본 논문에서는 해양플랜트에 주로 사용되는 알루미늄 사다리의 독자 모델을 개발하기 위하여, 개량형 알루미늄 합금(6082-T6) 을 적용하고 국제 기준에 부합한 구조강도 설계를 하였다. 국제기준은 ISO, NORSOK, Austria Standard를 참고하였으며, 모든 조건이 만족할 수 있도록 하중 조합을 하였다. 설계된 모델은 유한요소법 [Finite elements method]을 근간으로 하는 해양플랜트 전용 해석프로그램인 SACS를 사용하여 구조 안전성을 검증하여 응력 및 처짐이 모두 허용기준 이내에 만족함을 확인하였다. 개발모델은 모든 허용기준을 만족하면서도 가볍고, 생산성이 향상되어 향후 많은 분야에서 사용이 될 것으로 기대해본다.

선박 및 해양구조물에서 사용하고 있는 고강도 알루미늄 합금들은 스틸과 비교해서 많은 이점을 가지고 있다. 최근 고강도 알루미늄 합금들은 육상 및 해양에 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 특수목적 선박의 선체 외판구조에 많이 이용되고 있고, 교량 구조물에 사용되는 상자 구조물, 그리고 고정식 해양플랫폼의 상부구조에서 소비율이 증가하고 있다. 알루미늄 재료는 스틸보다 1/3의 중량 구성비를 통하여, 구성 중량을 줄이게 하여 연비 절감을 가능하게 한다. 일반적인 강구조물의 응력-변형률 관계와 비교하면, 용접가공에 따라 발생하는 열영향부의 존재로 인하여 상당히 다르게 나타난다. 왜냐하면, 강구조물과 비교하면 열전도율이 높아서, 열영향부(heat affected zone, HAZ)가 남아 있어 구조 강도 저하를 가져온다. 본 논문에서는 MIG(Metal inert gas) 용접 때문에 발생하는 열영향부를 고려하고, 종방향 압축 하중에 대한 알루미늄 보강판의 좌굴 및 최종강도 특성을 분석하였다. MIG 용접에 따른 열영향부를 고려한 경우, 좌굴 및 최종강도 모두 감소하며, 열영향부의 범위가 15 mm부터 항복 이후 에너지 소실률이 크게 나타나며, 25 mm 이상부터는 그 차이가 크지 않다. 따라서, 알루미늄 합금재료를 적용한 보강판의 구조 거동을 파악하기 위해서는 열영향부 영향에 대한 검토 및 분석이 중요하다.

본 논문에서는 도서 지역 화물 및 승객 운송을 맡은 연안 항해용 친환경 차도선을 개발하면서, 검토된 주요 결과들에 대해서 논의한다. 시장에서의 경제성을 확보하기 위하여, 폭 19 m를 최종 개발모델 및 갑판면적에 많은 차량이 배치되도록 고려하였다. 조파저항 감소를 위해 선형 형상은 “V”에 선수벌수를 접목하였으며, 수치해석을 통해 개발 선박의 유체역학적 성능을 확인하였다. 선가를 직접 결정짓는 선각 중량을 감소하기 위하여, 최적화 전문 프로그램에 내재된 다목적 최적화 방법인 파레토 시뮬레이트 어닐링을 활용하여 약 3.9 %의 중량 절감을 달성하였다. 본 연구를 통해서 도출된 주요 결과들은 추후 쌍동형 차도선 관련 연구를 수행하는 엔지니어와 관련 산 업에 좋은 선례가 될 것으로 기대한다.

최근 수상 레저 사업장과 레저기구의 개수는 지속해서 성장하고 있다. 수상레저기구 중에서도 카약과 카누의 보급률이 크게 증가하고 있다. 기존에는 주로 FRP 재료를 사용하여 제작하였으나, 지구온난화, 천연자원 고갈 등의 문제로 인해 청정에너지 및 신재생 에너지에 대한 필요성이 대두됨에 따라 탄소섬유에 대한 수요도 빠르게 증가하고 있다. 본 연구에서는 이러한 사회적인 변화 의식에 부합하기 위하여, 탄소섬유를 적용한 보급형 카약을 설계하고, 제품의 신뢰성을 검증하기 위하여 저항성능 및 구조 안전성 평가를 수행하였 다. 속도 변화에 따른 압력저항과 마찰저항 변화를 검토하였으며, 속도 2.6 m/s 이상에서는 압력저항이 크게 증가하면서 전체저항이 커지 는 현상이 발생한다. 현재 카약 구조는 운용 시 고려할 수 있는 설계하중을 고려 시, 충분한 안전율을 갖고 있음을 확인하였다.

PE(PolyEthylene) 재료를 활용한 해상부유 구조물은 바다, 강 또는 호수의 인근이나 수역 내에 일정한 공간 부를 형성하는 부유식 구조물로, 현재는 그 용도가 소형선박 계류장뿐만 아니라 양식장, 수상 펜션, 해상부교 등에 다양하게 활용되고 있다. 이 제품군의 특징은 유연성이 뛰어나고 재활용할 수 있으며, 내약품성, 내후/내식성이 우수하다. 기존의 PE 제품군을 활용한 부유식 플랫폼은 한 개의 브래킷에 한 개의 부력관을 체결하는 단순한 구조를 구성하였고, 이로 인하여 사용자가 용도 변경 및 사용환경이 변경될 때는 적용하는데 제한이 있었다. 이에 본 연구에서는 한 개의 브래킷에 다양한 크기를 갖는 부력 관을 체결할 수 있는 구조를 개발하고, 제품의 구조 안전성을 유한요소법을 활용하여 검증하였다. 구조해석 결과, 브래킷 하단에 지름 500mm 부력관 모델에서 충돌 하중에 대해 최대값을 나타내었으나, 허용기준을 만족하였다. 본 연구 결과를 기반으로 하여, 향후 다양한 형태의 부유체 플랫폼에 대한 구조 안전성 평가에 관한 연구가 가능하며, 관련 평가 기준에 대한 정립이 필요하다.

신조 방식의 제조업의 특성상 경기 사이클이 존재하기 때문에, 장기적으로 이를 대처할 동반 산업이 절실하게 필요로 하고 있다. 이러한 요구에 적합한 분야가 수리조선업 분야이다. 수리조선업을 운영하기 위해서는 플로팅도크가 필수적으로 필요로 하며, 대부분 노후화된 플로팅도크를 해외로부터 수입한 후, 개/보수를 통하여 운용하고 있다. 그러나, 사용연한이 최소 30년 이상이고, 운용 시 특정 선급에 입급을 시키지 않기 때문에, 안전성에 대한 정확한 지침은 전무한 상태이다. 본 연구에서는 노후화된 플로팅도크의 계측한 두께 정 보를 활용하여, 구조강도 검토를 수행하고, 운용중인 플로팅도크의 잔류 구조강도를 분석하였다. 연구를 통하여 도출된 주요 결과들은 유사 설비의 구조 안전성 검토에 대한 가이드라인을 참조할 수 있으며, 개/보수 시 이러한 방법을 활용하면 빠른 시간 내에 최적 해를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

국내에서 배스낚시는 하나의 해양레저 스포츠로서 자리매김하고 있다. 국내 배스 낚시협회는 총 4곳이 있으며 각 협회당 매년 10~15회의 토너먼트 대회를 개최하는 등 수요가 높은 편이다. 그러나 국내 대회에서 선호되는 17ft 이상 급의 배스보트의 경우 현재 100 % 수입에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 해외실적선 자료를 바탕으로 통계분석을 통해 18.5ft급 경기용 배스보트의 초기 선형 개발을 위한 주요제원을 도출하였다. 또한 활주선의 저항 및 활주성능에 큰 영향을 미치는 선저경사각 및 종방향 무게중심에 따른 CFD 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 경우, 설계 속도인 Fn=3.284(Re=9.858×107)에 대해서 수행하였고, 선저 경사각은 12~20°, 종방향 무게중심은 부력중심으로부터 선미방향으로 0~8%LWL의 범위로 설정하였다. 수치해석 결과를 바탕으로, 1차적으로 저항성능과 침수용골 길이를 바탕으로 범위를 설정한 후, Savitsky의 Drag-Lift ratio의 상관그래프를 이용하여 최적 트림각에 근접한 선저경사각(14~16°), 종방향 무게중심위치(4~6%LWL)의 범위를 도출하였다.

우리나라에서 다랑어 선망어업은 국내 원양산업 중 업종별 생산량 1위의 업종으로, 1980년대 중 후반부터 연구가 지속적으로 수행되어왔으며, 기술의 현대화 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만, 어선에 탑재되는 보조작업선들은 원양어업에서 중요한 역할을 맡고 있음에도 관련 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 보조작업선들 중 네트보트의 추진기를 프로펠러에서 워터제트 형태로 변경하고, 그에 따른 선형 변환을 통한 선체 부가저항 감소 및 운항성능을 향상하고자 하였다. 이를 위해 전산수치해석을 통해서 선박의 유체 성능 변화를 계산하였으며, 또한 기존 선형 및 추진기 변화 선형에 대해 모형선 수조시험을 수행하여 속도별 저항성능 비교를 수행하였다. 수치해석 및 1/7의 축소모형의 수조시험 결과, 기존의 네트보트 대비 45~58% 저항성능이 크게 향상되었으며, 이는 철망 제거에 의한 단순 침수표면적 및 선형개선에 의한 저항성능 향상을 확인하였다.

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.

The objective of this paper is to optimize the cross-section of aluminum decking units used in the bass boats under operating conditions, and to verify the optimized model from the results via by ANSYS software. Aluminum decking unit is needed to endure specific loading while leisure activity and sailing. For a stiffer and more cost-neutral aluminum decking unit, optimization is often considered in the naval and marine industries. This optimization of the aluminum decking unit is performed using the ANSYS program, which is based on the topology optimization method. The generation of finite element models and stress evaluations are conducted using the ANSYS Multiphysics module, which is based on the Finite Element Method (FEM). Through such a series of studies, it was possible to determine the most suitable case for satisfying the structural strength found among the phase-optimized aluminum deck units in bass boats. From these optimization results, CASE 1 shows the best solution in comparison with the other cases for this optimization. By linking the topology optimization with the structural strength analysis, the optimal solution can be found in a relatively short amount of time, and these procedures are expected to be applicable to many fields of engineering.

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.