우리나라는 기상 악화 속에서 감항성이 확보된 선박만이 항해할 수 있도록 선박출항을 해사안전법에 근거하여 통제하고 있으 나 통제 대상선박 지정에 대한 과학적 평가 결과 및 정량적 근거가 미비하여, 항행안전의 확보와 합리적 출항통제 운영을 위한 개선 의견 이 제기되고 있다. 본 연구는 풍랑 주의보 발효 시 주요 통제대상 선종인 예인선의 실선계측을 통해, 현행 출항통제 기준의 적정성을 평 가하고 현실성 있게 개선될 수 있도록 정량적 근거를 제시하는 것에 연구 목적이 있다. 이를 위해 예인선에 선박의 3축 운동과 선체가속 도를 측정하는 Sensor를 설치하여 유의파고 3m인 해역 내에서 운항하여 선체운동 성능을 계측하였고, 계측된 수치를 내항성능 평가요소 및 한계 값 기준을 바탕으로 비교 분석하였다. 실측 선박은 톤수에 따른 현행 통제기준에서 제외되었으나, 분석 결과 Pitch 값이 Operation 기준을 넘어 항행안전에 위험성이 존재하였다. 본 연구 결과는 선박 출항통제 대상에 대한 검토와 다양한 선종 및 제원을 대표할 수 있는 추가적 실측연구가 필요함을 시사한다.

This study performed a numerical analysis of a 3D unsteady viscous flow in order to investigate ship motion responses running through regular waves of the platform supply vessel. The feasibility of numerical analysis was tested under the three regular wave conditions of the KRISO container ship (KCS) suggested at the 2010 Gothenburg CFD Workshop. The resulting resistance coefficient, heave motion, and pitch angle were compared with the model test of the harmonic analysis. Also, the ship motion response characteristics of the platform supply vessel were performed using the proven method of the KRISO container ship (KCS). The ship motions including the resistance coefficient, heave motion, and pitch angle according to the time series were investigated via harmonic analysis under regular waves condition of λ/LPP=1.87 and HS=0.078m

In this study, a ship motion control system design method is introduced for autonomous ships. Some related research results and technologies for autonomous ships have already been developed and applied to testing ships. Recently, the Norwegian Maritime Authority and the Coastal Administration have signed an agreement and started to test autonomous ships in the defined area. Considering recent technology trends and background, in this paper, the authors also try to develop autonomous ship control technologies. In the designed control system, an observer is introduced to estimate unmeasurable system states. Based on the servosystem with state estimator, ship motion control experiment is performed to evaluate control performance using a model ship in water basin.

In this study, a ship motion control system design method is introduced for autonomous ships. Some related research results and technologies for autonomous ships have already been developed and applied to ships. For example, the Norwegian Maritime Authority and the Coastal Administration have signed an agreement that allows to test of autonomous ships in the defined area (port to port). Many countries and industries are pursuing to realize the autonomous vessel in the real world. In this paper, the authors try to develop related technology. As basic research, a ship model of the pilot vessel is developed and physical parameters are identified by experiment and simulations. Using the mathematical ship model, a control system is designed and control performance is evaluated by simulations.

본 연구는 어선전복경보시스템 개발을 위해 어선의 횡동요 특성을 파악하고 시간영역 횡동요 운동 시뮬레이션을 수행한다. 어 선전복경보시스템의 검증을 위해서는 전복 상황을 가정하여 시험을 수행하고 실제 어선 계측을 수행해야 하지만, 상황의 위험성으로 인 해 현실적으로 불가능하다. 또한 많은 전복사고의 경우 횡동요와 밀접한 연관이 있는 것으로 조사되었다. 이에 따라 어선전복경보시스템 의 핵심인 어선의 횡동요특성을 정확히 파악하여 시간영역 기반 횡동요 시뮬레이션을 수행하고 해당 정보를 통해 시스템에 탑재된 경보 시스템의 알고리즘을 검증한다. 주요내용으로 첫째, 횡동요 운동 특성을 운동 시험을 통해 계측하고 파악한다. 특히 어선과 같은 소형선 박의 경우 CFD 및 포텐셜 코드를 포함한 해석적인 방법으로 점성과 관련된 횡동요 해석이 어렵다. 이에 따라 횡동요 운동 모드에 초점을 맞추어 운동 시험을 수행하고 횡동요 RAO를 도출한다. 둘째, 횡동요 RAO를 이용하여 Wave Spectrum과의 조합으로 시간영역 운동 시뮬레 이션을 수행하고 전복 경보 알고리즘을 검증한다.

본 연구의 목적은 가까운 미래의 선박운동정보를 이용하는 피드포워드 제어알고리즘과 FPSO 운동 수치 시뮬레이션 모델을 개발하고 시뮬레이션을 통하여 제어알고리즘의 성능을 검증하는 것이다. 본 논문에서는 조류, 바람, 파력 등의 환경하중에 의하여 발생한 선체운동의 미래 예측치를 활용한 피드포워드 제어력을 추가적으로 가지는 Dynamic Positioning System에 대하여 연구한다. 먼저, 조류력, 풍력 및 파력에 대한 수학모델을 선정하여 환경하중에서의 선체운동을 계산하고, 현재의 선체운동 값과 Brown 지수평활 예측모형을 활용하여 미래 선체운동 값을 예측하였다. 또한 위치 유지와 Heading angle 제어를 위한 제어력을 PID(Proportional-Integral-Derivative)이론을 이용하여 결정한 피드백 제어기와 미래 선체운동 값을 이용하여 결정한 피드포워드 제어기로 구성하였다. 그리고 각 Thruster에 요구되는 추력은 라그랑지승수법을 활용하여 분배하였다. 마지막으로 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)의 운동과 Dynamic Positioning System에 대한 시뮬레이션 모델을 구축하여 선박의 위치 및 Heading angle 제어에 관한 시뮬레이션을 수행하여 제안하는 피드백 제어기와 피드포워드 제어기를 동시에 가지는 제어시스템의 성능을 평가하였다. 본 연구의 결과, 피드백 및 피드 포워드 제어기가 적용된 DPS 제어시스템이 기존의 피드백 제어기보다 위치유지 및 헤딩각 유지 능력에서 개선되었고 각 Thruster에 요구되는 평균 제어력 및 최대 제어력의 크기도 감소함을 보였다. 이에 따라 DPS에 요구되는 동력 감축과 Azimuth Thruster 용량의 감소로 인하여 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.

In this paper, the results of evaluating the passenger comfort due to the standard deviation of acceleration in vertical and lateral direction regarding the ship response in irregular wave by ordinary strip method in regular wave and energy spectrum using linear superposition theory in order to evaluate the motion of experimental ship are as follows. According to the results of ship response, it was possible to find that, in order to reduce the motion of ship, a ship operating in bow sea was more stable than in quartering sea. In the results of analyzing the standard deviation of acceleration in vertical direction according to each component wave pattern, when there was a wave length of 56m and an average wave period of 6 sec, most of cases showed the peak value. And among them, the standard deviation was 0.35 which was the highest in head sea. And in case of lateral direction, the maximum value was shown in a wave length of 100m and an average wave period of 8 sec. And it was 0.16 in beam sea and χ = 150°. In the evaluation of passenger comfort due to standard acceleration in vertical and lateral direction, it was 80% in head and bow sea. On the other hand, it was shown to be 15% in follow sea. Accordingly, when the expected wave height in a sea area where a training ship was intended to operate was known, it was possible to predict the routing of ship. And altering her course could reduce the passenger comfort by approximately 50%.

In order to deduce an objective evaluation method of motion seasickness incidence (MSI) by ship motions during underway in irregular waves and to present the fundamental data of passenger comfort on the yacht and the passenger ship according to the result, the MSI of the trainees by the questionnaires was analysed and compared with the rate of variation of salivary a -amylase activity (VSAA) on the training ship "A-ra ho" of Jeju national university. Relationship between rate of variation (x) by salivary a -amylase activity and motion seasickness incidence (y) was described by the equation, MSI(%) = 0.6073 x + 12.189 including the correlation coefficient (R 2 = 0.9853). The result obtained through the rate of variation of salivary a -amylase activity which was the quantitative evaluation method for ship motions causing seasickness was most affected by z-vertical acceleration and occurred within the frequency range 0.1 to 0.3Hz centered on 0.2Hz, and the simulation result based on this finding showed the motion seasickness rate at approximately 4% lower than the rate obtained through the survey.

본 연구에서는 선박의 우수한 운항 성능과 쾌적한 승선감의 확보를 위해, 부경대학교 실습선인 가야호를 대상으로 해상상태, 선수 각 조건, 선속, 그리고 선내 위치별로 수행된 뱃멀미 발현에 관한 5차에 걸친 설문조사 결과와 선체운동해석법(Strip Method)에 기초한 수치계산을 통해서 얻은 계산결과를 비교, 분석하였다. 이를 통해 많은 수의 학생이 승선하는 실습선의 거주구역 배치에 대한 타당성 검증과 함께 항해 중 멀미도를 낮출 수 있는 침로와 선속의 결정에 도움이 될 것이다. 본 연구에 의하면 해상상태가 거칠수록 전체 멀미비율이 높게 나타났으며, 선내 위치별로는 선체의 중량중심에서 멀리 떨어져 있는 선교와 거주구역에서 수직가속도의 가중치가 높았고 멀미비율도 높게 나타났다. 그리고 선수파에 비해 횡요시 수직가속도의 가중치가 높게 나타났다. 멀미도 조사와 MSI 계산의 비교에서는 운동 수직가속도가 증가하면, 상대적으로 멀미도도 증가하고, 수직가속도가 증가하는 구역과 멀미도 발생구역이 일치하였다.

본 연구에서는 실습선 가야호를 대상으로 하여 파랑 중 운동성능을 평가하였다. 그리고 쾌적한 승선감을 확보하기 위하여 실제 해상에서 운항중인 선박의 선내 위치별 수직가속도 성분을 선체운동 계산 기법을 통해서 구하고, 수직가속도 스펙트럼을 이용하여 가야호의 선속변화에 따른 가속도 계산 결과를 뱃멀미 지수(MSI; Motion Sickness Incidence)의 가이드라인과 비교 검토하여 멀미의 정도를 표시하였다. MSI 계산 결과는 선속이 5 knots, 10 knots, 12 knots로 커지는 순서대로 수직가속도의 가중치가 높게 나타나며, 입사각은 180°와 150°에 비해 선수사파인 120°의 경우에 수직가속도의 가중치가 높게 나타났다.

In head sea, a ship has mainly the longitudinal motion such as vertical acceleration and pitch. In that case, the motion characteristics of a ship will have changed as the location different from each of place vertically and horizontally on board. The author carried out an experiment about the ship's vertical acceleration and pitch according to the location for the head sea, and analyzed the data with the aid of the statistical and spectral analyzing method to get the motion characteristics of the vessels. The response of vertical acceleration and pitch not deeply depend on the decks vertically, but displayed the relative big different value horizontally even if same deck. The biggest response of vertical acceleration and pitch among the accommodations was shown at scientist room, but the value of it not reached to the minimum requirement of ISO 2631-1 for working on board.

본 연구에서는 실습선의 다방향 불규칙파중 종방향 운동응답특성을 선형 스트립이론에 기초한 상용코드(MAXSURF v.16)를 이용하여 해석하였다. 해석에 앞서 상용코드의 검증을 위해 파나막스급 컨테이너선에 대해 실험조건과 동일한 선형과 해석조건을 적용하여 계산한 결과와 기 계산된 결과(Flokstra, 1974)가 상호 유사한 경향을 얻어 해석의 신뢰성을 확보하였다. 계산조건으로는 Fn=0.257에서 파랑외력을 ITTC 파스펙트럼에 기초한 뷰포트 스케일 5(T=5.46, H1/3=2m)의 파스펙트럼을 산출하였고, 조우각은 선수사파(Head & bow seas, 150˚)를 적용하여 상하동요(Heave)와 종동요(Pitch)의 선체운동응답스펙트럼을 해석하였다. 다방향 불규칙파에 대한 운동응답스펙트럼은 선수사파에서 상하동요의 경우는 미소하게 단파정파에서 높은 스펙트럼 분포를 보이고 종동요의 경우는 장파정파에서 높게 나타났다.

선체의 횡요에 따른 물표입사음압의 변동한계를 조사하기 위하여, 선미식 트로올어선인 새바다호의 축적 1/50 FRP 모형선의 선저에 75 KHz용 초음파진동자를 부착시켜 음속축의 각변위에 따른 직접입사파음압의 변동을 이론적으로 고찰하고, 실험을 행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 선체의 횡요가 없을 때 선미선상에 대한 직접입사파음압의 분포는 좌우정횡선상 및 중앙선상의 그 분포보다 급격히 감소하는 현상을 나타내었다. 2. 선체의 횡요에 따른 직접입사파음압은 선미선상 및 중앙선상에서보다 좌측정횡선상에서 더 큰 변동을 나타내었다. 3. 음소축으로부터 좌즉횡선상으로 60cm되는 측정점에서의 음압변동률은 78.1로서 다른 측정점에서의 그 변동률보다 매우 컸으며, 각 측정점에 대한 직접파음압의 측정치와 계산치는 거의 일치하는 경향을 나타내었다.