미세먼지는 먼지 입자의 크기에 따라 일반 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5)로 나뉘어 분류하고 있다. 미세먼지는 심혈관 질환(Cardiovascular disease) 등을 증가시킬 수 있는 위험성을 보유하고 있기 때문에 저감하기 위한 노력이 필요하다. 본 논문에서는 소형선 박용 디젤엔진에 설치될 미세먼지 저감 장치의 콘 형상에 따른 유동 균일도 특성과 압력강하에 미치는 영향에 대해서 수치해석을 통하여 조사하였다. 사례별로 유동 균일도 및 압력강하는 상용해석 코드인 AVL社의 FIRE-M을 이용하여 분석하였으며, 콘 형상에 따른 두 가지 모드에 대하여 비교분석 하였다. 콘 형상 변경에 의해 압력분포가 개선되었으며, 특히 소형선박에서는 유의미한 결과라고 분석되어 진다.

Brushless excitation systems are widely used in marine synchronous generators due to their high reliability and reduced maintenance requirements. In these systems, the rotating rectifier converts the three-phase AC output of the exciter into DC current for the main field winding. However, faults in the rotating rectifier, particularly a single diode open-circuit fault, can degrade excitation performance without immediately triggering protective devices, making early detection difficult. This paper experimentally investigates the effects of a single rotating rectifier diode open-circuit fault on the excitation system and voltage formation of a brushless synchronous generator under no-load operating conditions. The no-load condition minimizes the influence of armature reaction and load current, allowing fault-induced excitation behavior to be clearly isolated. A brushless excitation system was implemented using three synchronous machines of identical rating, and a single diode open-circuit fault was intentionally introduced in the rotating rectifier. Excitation-related electrical quantities related to the excitation system, including DC excitation current and voltage, exciter armature currents, and generator terminal voltage, were measured and compared before and after the fault. Experimental results demonstrate that the single diode open-circuit fault causes reduction in the average excitation current and introduces low-frequency ripple components in the excitation current waveform while the terminal voltage reduction remains limited under no-load conditions. These results indicate that excitation-related electrical signals can serve as effective indicators for the detection of rotating rectifier diode faults in brushless synchronous generators.

연근해 소형선박의 질소산화물(NOx)과 입자상물질(PM)의 배출 저감은 강화되는 해양환경 규제 대응을 위해 필수적이다. 본 연 구에서는 총톤수 21톤, 정격출력 367 kW(@1,800 rpm)의 고속디젤엔진을 장착한 연근해 소형선박에 배출저감설비(DPF+SCR)를 적용하여 해상실증 시험을 수행하였다. 가스상물질은 NOx Technical Code와 ISO 8178 기준을 준용한 장비를 사용하였으며 입자상물질(매연)은 국제 해사기구(IMO)에서 논의 중인 블랙카본 측정 방법 중 스모크미터를 이용하여 측정하였다. 황 함유량 0.03%S 이하 연료를 사용하여 20일 간 실제 운항 데이터를 모니터링하고, 모니터링 전·후 시험조건에 따라 1, 2차 성능시험을 수행하였다. 시험결과, NOx 저감효율은 62.0~97.8%, PM 저감효율은 93.0~97.4%를 나타냈으며, 배압은 60mbar 이하를 유지하였다. 운항 조건을 고려한 최적 저감효율은 70~80%이 며, 요소수 탱크 용량은 연료 저장 탱크 용량 대비 최소 4% 이상 요구된다. 본 연구는 연근해 소형선박의 NOx와 PM 동시 저감을 위한 배 출저감설비(DPF+SCR) 적용 가능성을 확인하였다.

Most engines for small vessels operating in coastal waters, such as fishing boats, are equipped with a reduction gear to reduce the engine's rotational speed. Small vessels are equipped with engines of fixed output and reduction gears of single reduction ratio only. This paper is a study on the development of a two-stage reducer capable of controlling the reduction ratio according to the light and full load conditions of a ship. Because the torque and rotational speed delivered to the propeller can be flexibly adjusted, the engine load can be maintained appropriately. In addition, because the engine room space is limited, the development of a two-stage reducer with an integrated power take off (PTO) was pursued to minimize the volume. Through this development, we were able to confirm a reduction in fuel consumption rate because we did not have to consume a lot of fuel to maintain maximum output. Reducing fuel consumption can result in reduced harmful exhaust emissions. Additionally, it can be expected that the frequency of failures that may occur due to overload can be reduced.

국제해사기구(IMO)의 선박 환경규제 강화에 따라 선박 배출 온실가스 저감을 위한 대체연료 및 새로운 추진시스템의 도입이 활발히 진행되고 있다. 특히 연료전지와 배터리를 결합한 하이브리드 전기추진시스템은 배출가스 제로 및 높은 에너지 효율을 통해 차세 대 친환경 선박의 주요 대안으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 이러한 전기추진시스템에 적용되는 암모니아 개질기의 선박 탑재를 위한 시험기준과 절차를 개발하고 그 타당성을 검증하였다. 암모니아는 저장 용이성, 운송 효율성 및 무탄소 배출 특성으로 인해 차세대 수소 공급원으로 주목받지만, 고온 개질기 필요, 독성 및 부식성, 잔류 암모니아 슬립 등 복합적 기술 문제와 안정성 확보 방안이 필수적이다. 이를 해결하기 위한 방안으로 본 논문은 실선 운항 조건을 반영한 4가지 핵심 시험항목(수소 생산량, 수소 순도, 잔류 암모니아 슬립, 경 사안정성)을 도출하고, 각 항목별로 시험환경, 절차, 측정기준, 수용기준을 포함한 정량적 시험방법론을 제시하였다. 해당 시험기준은 ISO 14687, IMO IGF Code 등 국제 기준을 기반으로 연계되며, 실선박에서의 신뢰성, 반복성, 실현가능성을 확보하기 위한 기반 자료로 활용 가 능하다.

The IMO’S 72nd MEPC meeting proposed the goal of reducing greenhouse gas emissions by up to 50% by 2050. Thus, various eco-friendly fuels are proposed as alternatives, but there are also various issues that need to be tackled, such as storage stability and supply system issues in a special environment a ship has. Therefore, in this study, the possibility of reducing greenhouse gases was analyzed by applying MGO as an alternative to boilers operated with HFO, a Bunker-C series. As a result, the exhaust gas temperature decreased by about 11.54% from 316.9℃ to 280.3℃, and the amount of oxygen content increased by about 0.38% from 6.27% to 6.65%. It can be seen that carbon monoxide can be reduced by about 45.28% by simply converting fuel from 45.29 ppm to 24.78 ppm, and carbon dioxide, which is a typical greenhouse gas, can be reduced by about 0.49% from HFO by 11.08% to MGO by 10.59%. This means that some greenhouse gas reduction is possible only by shifting between ship fuels that satisfy ISO-8217, but since there are limitations to achieving strong carbon neutrality proposed by IMO, it will be necessary to actively utilize the use of various alternative fuels in the future.

선박용 프로펠러는 선박 추진 성능과 연비에 직접적인 영향을 미치는 핵심 부품으로, 제작 과정에서 높은 정밀도가 요구된다. 사형주조는 복잡한 형상의 금속 부품 제작에 널리 사용되는 공정이지만, 주조 과정에서 발생하는 열적 팽창과 냉각 수축은 최종 치수 오 차와 가공 비용 증가를 초래하는 주요 원인이다. 본 연구에서는 사형주조 과정에서 발생하는 열팽창 및 수축 현상을 정밀하게 예측하고, 이를 고려한 최적의 치수 여유 설정을 통해 연마 작업을 최소화하는 설계 방안을 제안하였다. 알루미늄 청동 합금(ALBC3)을 사용한 프로 펠러를 대상으로 열팽창 공식과 유한요소해석(FEM)을 적용하여 블레이드, 허브, 전체 지름 등 각 부위별 변형을 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 블레이드 너비와 두께는 약 1.9%, 허브 직경은 1.5%, 전체 지름은 2.0%의 여유를 두는 것이 적절한 것으로 나타났다. 이러한 최 적 치수 여유를 적용한 결과, 최대 23kg의 재료 절감, 30만 원 이상의 제작 비용 절감, 작업 시간 50~60% 단축 등의 정량적 개선 효과가 확인되었다. 최적 설계를 적용함으로써 추가 연마 작업과 재료 손실을 줄일 수 있으며, 이에 따른 비용 절감 효과도 기대된다. 본 연구 결 과는 선박용 프로펠러 제작 과정의 품질 향상과 생산성 제고에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

Various vibrations occur while a ship is in operation. In the propulsion shaft systems of medium and small-sized vessels, it is common to install elastic couplings to prevent fluctuating torque from being directly transmitted to the reduction gear system and to avoid damage caused by torsional vibrations. However, the majority of elastic couplings are currently imported. The engine speed was gradually increased during the coupling test, while the vibrations were measured. At the point of maximum output, the engine speed was maintained at a constant level to observe the structural vibrations of the engine. This study aims to localize the production of elastic couplings by addressing the issue from the perspectives of torsional and structural vibrations to verify their operational performance.

The seriousness of environmental pollution and Particulate matter is becoming a hot topic around the world, and interest in air pollution problems caused by exhaust gases generated from industrial sites, automobiles, and ships is also increasing. Korea's air environment has a significant external impact due to its regional characteristics, so there is a limit to establishing an air environment management plan according to regional emission characteristics. In order to reduce Particulate matter emissions, various industrial fields use technology to remove air pollutants by using an electric precipitator to reduce fine pollutants. In this study, we intend to optimally design the dust collecting plate and electrode plate of the low-pressure electric precipitator to confirm the changes in physical properties and properties of SUS316L materials before and after exposure to diesel engine exhaust gas.

이 연구는 다목적 선박(MPV)의 공기역학적 구조물 설계, 분석 및 향상을 통해 그린 워터 압력에 의한 구조적 안전을 보장하고, 탈탄소화 및 에너지 효율성에 이바지하는 방법을 기술하였다. 유한 요소 분석(FEA)을 통한 초기 평가에서 좌굴 발생에 대한 잠재적인 취약점 이 있음을 확인하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 보강재(Carling stiffener)와 두께 증가를 통하여 응력을 재분배하고 국부적인 좌굴 발생의 위험을 최소화하였다. 보강 후 분석 결과, 한국선급(KR)의 안전 기준인 항복 강도, 미국 선급(ABS) 좌굴 강도 및 노르웨이 표준(NORSOK) 변 위 기준을 모두 충족하는 것이 확인되었다. 결과적으로 고유치 좌굴 해석 결과가 안전 기준을 초과하고 최대 변위가 허용 한계 내에 있는 등 중요한 개선이 이루어졌다. 이러한 개선은 극한의 해양 조건에서 운영 신뢰성을 보장할 수 있다. 이 연구는 공기역학적 항력 감소와 구조적 안전성의 이중적인 이점을 강조하며, 국제 해사 기구(IMO)의 2050 탈탄소화 목표에 부합하는 연료 효율성 및 온실가스 배출 감소에 이바지할 수 있다. 연구 결과는 다양한 선박 유형에 걸쳐 항력 감소 기술을 확장하기 위한 기초 자료를 제공하며, 지속 가능하고 탄력적인 해양 운영을 위한 대안을 제시하였다. 향후 연구는 구조적 안전 평가를 가속할 수 있는 단순화된 모델링 기술 개발에 집중할 것이다.

선박용 연료전지 시스템의 스택 온도를 일정하게 유지하기 위한 스택 냉각 시스템은 Close-Loop의 청수 라인과 Open-loop의 해수 라인을 적절하게 조합하여 구성할 수 있다. 청수와 해수의 열 교환량은 스택 냉각 시스템에 설치된 3-way 밸브의 열림 정도로 결 정된다. 냉각 시스템의 청수 라인과 해수 라인 각각의 펌프 토출량과 3-way 밸브의 열림률 관계는 명확하게 규명하기 어려우며, 동시 에 연료전지 스택과 결합 되어 동작하기 때문에 난해한 거동을 보인다. 본 연구에서는 냉각 시스템의 구성 요소들과 연료전지 스택이 결합 되어 동작할 때의 관계를 해석하기 위해 통계적 기법을 적용하였으며 필요 데이터를 확보하기 위해 청수 라인과 해수 라인으로 구성된 30KW 급 PEMFC 시스템을 모델링하고, 다양한 조건으로 시뮬레이션하였다. 펌프의 토출량 변화, 부하 조건의 변동 등의 다양 한 시나리오를 통해 도출된 파라미터들은 3-way 밸브 열림률, 시스템 효율, 동적 응답성 등이며 각각 축 재정의, 정규화 기법 등 통계 적 기법으로 시각화되었다. 따라서 본 연구의 접근 방식을 이용하면, 결합 된 설비들의 관계를 시각적 데이터로 명확하게 확인할 수 있으며, 가동 조건을 변경했을 때의 시스템 효율, 소모전력, 시스템의 정상 작동 여부를 예측할 수 있다. 또한, 이와 같은 방법은 복잡 한 시스템의 특성을 정의하는 기초 연구로서 의미가 있으며 선박의 빅데이터를 처리하는 연구 등으로의 발전 가능성을 확인하였다.