In order to revitalize the marine leisure industry, researches on various leisure vessels have been widely conducted in Korea. In particular, in the field of leisure sports, researches and developments for improving the performance of high-speed motorboats are actively progressing. For reducing the weight of motorboats various composite materials are applied to the hull, and these composite materials must ensure structural safety. In this study, the material properties of composite materials applied to tunnel-type motorboats, used in the OSY(Outboard Stock Yamato)-400 race, were evaluated and the structural analysis was performed to examine the safety of the motorboat hull. Material tests were conducted according to Korean Industrial Standard and structural analysis of finite elements model of the motorboat hull was performed under longitudinal bending and torsional load conditions, respectively. By comparing the analysis results with the material test results, it was confirmed that the applied composite material meets the required strength.

연안에서 주로 사용하고 있는 파워보트(Power boat)와 워크보트(Work boat)는 주로 섬유강화플라스틱(Fiber reinforced plastic, 섬유 강화플라스틱)을 주재료로 제작됐으나 2000년대에 들어오면서 섬유강화플라스틱 선체에 대한 환경오염 및 해양 안전에 관한 법규 규제가 강화로 규제되고 있다. 즉, 섬유강화플라스틱은 재활용할 수 없으며 폐기 시 자연에서 분해되는 데 100년 이상 걸리는 매우 반환경적 특 성이 있다. 고밀도폴리에틸렌(High density polyethylene) 소재 적용 선박은 기존의 섬유강화플라스틱 선박에 비해 가벼워 부력이 높고, 내충 격성이 뛰어날 뿐 아니라 유해 물질 발생이 없으므로 폐선 시 100% 재활용이 가능하다. 최근 친환경 소형 선박 소재로 주목받고 있고, 국 내 연해에 항해하는 중, 소형 선박의 선체용 소재로 활용 가치가 높을 것으로 기대되고 있다. 연구에서는 고속 경구 조선 기준에 만족하 는 구조 강도 안전성을 검토하였고, 상세 유한요소모델링 기반으로 항복강도 및 좌굴강도를 검토하였다. 외력 작용 시 선체와 연결된 선 루 구조 강도를 종합적으로 검토하기 위하여 상세 모델링이 적용되었고, 구조해석 결과 적용 시 선저판 두께를 150% 증가시키는 변경을 반영하였다. 하중조합 별 각 패널에서의 좌굴강도 평가를 수행하였으며, 연구에서 수행한 주요 절차들은 향후 고밀도폴리에틸렌을 소재 로 한 중, 소형 선박의 구조 안전성 평가 시 좋은 참고 자료가 될 것으로 기대된다.

Recently, carbon composites have been applied to various fields. However, carbon composites have not been applied to the fishing vessel field due to its structure standards centered on glass composites. In this study, a structural strength evaluation study was conducted for the application of carbon composites in the fishing vessel field. Hull minimum thickness verification test and hull joint verification test were conducted. Compared to glass composites, the verification was based on equivalent or better performance. The results show that carbon composites can reduce the weight by 20% compared to glass composites. For hull joints, it was necessary to increase the thickness of the joint seam by the thickness of the hull to apply carbon composite. Through this study, a standard for the application of carbon composites to fishing vessel can be established.

최근 한국 조선업계가 세계 선박 발주 물량의 대부분을 수주하고 있지만, 생산 현장에서는 인력난으로 생산공정 차질을 겪고 있다. 오랜 조선업 불황으로 일감과 임금 모두 줄어든 탓에 근로자들이 조선소를 떠났기 때문이다. 수주가 증가한 주요 요인은 카타르 LNG선 대량 발주였으며, 선박에 요구되는 기술 사양이 복잡해지는 상황도 유리하게 작용하고 있다. 선박은 계약한 인도 시점이 무엇보다 도 중요하기 때문에, 조선소의 주요 공정 중 도크 진수 계획이 무엇보다도 중요한 관리 아이템이다. 도크에서 건조되는 구조물은 의장 작 업을 남긴 선체 혹은 완성형 선박일 수 있으며, 때에 따라서 선체의 일부 블록 수준일 경우도 많다. 진수 시, 선체는 유체력에 의한 호깅 (hogging) 혹은 새깅(sagging) 모멘트 영향을 받게 되고, 블록 연결부의 구조강도에 대한 안전성 확보가 무엇보다도 중요하다. 정상적인 공 정이라면 연결 부재는 용접을 끝낸 상태에서 진수하지만, 실제 조선사에서는 도크 일정을 준수하기 위하여 구조 안전성이 확보되는 조건 에 대한 빠른 의사결정이 필요하다. 본 연구에서는 앞서 언급한 문제점들을 엔지니어링 관점에서 합리적으로 판단하기 위하여 휨 응력 평가법과 유한요소해석 모델링을 사용한 상세 해석법과 적용성을 분석하였다. 논문에서 언급된 주요 내용은 향후 유사 구조 강도 평가의 진행 시 좋은 사례로 활용될 수 있을 것으로 생각한다.

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.

The object of this study is to get the superior double hull structure to its crashworthiness against collision comparing absorbed energy capacities of its various types with each other, varying material properties, collision positions and velocities, and structural arrangements such as double hull width, web and stringer spaces, etc. Local absorbed energy capacities, failure behaviors and damage extents of their members are also considered during collision in addition to the estimations of their global ones. This paper describes a series of numerical simulations of collisions between DWT 45,000 oil tanker(struck ship) and DWT 10,500 rigid one(striking ships) using Hydrocode LS/DYNA3D. Collisions are assumed to occur at the middle of struck ship with striking one moving at right angle to its centerline. The following remarks were obtained through this study: More flexible the double hull structure is, much superior its crashworthiness against collision is. The increment of double hull width does not give much influence than other factors do. The exact use of material property such as failure strain is also important on the numerical simulation of collision.

본 논문에서 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) slamming 충격력에 의한 선각의 굽힘 모우멘트와 전단력의 계산은 본 논문의 이론 전개방법에 의해 구하는 것이 Antonides의 적용 방법보다 더 타당하다고 생각된다. 2) 수치계산 예에서 보면 선체 중앙단면에서 가장 큰 sagging moment가 발생하며 Antonides의 결과치 보다 3~5%정도 더 크게 나타났다. 3) 기준진동형의 중첩항 수는 주어진 문제의 특성 및 요구되는 정도에 따라 결정되어야 하므로 고차 진동형에 대한 실측치와 이론치의 비교 분석이 선행되어야 한다고 생각된다.

진동해석과 기술에 있어서 실험과 해석분야 모두 다 같이 발전한 것은 사실이지만, 실험해석법은 유한요소법과 같은 이론해석법만큼 발달한 것이라 할 수 없을 것이다. 그 이유 중에 하나로 비선형 방정식을 푸는데 있어 초기치의 선택에 따라 계산시간이 길어지고 해가 종종 발산하기도 하기 때문이다. 일반적으로 실험모드해석에 있어 방정식은 고유진동수와 감쇠비의 비선형 항과 등가강성의 선형 항으로 구성된다. 본 연구에서는 비선형 항을 먼저 구하고, 다음에 선형 항을 구하였다. 개발된 실험모드해석법(곡선맞춤법)을 선체상부구조 모델에 적용하여, 모드 특성치들을 계산하였다. 또한 개발된 프로그램은 그래픽기법을 적용하여 간단한 마우스 조작으로 채용 모드수와 감쇠비를 결정할 수 있도록 하였다.