본 연구는 LS-DYNA 971 을 이용하여 내빙 구조 선박과 빙산 모형 간의 충돌 시험을 수행 후 북극해 운항 선박의 내빙 능력을 분석하였다. 국제선급연합회(IACS)의 Unified Requirements for Polar ship(URI) 규정을 바탕으로 FEM 선박 모형에 내빙 구조를 적용하였으며, 빙산 모형에는 Elastic-perfect plastic 물성과 Tsai-Wu 항복 곡면을 적용하였다. 또한 실험 결과 비교를 위하여 내빙 구조를 갖추지 않은 일반 선박 모형과의 충돌 시험도 수행하였다. 실험 결과 일반 구조 선박의 구형 선수에 빙산 모형에 의해 움푹 들어간 약 1.8 미터 깊이의 선체 손상이 발생하였으나, 내빙 구조 선박의 충돌에서는 약 1.0 미터 깊이의 선체 손상만이 발생하였다. 또한 일반 구조 선박과 충돌한 빙산모형은 원형의 상태를 거의 유지한 반면, 내빙 구조 선박과 충돌한 빙산 모형은 내빙 구조의 구형 선수에 의해 빙산이 일부 파괴되는 현상이 발견되었다.

선박용 디젤엔진 배기가스에 포함된 입자상물질(PM) 가운데서 블랙카본(BC)은 극지방의 해빙을 촉진시키고 온난화를 유발하는 원인물질로서 큰 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 향후 예상되는 PM/BC 배출 규제에 선제적으로 대응하고, 저감기술 개발 및 실증을 위한 기초연구의 일환으로 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 실제 운항 중에 주기관의 배기관 수 포인트에서 PM을 샘플링하여 HR-TEM을 통해 그 구조와 특성을 분석하였다. 또한 배기가스 분석기를 이용하여 운전조건별 배기가스 내 유해물질의 배출 경향을 확인하였다. 분석 결과 엔진에서 배출된 PM의 구조는 구형 입자들의 촘촘하지 않은 체인형 결합으로 이루어져 있으며, 과급기로부터 멀어질수록 온도 저하에 의한 응집이 더 많이 관찰되었고 BC 특유의 graphitic 구조를 잃어가면서 점점 amorphous 구조를 띠는 경향이 나타났다. 또한 배기가스 분석을 통해 엔진 회전수가 증가할수록 배기 내 PM의 농도는 감소할 것으로 예측되었다.

일반적으로 CFRP 레저선박의 상부구조물은 동급전장 타 선박보다 매우 작은 경향을 보이고 있는데, 이는 풍압면적에 의한 횡요저항력과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 CFRP 레저선박의 이러한 상부구조물 형상 특성을 풍압면적 변화에 따른 복원안정성 분석을 통해 파악하고자 한다. GFRP 레저선박과 CFRP 레저선박의 선체 및 상부구조물 형상 특성을 상호 비교하고, CFRP 레저선박의 상부구조물 형상변화를 통해 그 변화가 복원안정성에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 이를 위해 GFRP, CFRP 레저선박 총 10척의 형상을 비교, 분석하여 선체와 상부구조물 간의 형상 추세를 파악하였고, ISO 12217에 따른 횡요저항력 추정 및 복원안정성 평가 프로그램 개발을 통해 상부구조물의 형상 변화와 복원안정성 간의 관계를 분석하였다. 연구결과, CFRP 레저선박의 풍압면적 분포경향은 GFRP 레저선박과 비슷하였으나, 상대적으로 상부구조물 형상 비율은 절반정도 크기에 그치는 경향을 보였다. 또한 CFRP 레저선박의 상부구조물 크기를 동급전장의 GFRP 선박 상부구조물 면적 비율 이상(10%) 증가시키는 경우 횡요저항력에 의한 복원성능에 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

본 논문의 1편에서는 레저선박의 실시간 선체구조모니터링시스템을 개발하기 위하여 도파로 어레이격자(AWG, Arrayed Waveguide Grating)와 광섬유 브래그격자센서(FBG, Fiber-optic Bragg Grating)를 이용한 선체구조모니터링시스템의 설계 및 적용 가능성을 검토하였다. 본 연구에서는 레저선박의 구조취약부의 실시간 모니터링을 위하여 광섬유센서 데이터의 측정 및 분석을 고속으로 처리할 수 있도록 시스템을 최적화하였으며, 레저선박의 선체구조안전모니터링을 위하여 레저선박의 선체 주재료인 FRP와 알루미늄 시편을 대상으로 재료 특성에 대한 기 초 데이터베이스를 구축하였다. 30feet 및 60feet급 세일요트의 알루미늄 마스트에 개발된 시스템을 적용하여 하중변화에 따른 변형률 특성 확인 및 레저선박의 선체구조안전성 평가를 위한 기초 연구를 수행하였다.

주5일제 정착, 소득의 향상, 연안지역 접근성 개선으로 해양관광 활동에 대한 관심과 해양레저 활동에 대한 수요가 증가하고 있으나, 해양활동을 위한 인프라구축 및 레저선박과 인명의 안전을 위한 시스템개발은 미비한 실정이다. 일반선박과 달리 레저선박은 구조안전성 평가 시스템을 위한 규정 및 적용 기준이 명확히 정립되어 있지 않으며, 시스템 개발이 전무하여 레저보트의 운항안전성 확보를 위한 레저보트 구조 안전모니터링시스템의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 도파로 어레이 격자(AWG, Arrayed waveguide grating)와 광섬유 브래그 격자 센서(FBG)를 이용하여 레저보트의 실시간 선체구조모니터링이 가능한 시스템을 개발하여 해상에서의 인명과 레저선박의 안전성을 확보하고자 한다.

소득의 향상 및 연안지역 접근성 개선으로 해양관광 활동에 대한 관심증가 및 해양레저에 대한 수요가 증가하고 있으나, 해상에서의 레저선박과 인명의 안전을 위한 시스템 개발은 미비한 실정이다. 레저선박의 경우 구조안전성에 관한 규정 및 적용 기준이 명확히 정립되어있 지 않으며, 안전성 평가를 위한 시스템 개발이 전무하여 레저보트의 운항안전성 확보를 위한 레저보트 구조안전모니터링시스템의 개발이 필요 하다, 본 연구에서는 도파로 어레이 격자(AWG)와 광섬유 브래그 격자센서(FBG)를 이용하여 레저보트의 실시간 구조안전모니터링 가능한 시스 템을 개발하여 해상에서의 인명과 레저보트의 안전성을 확보하고자 한다.

본 논문에서는 S60MC-C 선박용 다실린더 엔진의 구조해석을 위한 기구학적인 분석에 대해 서술하였다. 구조해석을 위해 프레임박스에 작용하는 측력과 크랭크 저널베어링에 작용하는 반력이 필요하다. 각각의 동적인 작용력을 구하기 위해, 선박용 엔진 내부의 구동부를 마찰이 없는 평판의 운동으로 가정하고, 단실린더에 대해 동역학적인 평형관계를 이용하여 엔진 구동시의 크랭크 각도별 작용력을 구하였다. 단실린더에서의 하중조건을 바탕으로 특정 시점에서 각각의 실린더에 작용하는 하중을 구하기 위해 크랭크암의 각도의 차이를 이용하였다. 구조해석을 위해 프레임박스의 응력 변화에 큰 영향을 줄 것으로 판단되는 8개의 각도를 선정하였다.

The marine structures with sea water cooling system always expose to the oceanic atmosphere. Therefore, the protection of the equipments is very important. To investigate the effectiveness of advanced composite materials for the application in offshore environments, the tensile test, hardness test, undercutting property test, permeance test and the friction and wear test were carried out by using various applicable coating materials. The main results obtained can be summarized as follows; 1. The micro-hardness of the Archcoat 502B showed the highest value. 2. The coefficient of friction of the Rigspray coating at the speed of 2.21m/sec showed the lowest value, and that of the Archcoat 502B coating at 1.08m/sec and 0.18m/sec indicated the lowest values. 3. The wear mass at the speed of 0.18m/sec and 1.08m/sec in dry condition showed the smallest values. 4. The Archcoat 502B coating is fitted to the dynamic instruments in the range of low speed and middle speed. Rigspray coating is fitted to the dynamic instruments in the range of high speed. 5. The wear mass of five kinds of coating materials at the range of low speed was very small, and those of the Archcoat S02B, Archcoat 402B and Rigspray coating at high speed range were quitely smaller than those of the Modified Epoxy and Tar Epoxy.

제한수역에서 측벽부근을 대형선박이 항행할 경우, 측벽으로 인하여 발생하는 유체력이 대형선박의 조종운동에 상당히 크게 영향을 미친다는 것은 잘 알려져 있다. 이 논문에서는 방파제형상을 하고 있는 측벽 부근을 대형선박이 항행하는 경우, 선박과 방파제 형상간의 간섭력 추정을 위해 세장체 이론을 토대로 한 계산 방법을 적용하였으며, 선박에 미치는 측벽의 영향을 파악하기 위하여 방파제길이, 방파제와 선박간의 거리 및 수심을 변수로 하여 선박과 측벽과의 간섭력을 수치 계산하였다.

선박은 충돌로 인한 침수, 화재 등 여러가지 이유로 긴급피난을 감행해야하는 경우가 많다. 특히, 선박의 경우 그 구조의 특성상 좁고 미로같은 복잡한 형태로 구성되어 신속한 탈출이 어렵다. 화재에 의한 인명손상의 경우 연기에 의한 질식사가 대부분을 차지하므로 신속한 탈출은 생존율 향상에 중요한 역할을 한다. 이 연구에서는 선박화재시 연기거동과 가시거리 확보 등에 대해 화재 분석 전용프로그램인 FDS(Fire Dynamic Simulator)를 이용하여 검토한다. 승무원 피난의 경우는 인간행동특성을 고려한 Pathfinder로 검토하였다. 이러한 분석 프로그램을 이용하여 기존 선박구조에 대한 화재확산과 승무원 피난시간을 검토하고 이와 동시에 변경된 구조가 승무원 피난에 미치는 영향을 검토하고자 한다.

선박충돌에 따른 동적특성을 분석하기 위하여 선박의 질량 및 속도에 따른 변화와 구조물의 재료 및 형상에 따른 유한요소 해석을 수행하였다. 해석을 통하여 선박과 구조물의 손상과 충돌하중-시간이력을 얻었다. 본 연구에서는 유한요소해석의 결과를 미국과 일본 및 유럽의 일부 국가에서 연구된 자료와 비교하였다. 동적특성들은 선박과 구조물의 상호작용에 따라 서로 달랐다. 선박-구조물 상호작용에 대해 많은 요소들이 영향을 미치는 것으로 보인다. 선박의 충격과 관련된 동적충격이 가해지는 동안의 재료와 구조물에 있어서의 비탄성거동에 대해서는 극히 미비한 정도의 정보만이 가용하기 때문에, 경험과 올바른 공학적 판단에 기반한 가정들을 사용하여야 한다. 따라서 선박과 구조물의 상호작용에 대한 보다 많은 연구가 필요하다.