최근, 레저활동 인구 및 산업의 비약적인 발전으로 인하여 소규모 부잔교 및 계류형 폰툰 플랫폼의 수요가 급증하고 있으며, 연안에서 주로 사용되는 구조물에 대한 설계 및 구조안전성 평가에 관련한 표준 규칙 및 상세 규칙에 대한 제정이 시급하다. 이러한 문제 점들에 대한 기본적인 해결책으로 본 논문에서는 설계 시 참고할 수 있는 설계 기준을 제시하고, 설계안에 대한 구조안전성 평가 절차에 대해서도 소개한다. 본 연구논문에서는 전장 15 m 폰툰형 플랫폼의 구조설계 과정 및 유한요소해석을 통한 구조 안전성을 검토하였다. 일 반적인 10 m 이하 플랫폼의 경우, 간략한 구조계산서만으로도 검토가 가능하나, 10 m 이상의 플랫폼의 경우 상세 구조강도 검토가 뒷받침 되어야만 기준에서 제시하는 안전성 확보를 위한 지침에 부합할 수 있다. 유한요소해석을 통하여 설계안에 대한 구조강도 검토를 수행하 였으며, 그 안전성을 확인하였다. 추후 연구로서는 다양한 하중조건을 동시에 검토할 수 있는 시스템개발이다.

본 연구에서는 쌍동형 카페리에 다수 존재하는 유공판의 좌굴강도 설계 수행 결과 및 개선사항을 논의하고 있다. 카페리와 같이 길이가 50미터 이상이고, 길이/폭의 비가 12보다 큰 중/소형 고속선박은 상대적으로 두께가 얇고 연강을 사용함으로서 좌굴강도가 취약해질 가능성이 농후하다. 특히, 작업자의 접근 및 통로로 활용되는 유공판에서 좌굴강도가 취약해질 가능성이 있다. 안전한 구조설계를 위해서는 유공주위의 면내 하중 재 분포에 의한 좌굴강도 및 최종강도에 대한 명확한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 유공판의 좌굴 및 최종강도 특성에 영향을 미치는 매개변수의 영향을 종합적으로 고려하기 위하여 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용한 비선형시리즈 해석을 수행하였으며, 주요 변수(종횡비, 유공비, 유공형상)들에 대한 영향을 검토하였다. 이 결과를 바탕으로 하여, 유공판의 좌굴강도를 결정짓는 가장 큰 인자는 유공비였으며, 종횡비와 유공의 형상은 그 영향이 미비하였다.

쌍동선의 경우 선미의 형상적인 특이성으로 인하여, 두 개의 선체를 연결하는 부위는 선박의 항해 시 발생되는 피칭운동에 의한 손상이 자주 발생하고 있으며, 이로 인하여 주변부에 대한 구조보강 설계가 필요하다. 이러한 국부 보강에 대한 구조설계 지침이 명확하지 않기 때문에, 엔지니어는 판 두께, 보강재 변경 및 프레임 간격을 줄이는 방법으로 대응을 하고 있다. 그러나 이러한 부위는 선 박의 길이방향으로 약 85 % 이상 위치하고 있기 때문에, 최소 구조부재를 국부 보강하여 중량 증가를 최소화하고, 이에 따른 건조비 증 가 및 건현확보의 문제를 해결해야 한다. 따라서 본 연구에서는 KR(한국선급)의 고속경구조선 규칙을 바탕으로, 쌍동형 카페리 구조설 계 절차를 분석하고 추가가 필요한 항목을 발굴하여 쌍동형 구조설계 프로그램을 개발하였다. 좌굴강도 평가 절차서 및 프로그램에 대 한 신뢰성을 확보하기 위하여, 타 선급의 기준과 비교 검토를 수행하여 6 %내 차이가 발생함을 확인하였다.

본 연구에서는 연륙연도 사업에 대응하는 경제성 및 안정성을 갖춘 쌍동선형 차도선의 개발을 위해 U형과 V형의 서로 다른 쌍 동선형을 CFD 해석을 수행하여 저항성능을 비교하였다. CFD 해석 결과 U형 쌍동선형의 경우 14kts 이상의 고속에서 선수부 파형에 이상 이 발생하여 정상적인 운행이 불가능하다 판단되었으며, 이에 비해 V형은 동일한 속도에서도 이상이 발생하지 않았으며, 또한 U형 쌍동선 형 대비 V형 쌍동선형의 경우, 저속에서는 U형 대비 높은 침수표면적에도 불구하고 거의 같은 RTS값을 보이지만, 고속으로 넘어가면 U형 에 비해 확연히 낮은 RTS값을 보임을 확인, V형의 쌍동선형이 U형에 비해 저항성능이 개선됨을 확인하였다.

디젤엔진에서는 2차 분사 시스템은 다양한 배기 시스템에 적용이 가능하고, 엔진 제어와 관계없이 독립적으로 제어가 가능하기 때문에 환원제 희석 면에서도 후분사 또는 다른 농후한 환원제 분위기 형성 방법 등에 비해 장점이 많다. 2차 분사 시스템에서는 환원제의 공급 방법에 따라서 촉매의 효율은 달라질 수밖에 없다. 환원제는 일정압력 이상으로 유지 및 최적화가 필요하고, 인젝터의 위치 및 각도의 선정은 매우 중요한 인자이다. 본 논문에서는 2차 분사 조건을 변화시켜 환원제의 농도와 양을 변화시켰다. De-NOx 촉매 시스템에서 최대의 NOx 정화 효율에 적합한 환원제 분사 조건들의 선정이 필요하고, 분무 도달거리, 분무 평균 입경, 분무각, 분사량 등의 분무 특성과 환원제의 균일 분포를 잘 파악하여야 한다. 이와 같은 목적을 위하여 2차 분사에서 충돌판 형상에 의한 분무 및 거동 특성은 가시화 방법과 디지털 화상 처리 기법을 사용하여 분석하였으며, 충돌판 형상의 영향성과 각 형상에 대한 최적 각도 범위를 도출하였다.