최근 지구 온난화의 영향으로 태풍의 파괴력이 증가함에 따라 부유식 해상풍력발전기의 막대한 유실과 붕괴에 대한 우려가 깊어지고 있다. 부유식 해상풍력발전기의 안전한 운영을 위해 새로운 형태의 탈착형 계류 시스템 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서 고 려한 새로운 반잠수식 계류 풀리는 기존의 탈착형 계류 장치에 비해 계류 라인으로 부유식 해상풍력 터빈을 보다 쉽게 탈부착할 수 있도 록 고안되었다. 8MW급 부유식 해상풍력발전기에 적용 가능한 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 검토하기 위해 3D 프린터를 이용하여 축소구조모형을 제작하고, 이 모형에 대한 구조시험을 수행하였다. 축소 모형의 구조시험을 위해 3D 프린팅에 사 용된 ABS 소재의 인장 시편을 제작하고 인장시험을 수행하여 소재의 물성을 평가하였다. 인장시험에서 얻은 재료 특성과 축소모형 구조 시험과 동일한 하중 및 경계 조건을 적용하여 반잠수식 계류 풀리의 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 반잠수식 계류 풀 리의 구조적 취약 부분을 검토하였다. 반잠수식 계류 풀리의 주요 하중조건을 고려하여 구조모형시험을 수행하였으며, 재료의 최대인장 응력 이상이 발생하는 위치에 대해 유한요소해석과 시험 결과를 비교하였다. 유한요소해석과 모형시험의 결과로부터 작동조건에서는 Body와 Wheel의 연결부 구조가 취약한 것으로 파악되었고, 계류조건에서는 Body와 Chain stopper의 연결부 구조가 취약한 것으로 검토되었 다. 축소모형 구조시험에서 나타난 SMP의 구조 취약부는 구조해석의 결과와 일치하는 것으로 나타났다. 연구 결과를 통해 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 실험적으로 검증할 수 있었다. 또한, 본 연구 결과는 상세설계 단계에서 반잠수식 계류 풀리의 구조 강도를 향상시키는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

보이지 않는 힘으로도 불리는 잠수함은 수중에서 활동하는 은밀성을 장점으로 대함전, 대잠전 및 핵심표적 타격 등의 임무를 수행하는 전략 수중 무기 체계로 심해에서 높은 수압을 견디며 작전을 수행할 수 있어야 한다. 이러한 관점에서 잠수함 압력 선체는 잠항 깊이에 상응하는 외부 수압에 저항하는 가장 중요한 체계로서 누수, 화재, 충격 및 폭발과 같은 위험으로부터 안전성을 확보함으로써 생 존성을 높임과 동시에, 작전 수행 능력을 유지할 수 있게 해주는 강도를 확보하고 있어야 한다. 이를 위해서는 잠수함 압력 선체의 구조 형상 설계가 초기에 수행되는 것이 합리적이다. 특히, 함미 원추부 구조물과 압력선체 평형부 및 함미 비압력선체를 연결하는 함미 트랜 지션 링의 경우, 설계된 잠수함에 따라 다양한 형상을 띄고 있다. 본 구조물 설계를 위해서는 응력 흐름과 연결성을 고려한 설계뿐만 아 니라 복잡한 형상이 기인한 구조물 제작 투입 시수 증가로 인한 원가 상승 또한 검토해야 한다. 따라서, 본 연구에서는 4가지 서로 다른 형상을 갖는 함미 트랜지션 링에 대해서 비선형 유한요소해석을 통한 구조 강도 검토와 더불어 함미 트랜지션 링 형상 복잡도에 따른 작 업 일수 및 자재비 검토를 통해 경제성 측면에서의 적정성 검토를 수행하였으며, 검토된 4가지 형상 중 가장 합리적인 잠수함 함미 트랜 지션 링 형상을 제안하였다.

잠수함에서 발생하는 수중방사소음은 적함의 소나에 의해 피탐될 확률과 직결되며, 잠수함 저소음화 방안은 생존성 향상을 위해 필수적이다. 최신 잠수함의 경우 기계류 소음저감 및 고속/대형화가 진행됨에 따라 선체 주위에 발생하는 유동소음에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 자유수면의 효과를 고려하여 잠수함 형상 주위에 발생하는 유동소음 수준을 예측할 수 있는 소음해석기법을 개발하였다. 잠수함이 자유수면 근처 운항시에 잠수함 주위 유동장의 교란에 의해 발생하는 난류유동소음과 쇄파버블에 의한 소음이 발생한다. 먼저 잠수함 주위 유동장 해석을 위해, VOF법 기반의 비압축성 이상유동(two-phase flow)해석을 수행하여 잠수함 주위 자유수면 형상과 유동장 정보를 도출하였다. 이후 난류유동소음해석을 위해 음향상사기법인 Permeable FW-H를 적용하였고, 쇄파버블 소음해석을 위해 유동해석에서 도출된 난류운동에너지 분포결과를 기반으로 쇄파버블 소음모델을 적용하였다. 최종적으로 개발된 유동소음 해석기법은 선박해양플랜트연구소(KRISO)의 대형캐비테이션터널(LCT)에서 수행된 잠수함 모형 유동소음계측 실험결과와 비교를 통해 검증을 수행하였다.

본 연구는 나이트록스 잠수와 공기 잠수를 비교하여 잠수작업에서의 안전성 및 경제성 평가를 시도하였다. 연구를 위해서 2010년 거가대교 침매터널 건설시 사용되었던 실제 잠수자료를 사용하였으며, 감압병 발생율, 작업시간, 감압시간 등 두 기체 다이빙의 특징을 분석하였다. 그 결과 잠수사가 호흡기체로 나이트록스를 사용하고 감압기체로 100% 산소를 사용한다면 감압병 발생확률을 최소화 할 수 있으며 감압기간 또한 크게 단축할 수 있음을 확인하였다. 그리고 실제 나이트록스를 사용한 공사기간과 공기 잠수를 하였을 경우의 가상의 공사기간을 비교해 본 결과 최대 3배의 공사기간 단축 효과를 가져왔음을 확인하였다. 결론적으로 시간적, 육체적으로 제한되어있는 환경에서 잠수 시 나이트록스 잠수가 공기 잠수보다 능률적이고 경제적임을 확인하였다.

본 연구는 한국 해군의 해난구조능력 향상을 위해 임무수행의 주요 수단이 되는 잠수체계를 개선하는 방안에 대한 연구이다. 특히 구조작전시 잠수체계별 임무 가능구역이 제한되는 문제를 해결하기 위하여 이동식 포화잠수 체계를 중심으로 연구를 진행하였다. 연구는 먼저 임무의 범위를 확인하였고, 기존 연구결과와 현용 잠수체계를 분석한 결과를 활용하여 이동식 포화잠수체계의 요구조건과 표준구성을 정리 및 제안하였으며, 이동식 포화잠수체계를 활용한 기존 잠수체계의 보완 및 개선 가능성에 대하여 군의 전략 선택 기법인적·가·용 판단에 따라 검토하였다. 또한, 도입방안에 대해서는 상용제품의 해외수입과 국내 개발로 구분하여 장·단점을 분석하고, 설치 및 운용방안에 대해서는 각 플랫폼별로 실효성을 분석하였다. 연구결과로 먼저, 200 m 이상에서 6명 이상의 잠수사가 약 17일 이상 포화잠수를 정상적으로 실시할 수 있도록 요구조건 및 표준구성안을 제안하였으며, 기존 잠수체계의 보완 및 개선 가능성에 대해서는 예비장비 공급 및 병행사용 등 다양한 보완이 기대되나 혼합기체잠수체계를 포화잠수체계로 개선하는 것은 경제성이 떨어졌다. 설치방안은 ATS-Ⅱ후속사업에서 이동식 포화잠수체계를 탑재가 가능하도록 제작하는 것을 제안하였으며 운용은 평시 교육 훈련 및 ARS 대체전력으로 사용하다 전시에 별도의 플랫폼에 탑재하여 추가적인 구조전력으로 활용해야 한다.