 수조모형시험 결과와 비교하였다. 이러한 비대칭 그리고 대칭 선형이 가지는 쌍동선의 유체역학적 특성에 관한 비교분석 자료는 향후 선형개발 시 충분한 활용 가치가 있다고 판단된다.

본 연구는 가축 체지방 감소를 위한 수동면역학적 기법의 기초자료 확보를 위해 흰쥐 지방부위별(복강 및 피하지방) 특이 다클론 항체를 개발하고자 실시되었다. 흰쥐 부위별 지방 조직에서 지방세포를 분리하고 각각 primary 배양시킨 후 개발된 복강지방(AAb) 및 피하지방 특이 다클론 항체(SAb)를 주입한 뒤 media 내 lactate dehydrogenase(LDH) 방출 수준을 조사하였다. 희석배율 1:1,000배를 기준으로 비면역혈청은 항원-항체 결합 반응이 거의 측정되지 않았고, AAb 및 SAb는 희석배율 1:128,000배까지 각각 항원-항체 반응이 감지되었다. 부위별 지방과 비교했을 때, AAb 및 SAb는 흰쥐 타 장기들과는 특이한 반응을 나타내지 않았다(p<0.001). 본 연구에서 개발한 두 항체들은 모두 항원으로 이용된 부위의 지방세포 PMP와 가장 높은 반응을 나타내었으며, 지방세포 배양을 통한 LDH 수준 검사에서는 AAb 및 SAb 모두 비면역혈청에 비해 유의적으로 높은 세포파괴가 일어났음을 확인할 수 있었다(p<0.01). 이상의 결과를 종합할 때 본 연구에서 개발된 AAb 및 SAb는 높은 역가, 타장기 안전성 및 in vitro 지방 감소 효과가 있었다고 생각된다.

본 논문의 주 목적은 프루드 수가 0.5 이상인 중형 경비정의 속도성능을 모형시험 이전에 CFD 결과를 바탕으로 기존의 모형시험 자료를 활용하였다. 모형시험 이전에 CFD를 이용하여 선속 별로 추정된 제동마력이 주어진 엔진마력을 만족하는지를 평가 하였다. 대상선박 은 선미가 서로 다른 두 가지 선형을 선정하였다. 점성 유동장 계산은 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+를 사용하였으며, 자유수면과 자세 변 화(동적 트림)를 모두 고려하였다. 알몸 선체의 저항 값은 CFD를 이용하여 추정되었다. 점성 유동 해석을 통해 두 가지 선형의 자유수면 파 형, 압력분포, 한계유선 그리고 프로펠러 면에서의 속도분포를 비교하였다. 점성 유동 해석 결과를 바탕으로 두 가지 선형에 대한 유효마력 즉, 저항성능을 평가하였다. 부가물 부착에 따른 저항 증가량과 준추진효율 계수(ETAD, ηD)는 모형시험 자료를 활용하였다. 중형 경비정과 같은 고속선박에 관한 속도성능 추정법이 CFD와 기존 시험자료를 이용하여 개발되었다.

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.

본 연구에서는 개발된 선미부에 수직날개를 부착한 선박의 조파저항성능을 예측할 수 있는 수치해석기법의 검증에 관한 것이다. 수치해석기법은 비점성 유동장 해석기법인 랜킨소오스 패널법과 와류격자법을 사용하여 개발하였으며, 자유수면 경계조건의 비선형성은 반복해법을 사용하여 만족시켰고, 선박의 트림과 침하량을 구하는 알고리즘을 포함하고 있다. 수치해석을 위한 선체표면의 패널을 생성하기 위하여 패널절단법을 사용하였다. 4000TEU 컨테이너 운반선을 대상 선박으로 하여 선미부 6개소의 서로 다른 위치에 수직날개를 부착하여 수치해석을 수행하였으며, 수치해석기법의 타당성을 검증하기 위하여 상용 점성 유동장 해석 프로그램인 FLUENT를 사용하여 선체 주위의 점성 유동장을 계산하였고, 모형시험을 수행하여 얻은 실험 결과를 수치해석 결과와 서로 비교하였다.

최적화기법과 선형변환 자동화기법을 도입하여 고속 중형 Ro-Pax선박의 조파저항성능을 향상시킬 수 있는 선형설계방법에 대하여 연구하였다. 최적화기법으로는 SQP(sequential quadratic programming)을 적용하였으며, 선형변환 자동화기법으로는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)기법을 적용하였다. 목적함수인 선박의 조파저항성능을 예측하기 위하여 비선형 자유수면 경계조건과 선체의 침하량을 고려한 비점성 유동 해석 기법인 패널법을 적용하였다. 기준선형에 대하여 선형최적화를 수행하였으며 그 결과로 도출된 최적선형에 대하여 모형선을 제작하여 모형시험을 수행하였다. 기준선형과 최적선형에 대한 수치해석을 수행하여 얻은 결과와 최적선형에 대한 모형시험을 수행하여 얻은 결과를 서로 비교하였다.