본 연구에서는 80k Bulk carrier의 저항성능 향상을 목적으로 선미부에 1개의 핀을 부착해 선미 유동을 제어하였고, 저항성능 및 반류의 변화를 분석하였다. 부착된 핀은 직사각형 단면을 가지며, 길이와 폭, 두께는 고정된 채 길이 및 흘수 방향 부착 위치와 유선에 대 한 각도만 변화가 있었다. 나선 및 핀이 부착된 선체에 대한 모형 스케일에서의 CFD 해석이 수행되었고, 그 결과를 실선 확장 후 비교하 였다. 핀은 프로펠러로 유입되는 빌지 볼텍스의 경로를 선미 트랜섬 쪽으로 변화시켰고, 이는 프로펠러 상부와 선미부의 압력을 증가시켰 다. 이로 인해 선체의 압력저항 및 전 저항이 감소되었으며, 감소율은 핀의 부착 위치가 선미 및 선저와 가까울수록 높았다. 또한 핀은 공 칭반류를 감소시켰는데 핀의 각도가 커질수록 반류의 변화가 컸고, 전 저항 저감률은 최대가 되는 특정 각도까지만 비례하였다. 대상 선 박에 단일 핀을 부착했을 시의 최대 전 저항 저감률은 약 2.1 %였고, 선미로부터 수선간장의 12.5%, 선저로부터 흘수의 10 % 위치에 14 의 각도로 부착됐을 때이다.

이산화탄소 배출량 제한을 의무화하는 EEDI, SEEMP 등의 국제협약에 대응하기 위하여 선박의 에너지 절감장치(ESD, Energy Saving Device) 관련 국내기술 대응이 절실하다. 본 연구는 국내 중소형 조선소의 주력선종 효율 향상의 ESD를 설계하기 위하여 유동특성 분석에 대한 연구이다. 프로펠러 상단으로 유입되는 유동을 개선하기 위하여 bare hull의 선미벌브 및 빌지 주변의 유동특성을 수치해석과 모형시험을 통하여 정성적으로 분석하였으며, 선저압력 지점의 개선 및 프로펠러 상단 유입의 선미 빌지 유동 제어를 위하여 선미벌브와 빌지 사이에 수직평판을 부착하였다. 선미 선체표면 압력회복으로 전저항이 약 3.04 % 감소하였으며, 프로펠러 상단 유동 제어를 통해 평균 공칭반류가 약 18.8 % 감소하였다.

트랜섬 선미 형상변화에 따른 후류 유동특성을 알아보기 위해 Re=3.5×103 및 Re=7.0×103에서 수면하부 유동을 계측하였다. 선미형상변화에 따른 유동장 계측을 위해 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용하여 분석하였다. 선미형상은 실선조사 결과를 바탕으로 선저와 이루는 각을 각각 45˚(모델 A), 90˚(모델 B) 및 135˚(모델 C)를 실험에 적용하였다. 모델의 선미 침수면의 깊이는 자유 수면으로부터 40mm를 기초하였다. 레이놀즈수가 증가함에 따라, 와의 규모가 증가하고 하류로 길게 형성되는 경향을 나타냈다.

본 연구에서는 자유수면 위를 고속으로 항주하는 트랜섬 선미를 채택한 선박에 의하여 발생되는 선박주위 및 트랜섬 선미 끝단에서의 비선형 자유수면 경계조건식을 만족하는 자유 수면에서의 파형을 해석하는 수치해석 기법에 대하여 연구, 선체주위 유동해석프로그램을 개발하였다. 개발된 수치해석 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 고속선인 Athena선형, KCS(KRISO container ship)선형에 대하여 수치해석을 실시하였으며, 그 결과를 모형시험에 의하여 계측된 실험결과와 서로 비교하였다.

1993년 IMO가 채택한 조종성 잠정기준에서 요구되는 4가지 항목 중, 특히 비대 선박의 경우, 침로 안정성이 문제시될 수 있다는 것은 잘 알려진 사실이다. 본 연구에서는 비대 선박의 조종운동시 타의 크기에 따른 선미 유동 특성을 조사하기 위해서 회류수조에서 사항상태의 조건 하에 두 종류의 모형실험을 수행하였다. 즉, 첫번째 실험은 타에 유입하는 흐름의 정류효과 측정에 대한 것이고, 두번째 실험은 타 상부와 선미오버행 하부 공간 주위의 흐름가시화에 대한 것이다. 실험결과, 타의 크기에 따른 선미 유동 특성과 타에 유입하는 흐름의 정류효과의 상관관계를 규명하였고, 타 상부와 선미오버행 하부의 공간은 침로 안정성에 있어서 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었으며, 특히 타 상부와 선미오버행 하부의 공간이 작을수록 침로 안정성이 저하될 가능성이 높다는 것을 확인하였다.