소형 선박(<499 GT)이 전체 선박의 46%를 지배하고 있어 상대적으로 많은 CO2 배출가스를 가지고 있다고 결론지을 수 있다. 최 적의 Trim 조건에서 운전하면 선박의 저항을 감소시킬 수 있어 온실가스가 적게 발생할 수 있다. Trim을 최적화하는 가장 저렴한 방법 중 하 나는 최적의 Longitudal Center of Gravity(LCG)를 얻기 위해 무게 분포를 조정하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 소형 선박의 저항에 대한 LCG 변화의 영향을 경험적 및 수치적 해석을 통해 연구하고자 한다. 선체를 설계하는 Savitsky 경험식은 Maxsurf Resistance의 방법으로 사용 된다. 수치해석에는 STAR-CCM+ 상용 CFD(Computational Fluid Dynamics) 소프트웨어가 사용되지만 최종적으로 선박 설계 과정 이후 최적의 LCG를 얻기 위해 전체 저항을 비교한다. 결론적으로 Froude Number 0.56에서는 수치해석에 의해 전체 길이(LoA) 46.2%에서 최적의 LCG를 달성하고 Froude Number 0.63에서는 43.4% LoA를 달성하여 29.2% LoA에서 기준점에 비해 최대 41.12% - 45.16%의 상당한 저항 감소를 얻을 수 있다.

선박 발전기의 여자기는 출력 단자 전압을 일정하게 유지하기 위하여 여자전류 제어를 통해 자속을 조정한다. 여자기 내부에 있는 전압제어기는 통상적으로 비례 적분 제어방식이 사용되는데 게인과 시정수에 의해 결정되는 응답 특성은 적절치 못한 설정값에 의 해 원하지 않는 출력을 내며 이로 인해 선내 전력의 품질과 안정성을 떨어뜨릴 수 있다. 본 논문에서는 IEEE에서 제공하는 AC4A 타입의 여자기 모델을 통해 얻을 수 있는 안정적인 입출력 데이터를 활용하여 신경망 회로를 학습시킨 후 기존의 비례 적분 제어방식의 전압제 어기를 학습된 신경망 회로 제어기로 대체하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 기존 대비 최대 9.63%까지 오버슈팅이 개선되었으며, 안정적인 응답 특성에 대한 우수성을 확인하였다.

선박의 설계과정에 있어, 선박의 중량은 유체역학적 성능에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 선박은 일반적으 로 최적의 흘수와 배수량을 갖는 하나의 조건으로 설계되지만, 실제로는 연료의 소비, 선박 평형수의 충전과 적재 조건과 같은 운항 활동 으로 인해 선박의 중량 및 흘수가 일정 범위 내에서 바뀐다. 본 연구에서는 소형선박을 대상으로 3가지 하중조건에 따른 선박의 저항성능 변화를 모형실험과 수치해석을 통해 연구하였다. 마지막으로 2050년까지 CO2 배출 가스를 50% 감축한다는 국제해사기구(IMO) 목표를 따 라 선박의 저항 성능을 개선하여 동력 요구 사항을 줄이기 위해 선박의 중량 변화에 따른 저항성능의 민감도를 연구하였다. 연구 결과, 선박의 중량변화에 따른 효과는 낮은 프루드 수에서 크게 나타나는 것으로 확인되며, 저항성능에 대한 연구 결과, 설계 흘수의 적재조건 을 기준으로 배수량이 11.1% 증가하고, 흘수가 5% 증가한 Over load의 적재조건에서 운항 시 선체의 총 저항이 모형시험과 CFD 시뮬레이 션에서 각각 15.97%, 14.31%까지 증가하는 것을 볼 수 있다.

방충설비는 선박의 접안 및 양하역 과정에서 선박의 충격력을 흡수하여 선박과 접안시설을 모두 보호하는 매우 중 요한 역할을 수행한다. 하지만 이에 대한 최근 연구 및 설계 최적화의 노력이 매우 부족해 보인다. 이에 본 논문은 국내 항만 설계기준에서 제시하고 있는 방충재 설계에 사용되는 선박 접안에너지 산정식을 개선, 보완하기 위하여 연구를 수행하였다. 접 안에너지 산정과정에서 선박 및 접안시설의 조건을 고려하기 위하여 적용되는 영향계수의 변화에 따른 영향을 분석하였으며, 이 과정에서 국내외 설계코드에서 제시하고 있는 산정방법과 최신 선박제원, 국내 설계결과가 활용되었다. 분석에는 최신 선박 의 표준제원과 국내에서 실시된 실제 설계결과가 적용되었다. 그 결과, 국내 항만 설계기준에서 제시하고 있는 영향계수 결정방 법은 선박과 접안시설의 조건을 최적으로 반영하기에는 부족하며, 접안에너지가 20%이상 크게 산정되어 방충재 선정과정에서 과다 설계가 야기될 수 있는 것으로 판단되었다. 이에, 국내 항만 설계기준에서 제시하고 있는 영향계수를 선박 및 접안여건을 고려하여 설계할 수 있도록 최적화된 방법을 제시하였다.

본 연구에서는 전장이 400m인 24,000TEU급 컨테이너선박을 대상으로 선박 내 빌지펌핑의 성능에 대한 케이스 스터디를 수행하 였다. 본 연구의 대상인 24,000TEU급 컨테이너선박의 빌지시스템의 경우 선급의 규칙에 맞게 설계되었지만, 선박 내 설치되어 있는 빌지펌 프의 정격유량 및 최대유량 조건에서도 SOLAS Reg.II-1/35-1의 2 m/s 요건을 만족시키지 못하였다. 특히 1번 ~ 4번 화물창에 대해, 해수로 가득차 있다고 가정한 상태에서 해수를 모두 배출하는 동안에 빌지 주관에서의 평균유속을 계산할 결과, 2번 화물창, 3번 화물창 및 4번 화물창은 평균유속이 2 m/s 미만으로 기준에 적합하지 않은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 2번, 3번 및 4번 화물창의 150A 빌지 지관을 200A 배관으로 교체하여 계산을 수행하였으며, 그 결과 화물창 내의 해수를 모두 배출하는 동안의 빌지 주관에서의 해 수평균유속이 각각 2.479m/s , 2.476,m/s 및 2.459m/s 로 기준을 만족시키는 것을 알 수 있었다.

최근 국제해사기구의 해양환경오염규제가 강화되어 오고 있다. 선박의 에너지 효율지수는 선박의 설계관점에서 매우 중요 한 지표이다. 더욱이 새롭게 건조되는 선박은 물론 기존 운항 선박에도 에너지 효율지수를 만족하도록 강화하고 있다. 이에 따라 운항 되고 있는 기존선박의 에너지 효율지수를 높이기 위해 선수 벌브개조, 운항 중 트림 최적화, 에너지 절감장치등 다양한 방법이 적용되 고 있다. 본 연구에서는 전산 유체역학을 이용하여 다양한 선수/선미 트림조건에서 선박의 저항성능을 계산하고 분석하였다. 이를 바 탕으로 최적화 된 트림조건에서 선박의 저항성능을 더욱 개선하기 위해 선수 벌브의 형상을 재설계하였다. 그 결과 정수 중에서 개선 된 벌브 형상을 적용한 경우, 유효마력이 약 5% 향상되는 것을 확인하였으며, 향후 파도 중에서 재설계된 벌브형상이 저항성능에 미치 는 영향을 조사할 예정이다.

국제해사기구에서는 해상에서의 선박의 충돌방지와 그로 인한 해양환경의 보호를 목적으로 1993년 11월 선박조종성능에 대 한 잠정지침을 채택한 이후, 축적된 데이터를 바탕으로 2002년 12월 선박조종성능에 대한 확정된 지침을 채택하였다. 하지만 채택된 지침은 만재상태, 등흘수 및 선박의 최대 출력(MCR)의 85 %에 해당되는 선속의 최소 90 % 이상에서의 지침으로, 동 지침은 항해사에게 필요한 실 항해조건에서의 조종성능 정보를 제공하는 데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 항해사, 선장 및 선박조종에 대한 식견을 갖추고 있는 전문가를 대상으로 빈도분석과 AHP 분석기법을 실시하여 현 지침에 대한 활용도 및 실제 선박조종에 필요한 정보가 무 엇인지를 식별하였다. 연구결과 선박을 운항하는 항해사에게 필요한 조종성능 정보는 5~10°의 소각도에서의 선회권 정보, 항해속력(Sea speed)이 아닌 조종속력(Maneuvering speed)에서의 z-test 정보라는 것을 확인하였고, 속도제어 관련하여서는 항해속력 및 만재상태에서의 정지성능에 대한 정보보다 감속타력, 가속타력 등에 대한 정보가 더 필요하다는 것을 확인하였다. 도출된 결과는 선박을 조종하는 항 해사에게 필요한 선박조종성능기준 지침마련에 대한 기초자료로 활용도가 높을 것으로 사료된다.

우리나라는 연안해역을 집약적으로 활용하기 때문에 폐기물로 인한 해양사고 발생률도 높은 편이다. 항해하는 선박의 추진기 에 해양부유물, 폐로프, 폐어망 등이 감기는 사고를 부유물감김사고로 정의하고 있다. 이러한 사고를 예방하기 위해 본 연구에서는 국내 에 상용화되어 세이버 타입(Shaver type)의 로프절단장치를 유한요소법을 이용하여 구조안전성 검토와 수조시험을 통해 절단 과정 및 성능 평가를 진행하였다. 그 결과 로프절단장치를 구성하는 모든 파트는 0.5s 도달하기 전 파손되었으며, 인장강도 대비 발생한 최대응력을 기 준으로 각 파트의 안전계수는 최소 2이상으로 나타났다. 수조시험에서는 세이버타입의 절단장치의 절단 과정을 살펴보았고, 실제 해상에 서 부유중인 폐로프가 다양한 각도로 진입하는 것을 고려하여 케이스 별로 설치 각도를 설정하였다. 그 결과 모든 케이스에서 절단이 되 었으며, 절단 날이 어떠한 각도에 장착되어도 로프를 절단하는데 문제가 없을 것으로 판단된다.