선체구조의 품질검사 중 가장 일반적인 방법의 하나는 비파괴검사이다. 하지만 복합소재 선체는 강화재와 수지로 구성된 여러가지 재료가 섞여 있고 또 생산환경과 작업자에 따라 FRP(Fiber-Reinforced Plastics) 제작품질에 차이가 발생할 가능성이 크기 때문에 정확한 검사평가는 쉽지 않은 일이다. 특히 FRP 선박의 경우에는 다른 구조물보다 두께가 매우 두껍고 주로 수척층 공법을 이용하기 때문에 더욱 그렇다. 초음파 탐상의 조건 중 검사체의 밀도가 매우 중요하기 때문에 본 연구에서는 FRP 선박 제작에 널리 사용되고 있는 소재와 유리섬유강화재 중량 비율로 제작된 선박의 외판을 검사체로 선정하고, Pulse-Echo 초음파 탐상기를 활용하여 GFRP(Glass Fiber-Reinforced Plastics) 선체 외판의 초음파 탐상을 위한 적정 조건을 조사하였다. 1.00 MHz, 2.25 MHz, 5.00 MHz 세 종류 탐촉자로 A-Scan 을 실시하였으며 선체 외판의 두께 검사결과와 비교분석함으로써 적정 초음파 탐상 조건을 찾고자 하였다. 연구결과 탐촉자의 초음파 주파수가 높아질수록 수신자의 반사파 음향 속력을 감소시켜야 더 정도 높은 두께 측정 결과를 얻을 수 있었으며, 상대적으로 낮은 초음파 주파수 탐촉자에서 더 적은 오차가 발생함을 확인할 수 있었다.

The purpose of this study is to investigate the interrelationship of how the ship's wave resistance performance changes with the change of the longitudinal position of the section line in the ship's lines, and to find a way to use it in the hull-form design. To this end, we developed a hull-form automatic change algorithm that can maintain the proper hull-form while moving the section lines in the longitudinal direction, and the computer program for a numerical analysis was developed to apply the developed algorithm. By applying the developed hull-form automatic change algorithm and the wave resistance performance prediction program, the numerical analysis package was constructed. The numerical analysis was carried out for the passenger ship. Numerical analyzes were carried out by moving the section lines of the passenger ship in the longitudinal direction, and the results were compared with each other. Based on the numerical results, we attempted to investigate the correlation between the section line movement and the wave resistance performance.

본 연구는 ISO19030 - 선체 및 프로펠러 성능 모니터링 방법을 실선 178 k 벌크선박에 적용한 결과에 관한 것이다. 최근 온실가 스 저감 규정 대응과 해운 경쟁력 확보를 위해 에너지 저감 솔루션을 선박에 적용하려는 시도가 증가하고 있다. 하지만 정량적으로 선박 성능을 분석하기 쉽지 않아 에너지 저감 솔루션의 평가가 쉽지 않았다. 이러한 해운 산업의 요구에 따라 2016년 ISO19030이 표준화되어 선박 성능 분석을 정량화할 수 있는 기반이 마련되었다. 하지만 ISO19030에서 제안하는 환경 보정법은 각 날씨 영향을 고려한 보정이 아닌 정수(Calm Sea) 상태에서 운항한 데이터만 분석하는 방식이다. 이러한 분석 방식은 선박의 운항 구간에 따라 데이터가 필터링 되는 편차가 심하고 정확한 환경 보정을 하지 않아 6개월 이하의 분석은 신뢰하기 어렵다. 본 연구에서는 ISO19030을 실제 3척 선박 3년 이상 장 기간 운항 데이터에 적용하였다. 적용 결과를 토대로 ISO19030 효용성과 한계점을 파악하고 ISO19030에서 제안하는 필터링 방식 대신 ISO15016의 파도 보정(STA-WAVE2)을 통해 성능 분석 방법을 개선하고자 한다.

In this study, a high speed planing boat with 7.2 meters in length is developed as the beam larger about 10% by comparing with the general planing boat. The design speed of a boat is 30 knots (about 15.4 m/s) by using 150 hp outboard engine and the main material is FRP. The resistance performance related to the free running attitude as trim and sinkage is discussed and the wave patterns are observed to clear the relationship between the performance and wave characteristics by model test. The turning circle is estimated by Lewandowski´s equation. The results show that not only the wave pattern but also the free running attitude of the boat have the strong influence on a resistance performance. The boat needs smaller engine power and has more stable running attitude because of large sinkage and small variation of trim due to the large area for the lift force and light weight.

본 연구에서는 선수 돌출의 반전형 선수 형상을 가진 고속 쌍동선의 선체부착 부가물에 의한 주행성능 영향에 대하여 수치해 석과 회류수조 모형시험을 통하여 비교분석하였다. 반전형 선수 형상은 재래식 선수 형상보다 선수 발산파 파정의 생성위치를 선미방향 으로 이동시켜 개선된 조파형상을 보이며, 저항 및 안정된 항주자세에 효과적임을 보였다(Kim et al., 2019). 본 연구에서의 반전형 선수 내 측에 부착된 핀과 선미단 인터셉터(Interceptor)에 의한 파형과 항주자세 변화 등 주행성능에 대한 모형시험 결과에서는, 1) 반전형 선수의 Trim 특성 2) Fin에 의한 내측 파의 중첩 개선 3) Fin과 Interceptor에 의한 자세제어는 두 선체 연결갑판(Wetdeck) 충격을 줄이는데 효과적인 것으로 판단된다.

삼불화알루미늄(AlF3)이 포함된 염화물-불화물 혼합 용융염에서 ZIRLO 튜브를 이용한 지르코늄 전해정련공정을 실증하였다. 순환 전압전류실험 결과, AlF3의 농도가 증가함에 따라 금속환원의 개시 전위가 일정하게 증가하고 지르코늄-알루미늄 합금형성과 관련된 추가적인 peak의 크기가 점차 증가하는 것으로 나타났다. 전류조절 전착법과 달리, −1.2 V의 일정전위 에서 수행한 지르코늄 전해정련에서 방사형 판 구조의 지르코늄 성장이 염의 상단 표면에서 확연하게 나타났으며, 전착물 지름의 크기는 AlF3의 농도에 따라 점차 증가하는 것으로 나타났다. 주사전자현미경(SEM)과 에너지 분산 X선 분광기(EDX) 와 X선 광전자 분광기(XPS)를 이용하여 판 구조의 지르코늄 전착물을 분석한 결과, 극미량의 알루미늄이 지르코늄-알루미늄 합금 형태로 존재하며, 전착물의 상단과 하단 간에 서로 다른 화학성분구조를 갖는 것으로 나타났다. AlF3의 첨가는 전착물 내 잔류염 양을 줄이고, 지르코늄 회수를 위한 전류효율을 향상시키는 데 효과적인 것으로 나타났다.

In this study, a high speed Rigid Inflatable Boat(RIB) with about 10 meters length is developed. Design speed of the boat is 30 knots (15.43 m/s) using 250 hp twin engines and main material is aluminum. Resistance performance related to the free running attitude as trim and sinkage are discussed and wave patterns are observed to make clear the relationship between the performance and wave characteristics using model test and CFD analysis. The results show that not only wave patterns but also free running attitude of the boat have a strong influence on resistance performance. CFD results including free surface give good relative tendency for effective power and the attitude comparing model test results. CFD analysis used in this study can be used at initial ship design stage of high speed boat.

CFRP는 경량화 소재로 각광받고 있으며, 해양산업에서도 고급요트와 특수목적 선박 등에 사용되고 있다. 전기추진체계 또한 친환경 추진 방법으로써, 요트와 소형 여객선 등의 주 추진계로 활용되고 있다. 본 연구에서는 소형선박의 선체소재와 추진계를 각각 CFRP와 전동기로 교체하였을 때의 경량화 효과를 정량적으로 비교분석하였다. 45ft GFRP 선박을 대상으로 사례연구를 수행하였으며, 선체소재를 설계원안과 동일 함침율 기준의 CFRP로 재설계하였고, 추진계는 설계원안의 동일 마력, 항해거리를 유지할 수 있도록 전동기와 배터리 시스템을 설계하였다. 연구결과 CFRP 소재는 선각을 45 % 정도 경량화 할 수 있었고, 전기추진체계는 기관부를 58% 경량화 할 수 있음을 확인하였다. 다만 전기추진체계의 경우, 디젤 추진체계의 항해거리를 확보하기 위하여 상당한 양의 배터리 팩을 필요로 하기 때문에, 현실적인 수준에서의 경량화 실효성은 없는 것으로 확인되었다.

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.

국제해사기구는 선체부착생물의 위험성을 인식해서 2011년 ‘선체부착생물에 의한 외래위해종 이동 저감을 위한 관리 및 제어 가이드라인’을 공표하였고, 향후 이를 강제화하기 위한 국제 협약을 계획하고 있다. 본 연구에서는 향후 강제화 될 국제협약에 효과적으로 대응하기 위해 선체부착생물관리 관련 선도국 사례를 소개하고 수중제거에 대한 환경 위해성 평가 기법에 대해서도 알아보았다. 선체부착생물관리 관련해서 선도국인 호주와 뉴질랜드는 수중제거 시나리오 의거해 수행한 생물 및 화학 위해성 평가를 근간으로 선체부착생물관리 규제안을 마련하였다. 자국 정부의 특별한 규정이 없는 대부분의 유럽 국가들은 국제해사기구의 선체부착생물 규정에 따라 수중제거를 수행하는 것으로 확인되었다. 우리나라인 경우 선체부착생물에 대한 국내법은 존재하지 않고, 해양 생태계법에 의거해서 약 17종의 해양생태게교란생물만 지정해서 관리하고 있다. 선박 선체에 대한 수중제거는 외래생물 확산 및 수생 환경으로의 화학 물질 방출을 수반하므로, 생학적 위해성평가와 화학적 위해성평가를 별개로 수행한 후 이 둘의 평가를 종합하여 수중제거 수용 여부를 판단하였다. 생물학적 위해성 평가는 수중제거과정에서 외래생물 유입에 영향을 미치는 핵심요소를 기반으로 40 code의 수중제거 시나리오 작성하고 위해성우선순위(Risk Priority Number, RPN) 점수를 산정하였다. 화학적 위해성평가는 수중제거 시 용출되는 구리(Copper) 농도를 기준으로 MAMPEC(Marine Antifoulant Model to Predict Environmental Concentrations) 모델 프로그램을 사용하여 PEC(Predict Environmental Concentration) 값과 PNEC(Predict No Effect Concentration) 값을 산출하였다. 최종적으로 PEC/PNEC 비의 값이 1 이상이면 화학적 위해성이 높음을 의미한다. R/V 이어호가 부산 감천항에서 수중제거를 수행한다는 가정하에 위해성평가를 시범 실시한 결과, 생물학적 위해성은 RPN이 <10,000 이어서 저위험으로 판단되었으나, PEC/PNEC 비의 값이 1 이상으로 화학적 위해성이 높아 최종적으로 수중제거가 불가능한 것으로 평가되었다. 따라서 우리나라도 선도국 사례를 참조해서 수중제거기술을 개발하고 또한 국내 항만 현실에 맞는 선체부착생물규제 국내법을 제정해야 할 필요가 있을 것이다.

선박의 고속, 대형화 및 규제강화의 추세에 따라 유동소음의 중요성이 강조되고 있다. 그러나 항공, 철도 등의 공력소음 분야에서 유동소음을 설계에 반영하고 있는 것에 반해 조선해양분야에서는 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는, 선체유기 유동소음의 해석절차를 정립하고 쇄파의 영향이 작고 선체선형에 의한 유기소음의 특성이 뚜렷한 파랑관통형 선형에 대해 소음특성을 분석하였다. 선체유기 유동소음의 주요 메커니즘인 난류경계층 내부의 복잡한 난류유동과 구조물의 유체-구조 연성적 소음원은 벽면변동압력을 이용하여 가진력을 모델링하고 파워흐름해석법을 이용하여 진동음향 응답해석을 수행하였다. 주파수 영역 및 선체부위에 따라 상의한 소음특성을 가지며 저주파수 영역에서 선형의 영향이 상대적으로 크고 유속에 비례하는 경향을 확인할 수 있었다.

본 연구의 목적은 2가지 선속에서 운항하는 선박의 선형 설계 자동화에 관한 것이다. 가장 기본적인 선박의 형상을 가지는 60 계열(CB=0.6) 선박을 대상선박으로 선택하여 연구를 수행하였다. 선박 형상의 향상 방향은 저항성능 향상의 관점이며, 특히 선박의 형상과 밀접한 관계를 가지는 조파저항성능을 향상하기 위한 선박 형상 설계 자동화를 수행하였다. 본 연구의 목적을 실현하기 위하여 최적화 기법과 저항 성능을 예측하는 기법 그리고 선형의 형상을 변경하는 기법을 접목하여 선박 형상 설계 자동화 소프트웨어를 개발하였으며, 개발된 소프트웨어를 대상선박에 적용하였다. 최적화 기법으로는 순차이차계획법(sequential quadratic programming method)를 사용하였으며, 조파저항성능을 예측하기 위하여 포텐셜기저 패널법(potential-based panel method)을 사용하였다. 선박 형상의 변경은 가우시안형 수정함수 법(Gaussian-type modification function method)를 개발하여 적용하였다. 개발된 소프트웨어를 사용하여 대상선박의 서로 다른 두 가지 선속에 대하여 설계를 수행하고 그 결과를 서로 비교하였다. 그리고 개발된 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 모형시험을 수행하여 구한 실 험값과 수치해석을 수행하여 구한 계산값을 서로 비교하였다.

In this study, a 30ft class high speed catamaran cruise boat is designed and resistance performances are investigated by model test at a circulating water tank. Design speed of the boat is 17knots(8.7m/s) and maximum speed is 20knots(10.3m/s) using 330ps twin engine. Each single bodies are designed unsymmetric planing hull considering high speed-length-ratio(Froude number) and wave interaction at inner part of the hull. Small size fins like chine are attached near free surface at each outside of the hull to separate wave along the hull side. The results show that the small chine plays a big role in separating the wave flowing along the hull. However, in the case of relatively heavy boat such as the developed hull, such a small power due to chine can not cause additional lift and cause resistance increase.