국내외 매년 지속적으로 증가하는 대기오염의 상당량이 선박에서 배출되고 있으며, 이러한 선박에서의 배출량을 감축하기 위 해 정부는 환경규제를 강화하고 해양대기환경 개선을 위해 「환경친화적 선박의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률」을 제정 및 시행하여 친환경 에너지를 동력원으로 사용하는 환경친화적 선박을 보급하여 해양오염 저감 기술이 개발되도록 하고 있다. 환경친화적 선박의 기 술은 최근 순수 전기추진 내지는 전기복합 추진체계까지 진화하고 있으나, 선박의 안전한 운용을 위한 검사 및 설비기준 등 관련제도의 정비는 이를 못 따라가는 실정으로, 특히 국내 연안선박의 다수를 차지하는 어선에 대한 제도는 정비가 시급한 시점이다. 이번 연구를 통 해 어선에의 전기복합 추진체계 등의 적용을 위해 핵심기자재인 배터리, 전력변환장치 등을 정의하고 이에 필요한 안전기준을 진단, 마련 하여 친환경 어선의 도입과 보급을 위해 관련된 산업을 지원할 수 있도록 최소한의 안전기준안을 마련하고자 한다.

세계적으로 온실가스 및 대기 오염물질 배출 저감을 위한 환경 규제가 점점 강화되고 있는 가운데, 국내에서도 ‘2030 친환경 관공선 전환 계획’을 수립하여 선박의 온실가스 배출량 저감 기술 개발과 친환경 소형 연안선박 건조 및 실증 사업을 추진하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 연안 선박의 전기복합 추진을 위한 핵심 기자재인 기어박스의 설계에 대한 연구를 수행하였다. ROMAX 소프트웨어를 활용하여 전동기 구동, 엔진 구동, 엔진 구동 발전 등 다양한 운전 모드에서 기어의 강도와 치물림 상태를 확인하고, 치형 수정 최적화를 수행하였다. 또한 위상 최적화 기법을 이용하여 기어박스 하우징의 경량화 및 최적화를 수행하였다.

This study analyzed the duct characteristics of hubless rim-driven propeller (RDP) used in underwater robots. In the previous study, flow visualization experiments were performed with an advancing ratio of 0.2 to 1. The vortex at the front of the duct increased in strength while maintaining its size as the advancing ratio decreased. Therefore, it is necessary to study the optimization of the duct shape. Conventional propeller thrusters use acceleration/deceleration ducts to increase their efficiency. However, unlike conventional propellers, it is impossible to apply to airfoil acceleration/deceleration ducts due to the RDP structure. In this study, duct wake flow characteristics, thrust force, and efficiency according to the duct shape of RDP were analyzed using numerical analysis techniques. Duct design is limited and six duct shapes were designed. As a result, an optimized duct shape was designed considering duct wake flow characteristics, thrust force, and efficiency. The shape that the outlet width of the RDP was kept constant until the end of the duct showed higher thrust force and efficiency.

국제해사기구에서는 선박에서 배출되는 질소산화물 및 이산화탄소 등에 관한 환경규제를 꾸준하게 강화하고 있다. 이에 친환 경 요소를 바탕으로 하는 전기추진시스템의 수요가 증가하고 다양한 선박에 적용되며 연구개발이 꾸준하게 진행되고 있다. 전기추진시스 템은 신뢰성을 높이고 선내 배치를 용이하게 하기 위한 이중화 구성이 주로 채택되며 실제 장비나 공간을 가상 세계에 쌍둥이처럼 구현 하고 현실 세계의 정보와 데이터를 가상 세계와 통합하여 실제 환경에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 결과를 미리 예측할 수 있는 디지털트윈 기술의 접목을 통하여 전기추진시스템의 안전성 확보를 위한 연구 또한 매우 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 전기추진선박의 디지털트윈 기술개발을 위한 전력관리시스템 이중화에 대한 검증을 FMEA를 바탕으로 분석 후 선급에서 제시하는 이중화 FMEA 기준을 바탕으로 실제 선박 운항 조건에서 전력관리시스템의 단일 장비 고장의 일차 피해와 이차 피해 및 전체 시스템의 영향을 분석하여 추가 피해를 방지하기 위한 보상기능으로 전력관리시스템의 역할과 알고리즘을 제안하였으며 실제 테스트를 통해 추진력 보존이 개선되었음을 검증하였다.

대기오염물질 감축에 대한 국제적인 인식이 높아짐에 따라 친환경 선박에 대한 수요가 증가하고 있어 각국에서 전기추진선박 개발을 활발하게 수행하고 있다. 현재 전기추진선박에 대해서는 주로 전기추진시스템 및 전동기 연구를 주로 수행하고 있으며, 선박 관점 에서 전기추진시스템 및 배터리의 탑재를 고려한 국내 연안 차도선 개념설계 연구는 수행된 바가 없다. 본 연구에서는 배터리 차량 기반의 이동식 전원공급시스템을 주전원으로 하는 순수전기추진차도선의 개념설계 과정에서의 주요 고려사항에 대하여 검토하였다. 100척 이상의 국내 연안차도선의 제원을 분석하여, 요구사항 만족을 위한 선박의 주요제원 선정과 이동식 배터리 차량 탑재를 고려한 비손상, 손상 복원성능 검토를 수행하였고, 개념설계 과정에서 발생하는 문제의 원인분석을 통해 해결방안을 모색하였다.