전기추진 선박의 보급이 확대됨에 따라 추진축계의 정렬 불량, 비틀림 등 기계적 이상상태를 조기에 진단하기 위한 예지보전 (PHM) 기술의 필요성이 커지고 있다. 그러나 실제 운항 선박에서는 안전성과 운항 제약으로 인해 다양한 이상 상태를 의도적으로 재현하 기 어렵고, 이에 따른 학습·검증용 진동 데이터 확보에도 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 50kW급 전기추진 육 상 시험 시스템(Land‑Based Test System, LBTS)을 기반으로 전기추진 선박 추진축계의 비틀림 정렬 불량을 모사할 수 있는 실험 장치를 설계·구현하였다. LBTS는 SRPM(Synchronous Reluctance assisted Permanent Magnet)형 모터/발전기, AFE(Active Front End) 및 DC/DC 컨버터, 리 튬인산철 에너지저장장치(ESS)로 구성되며, PTO 모터를 슬라이딩 베이스에 장착하여 축 중심을 ±20mm 범위에서 조정할 수 있도록 제작 하였다(ESS 및 DC/DC 컨버터는 향후 추가적인 운전 조건 모사를 위해 탑재되었으며, 본 실험에서는 미사용). 이를 통해 정상 상태(0mm) 와 두 단계의 비틀림 상태(2mm, 4mm)를 설정한 후, 2,000rpm에서 3축 가속도계와 OROS사의 진동 분석기를 이용해 다채널 가속도 데이터 를 계측하고 FFT 분석을 수행하였다. 실험 결과, 비틀림이 증가할수록 진폭 및 주파수 성분의 변화 패턴이 관찰되었다. 본 연구에서 구축 한 0/2/4 mm 라벨링 진동 데이터셋과 LBTS 실험 환경은 향후 향후 1D/2D CNN 기반 PHM 알고리즘의 학습·검증에 활용될 수 있으며, 상태 분류 성능(Accuracy, Macro-F1)을 기준으로 오분류율 목표를 설정하여 정량 평가를 수행할 예정이다.

기후변화 대응을 위한 국가 온실가스 감축목표 달성을 위해 해운부문의 역할이 중요함에도 불구하고, 국내 해운부문 외부사업 참여는 특정 방법론에 편중되어 있다. 본 연구에서는 친환경선박 전환 기조에 따라 개발된 전기·하이브리드 추진 내항여객선 도입 방법 론을 분석하고, 적용 범위와 조건 개선 방안을 도출하였다. 기존 화석연료 추진 여객선을 동일 제원의 전기추진 선박으로 대체할 경우 연 간 약 210톤의 온실가스 감축효과가 발생하는 것으로 확인되었다. 또한, 현행 방법론이 내항여객선에 한정된 구조를 전체 연안선박으로 확대할 경우 감축 잠재량이 기존 대비 약 5배 이상 증가할 수 있음을 제시하였다. 이를 위해 신규 도입 선박의 경우 단계적으로 내항여객 선 외 다른 선박으로 적용 범위를 확대하도록 운항 데이터 기반 배출계수 개발이 필요함을 제시하고, 국제항해 선박도 국내항해 실적에 한하여 외부사업 참여가 가능하도록 개선 방안을 제시하였다. 이를 바탕으로 해운부문 외부사업 참여를 활성화하고 온실가스 감축 실적 을 제도적으로 반영함으로써, 국가 온실가스 감축목표 달성에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

전기추진 선박의 추진축계 이상상태는 심각한 선박 운항 장애를 초래할 수 있으므로, 추진 시스템의 상태를 정확히 진단하고 사전에 예방 유지보수를 수행하는 Prognostics and Health Management(PHM) 기술의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 전기추진 선박 의 추진축 이상상태를 조기에 감지하고 진단하기 위하여 진동 데이터를 기반으로 한 머신러닝 기반 PHM 시스템의 개발과 성능 평가를 수행하였다. Land-Based Testing System(LBTS) 시스템에서 수집된 정상 상태와 축 정렬 이상 상태(0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm)의 진동 데이터를 활용하여 데이터 전처리 및 특성 추출을 수행하였다. 연구에서는 Fully Connected Neural Network(FCNN) 및 Convolutional Neural Network(CNN)을 적용하여 이상 상태를 진단하는 모델을 개발하고 비교 분석하였다. FCNN 기반 모델은 단순한 구조로 빠른 학습이 가능 하여 실시간 모니터링에 적합한 반면, CNN 모델은 미세한 상태 변화를 효과적으로 탐지하는 데 탁월한 성능을 보였다. 성능 평가 결과 FCNN 모델은 평균 95% 이상의 정확도를 나타냈으며, CNN 모델은 이보다 더욱 향상된 성능을 제공하였다. 본 연구를 통해 개발된 진동 기반 PHM 시스템은 전기추진 선박 추진축 이상상태를 효과적으로 조기에 진단할 수 있는 능력을 입증하였다. 이러한 연구 성과는 전기 추진 선박의 안전하고 효율적인 운항을 위한 신뢰성 높은 유지보수 전략 수립에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 향후 연구로는 데이 터 품질 개선 및 추가적인 딥러닝 모델 적용을 통한 성능 향상을 목표로 한다.

This study explores the innovative utilization of a biomimetic electric ray friction nanogenerator (ER-TENG) in combination with electrolysis technology for the remediation of maritime effluent. The ER-TENG is ingeniously crafted with a flexible, planar structure, enabling seamless adaptation to various curved and irregular substrates such as rocks, corals, and shipwrecks on the ocean floor, obviating the necessity for specialized mounting or securing devices. Simulation results regarding the potential distribution between the copper electrode and the PDMS film under different inter-electrode distances indicate that an increase in separation distance is correlated with an enhanced potential difference on the material's surface, exhibiting a linear upward trend, with the maximum potential difference reaching 120 V. When TiO2 nanoparticles are incorporated at a doping mass fraction of 4.65 wt%, the friction nanogenerator attains its peak electrical performance, boasting a peak opencircuit voltage of 123.25 V and a maximum short-circuit current of 13.52 μA, representing increases of 2.73-fold and 2.56-fold in open-circuit voltage and short-circuit current, respectively. At operational frequencies of 1.2 Hz and 1.0 Hz, the initial stage of sterilization rate enhancement proceeds at a moderate pace. However, after 60 minutes of electrolysis, sterilization rates reach 88.12% and 46.36%, respectively. The electrical energy harvested by the ER-TENG facilitates the generation of potent oxidizing chlorine through electrolysis, which effectively eliminates harmful aquatic organisms and pathogens present in ship ballast water.

In compliance with environmental regulations at sea and the introduction of unmanned autonomous ships, electric propulsion ships are garnering significant attention. Induction machines used as propulsion electric motor (PEM) have maintenance advantages, but speed control is very complicated and difficult. One of the most commonly used techniques for speed control is DTC (direct torque control). DTC is simple in the reference frame transformation and the stator flux calculation. Meanwhile, two-level and three-level voltage source inverters (VSI) are predominantly used. The three-level VSI has more flexibility in voltage space vector selection compared to the two-level VSI. In this paper, speed is controlled using the DTC method based on the specifications of the PEM. The speed controller employs a PI controller with anti-windup functionality. In addition, the characteristics of the two-level VSI and three-level VSI are compared under identical conditions. It was confirmed through simulation that proper control of speed and torque has been achieved. In particular, the torque ripple was small and control was possible with a low DC voltage at low speed in the three-level VSI. The study confirmed that the application of DTC, using a three-level VSI, contributes to enhancing the system's response performance.

With the continuous prosperity and development of the marine industry, the number of ships is increasing while greenhouse gas emissions are rising. In order to meet the relevant international ship emission regulations, the solution of developing electric ships is proposed. As the core device of the electric ship propulsion system, the maturity and applicability of power battery technology play a key role in the development of the electric ship. This article introduces the principles and advantages of the fuel cell, lithium-ion battery as well as supercapacitor battery, respectively, and analyzes the application status and challenges of power batteries in existing electric ships. The development direction and problems to be solved of power battery in current and future ship applications are put forward, which can provide a reference for further research.

직류전동기는 속도제어가 간단하고, 출력 토크특성이 우수한 장점으로 윈치나 카고 펌프 모터 등으로 선박에서 많이 사용되었으며, 전기추진선박이 도입된 초기에는 선박용 추진전동기로도 적용되었다. 하지만 브러시와 정류기와 같은 기계적 정류장치의 단점으로 인해 최근에는 직류전동기와 전기적인 특성은 매우 유사하지만 기계적인 정류장치를 설치하지 않고 반도체 소자를 이용한 전자적인 정류장치를 사용하는 브러시리스 직류전동기의 사용이 증가하고 있다. 기존의 브러시리스 직류전동기를 구동하기 위한 인버터 시스템은 2 상여자방식을 사용하므로 역기전력파형이 사다리꼴모양으로 되며, 이로인해 전류가 흐르는 권선이 바뀌는 상전류 전환 구간에서 고조파와 토크리플이 발생하게 된다. 이러한 고조파와 토크리플을 저감하기 위한 다양한 방안이 연구되어 발표되었으며, 본 연구에서는 전력분 석프로그램을 이용하여 브러시리스 직류전동기의 구동회로에 비례적분 속도전류제어기 알고리즘을 구현한 Cascaded H-Bridge 멀티레벨 인버터를 적용하였다. 모델링한 브러시리스 직류전동기의 시뮬레이션을 통해 제안하는 전동기의 구동방식을 적용하는 경우에 기존의 구동방식에 비해 전동기 입력측 전압파형 개선과 고조파 및 토크리플이 현저히 저감되는 결과를 확인할 수 있었다.

Recently, the outboard engine system of internal combustion engine is widely used in the field of small ship propulsion. However, the internal combustion engine has serious problems of energy depletion and environmental problems, so electric propulsion methods are being studied. In this paper, we have developed important motors and controllers of electric propulsion system for small marine outboard motors. The motor design was performed through the motor characteristics analysis method, and the 30Kw system was developed through the BEMF processing circuit and the power conversion circuit by the embedded microprocessor. This study was carried out through government supported projects and achieved quantitative targets through accredited institutions.

In this study, We have taken LED lamps which are widely used recently, applied it to training ship's cabin and lounge, cafeteria, engine control room and analyzed the power consumption and illumination with existing fluorescent. Replacing 40W, 20W of fluorescents with 22W, 11W of same number of LED lamps, It showed 45% of power consumption savings and resulted to more than 20% of illumination improvement. If applied to all areas of the ship, It would surely contribute to great amount of energy savings and illumination improvement.

근래에 전기추진선박의 필요성이 대두되고 있으며 특수선박을 시작으로 건조가 증가되고 있는 실정이다. 하지만 선박은 운항 환경에 따라 추진기의 출력 토크 및 속도의 변동이 심하므로 전기추진시스템에 큰 영향을 미친다. 대표적으로 출 입항시, 정상상태의 대양 항해시, 황천 항해시에 선박 추진시스템의 토크 및 속도 변동이 짧지만 빈번하게 변동하게 되므로 전기추진시스템의 전력변환장치에서 전류 및 전압파형에 고조파가 크게 포함되어 발전기, 변압기, 컨버터, 인버터 및 추진전동기에 손실의 증가, 기기의 열화 및 토크 맥동 발생 등의 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 선박의 운항 환경에 따른 추진시스템의 전류 및 전압파형에 포함되는 고조파 함유율을 분석하였다. 분석 결과 저속 영역에서의 잦은 속도 및 부하 변동에 따라서 전동기에 공급되는 전류 및 전압 파형에 포함된 총 고조파 왜형율과 전동기의 토크 맥동이 증가됨을 확인할 수 있었다.