Maritime navigation is an important mode of transportation in the country. With the development of the country and the world, there will inevitably be higher requirements for the safe transportation of ships in the future. Therefore, intelligent ships have become the latest research direction in ship design. And with the gradual development and improvement of big data and artificial intelligence technology in the industrial field, smart ships are an inevitable trend in the development of the shipbuilding industry. Smart ships need to maintain the stability of the ship to ensure the safety of the ship when operating at sea. Therefore, the research on the autonomous stowage of ballast water for smart ships in the future is very important. This paper analyzes the development background of intelligent ships, introduces the ship optimization model and optimization design algorithm, and speculates the future development direction of intelligent ships.

본 연구는 기존 선박에 자외선 (UV) 평형수처리장치(BWMS)를 설치 한 경우, 수치 계산을 통해 평형수 처리시간의 증가를 정량적으로 조사하였다. 계산 결과 배수량 55,000톤 가스 운반선의 평형수 처리시간은 UV BWMS 미설치 및 유량 제어 기능 없이 2.152 시간이었다. 평형수 처리시간은 UV BWMS 설치 후 14.2 % 증가했으며, 유량 제어 기능까지 고려 시 20.4 % 증가했습니다. 실제 조건들을 고려하면 UV BWMS 설치 후 평형수 처리시간은 기존 평형수처리시간 대비 최소 30 % 정도 증가할 것으로 예상됩니다. 따라서 업계 관계자는 평형수 처리시간 증가로 인한 선박 운영 손실을 최소화하기 위하여 UV BWMS 선정시 본선의 실제 평형수펌프 용량과 UV BWMS의 유동 에너지 손실을 충분히 고려하는 것이 좋습니다. 또한 BWMS 설치 후 평형수 처리시간 증가를 최소화하기 위해서는 더 큰 용량의 BWMS, 더 큰 파이프 및 내부 코팅이 있는 파이프 등의 사용을 고려할 수 있습니다.

본 연구는 IMO 선박평형수관리협약과 관련하여 선박평형수처리시스템(BWMS) 산업에 대한 한국의 산업경쟁력 현황과 향후 발전방향을 제언하기 위하여, BWMS 관련 무역데이터를 기반으로 현시비교우위지수와 무역특화지수로 비교·분석하였다. 친환경선박에 대한 국제적 관심이 확대됨에 따라 IMO는 선박기인 오염물질 해양배출과 관련된 논의 및 협정 체결이 지속적으로 증가하고 있다. 동 협약의 이행국가들은 BWMS 산업이 높은 시장진입 장벽과 선도 시장진입자의 시장점유율 확대를 위해 경쟁하고 있으며 BWMS는 친환경선박 분야의 주요산업으로서 각 국가는 기술개발 및 산업경쟁력확보를 위해 노력하고 있다. 한국은 2019년 10월 기준(BWM.2/Circ.34/Rev.8) 최종 승인 받은 BWMS 전체 45개 중 17개(약 38 %)를 차지하고 있다. 동 산업의 시장점유 현황을 파악하기 위하여 상품코드 HS842219, HS84212, HS89가 부여된 무역데이터를 기반으로 현시비교우위지수와 무역특화지수를 산출 및 비교한 결과, 한국은 전 세계 대상으로 BWMS 시장 점유가 비교우위이나 독일, 덴마크 등의 국가에 비해서는 상대적 열위인 것으로 분석되었다. 그럼에도 불구하고 다수의 IMO 승인기술 건 수, 국내 승인기관 보유 등의 산업생태계가 조성되어 있어 향후 BWMS 시장 경쟁력이 강화될 가능성이 높은 것으로 분석되었다.

선박 축계를 구성하는 프로펠러축은 엔진출력, 프로펠러 하중 및 편심추력의 영향으로 인해 거동의 양상이 달라져 선미관 후 부베어링의 국부하중 변화를 일으킴으로써 선미관 베어링 손상의 위험을 증가시킨다. 이를 방지하기 위해 수행된 추진축계 정렬연구는 선급강선규칙을 중심으로 주로 축과 지지베어링간의 상대적 경사각과 유막유지를 최적화 하는데 중점을 두어 진행 되어왔다. 그러나 보다 상세한 평가를 통한 추진축계의 안정성 확보를 위해서는 전타와 같은 급격한 선미유동장 변화에 기인한 과도상태를 포함한 동적상태의 고려가 필요하다. 이러한 관점에서, 본 연구는 50,000 DWT 선박을 대상으로 스트레인 게이지법을 이용하여 밸러스트 흘수 상태에서 정격회전수로 운전 중 대표적 동적 과도상태인 우현 전타상태에서의 프로펠러축 거동이 추진축계에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 변동된 프로펠러 편심추력은 프로펠러축을 일시적으로 강하게 내려 누르는 힘으로 작용하여 선미관 베어링의 국부하중을 증가시켜 축계 안정성에 부정적 영향을 미침을 증명하였다.

Indirect oxidation using chlorine species oxidizing agents is often effective in wastewater treatment using an electrochemical oxidation process. When chlorine ions are contained in the wastewater, oxidizing agents of various chlorine species are produced during electrolysis. In a ballast water management system, it is also used to treat ballast water by electrolyzing seawater to produce a chlorine species oxidizer. However, ballast water in the brackish zone and some wastewater has a low chlorine ion concentration. Therefore, it is necessary to study the chlorine generation current efficiency at various chlorine concentration conditions. In this study, the chlorine generating current efficiency of a boron-doped diamond(BDD) electrode and insoluble electrodes are compared with various chloride ion concentrations. The results of this study show that the current efficiency of the BDD electrode is better than that of the insoluble electrodes. The chlorine generation current efficiency is better in the order of BDD, MMO(mixed metal oxide), Ti/RuO2, and Ti/IrO2 electrodes. In particular, when the concentration of sodium chloride is 10 g/L or less, the current efficiency of the BDD electrode is excellent.

이염화이소시아뉼산나트륨(NaDCC) 주입 선박평형수처리설비(BWMS, ballast water treatment system)에 의해 처리된 배출수 내에는 브롬 및 염소계열의 활성물질과 소독부산물질(DBPs, disinfection by-products)들이 포함되어 있다. 본 연구에서는 NaDCC로 처리된 선박평형수가 해양환경에 미치는 생태위해성을 파악하기 위하여 생태독성시험(WET test, whole effluent toxicity test)과 생태위해성평가(ERA, ecological risk assessment)를 수행하였다. 배출수독성 시험종은 규조류(Skeletonema costatum, Navicula pelliculosa), 녹조류(Dunaliella tertiolecta, Pseudokirchneriella subcapitata), 로티퍼(Brachionus plicatilis, Brachionus calyciflorus) 및 어류(Cyprinodon variegatus, Pimephales promelas)로 8개의 해양 및 담수종을 이용하였다. 생태독성시험결과, 규조류 및 녹조류를 이용한 성장저해시험에서만 명확한 독성영향이 나타났으며 해수의 시험 조건에서 무영향농도(NOEC, no observed effect concentration), 최저영향농도(LOEC, lowest observable effect concentration) 및 반수영향농도(EC50, effect concentration of 50%)는 각각 25.0 %, 50.0 % 및 > 100.0 %로 가장 민감한 영향을 나타냈다. 하지만 로티퍼 및 어류를 이용한 독성시험의 경우 모든 염분 구간에서 독성영향이 나타나지 않았다. 한편, 배출수에 대한 화학물질분석결과, bromate, isocyanuric acid, formaldehyde, chloropicrin과 trihalomethanes (THMs), halogenated acetonitriles (HANs), halogenated acetic acid (HAAs) 등 총 25개의 소독부산물질들이 검출되었다. ERA결과, 25 개의 소독부산물질들 중, 지속성(P), 생물축척성(B) 및 생물독성(T)의 특성을 모두 보이는 물질은 없었다. 예측환경농도(PEC, predicted environmental concentration) /예측무영향농도(PNEC, predicted no effect concentration) 비율은 일반적인 항구 환경에서는 모든 물질이 1.0을 초과 하지 않았지만 선박 최 인접지역의 경우 Isocyanuric acid, Tribromomethane, Chloropicrin 및 Monochloroacetic acid가 1.0을 초과하여 위해성이 있을 것으로 나타났다. 하지만 실제 배출수를 이용한 생태독성시험결과의 NOEC (25.0%)를 적용한 결과 NaDCC로 처리된 선박평형수가 해양에 배출되었을 때 선박 최 인접지역을 포함한 일반적인 항구 환경에 수용 불가한 생태위해성을 가지지 않는 것으로 판단된다.

해양환경의 보호 및 보전에 관하여 해양법협약은 제12장에 별도의 조항을 가지고 있으나 세부적인 규칙에 관한 내용보다는 일반적인 권리와 의무에 관한 내용을 중심으로 규정되어 있다. 국제해사기구는 해상안전, 해양오염방지 등에 있어 사실상(de facto)의 규범적 관할권을 가지고 있으며, 이 가운데 선박이 복원성을 확보하기 위하여 주입하는 평형수가 다른 지역에서 배출될 경우 유해수 중생물 및 병원균의 이동과 유입을 유발하여 생물다양성의 보존과 친환경적인 이용을 위협할 수 있다는 우려를 방지하고자 선박평형수관리협약을 채택하였다. 이는 해양법협약의 목표를 구체적으로 이행하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 그러나 동 협약이 2004년 채택 이후 장기간 회원국의 노력 끝에 2017년 발효 되면서 궁극적으로 D-2규칙에 따른 배출수 처리방식의 불안정성, 형식승인의 기준 변경에 따른 이해당사자의 부담이 증가하고 있을 뿐만 아니라 여전히 많 은 국가들이 동 협약을 수용하지 않고 별도의 규정을 제시함으로써 선박 운항 상의 통일된 업무를 수행하지 못하는 문제점이 제기되고 있다. 이 논문에서는 환경협약 특성상 법률과 기술의 개발 사의의 상호연관성에 따른 협약의 불필요한 지연으로 인한 이해관계자의 피해방지 조치, 협약채택 이후 발효시기까지의 장기간의 시간적 간극을 해소하기 위한 조치의 필요성, 항만국통제관의 통제능력 강화조치 및 선박평형수관리협약의 강행법규로서 지위확보의 필요성등을 대안으로 제시한다.

Effluent treated by an NaDCC injection method in Ballast water management system (BWMS) contains reactive chlorine species and disinfection by-products (DBPs). In this study, we conducted whole effluent toxicity (WET) testing and ecological risk assessment (ERA) to investigate its ecotoxicological effects on marine environment. WET testing was carried out for four marine pelagic and freshwater organisms, i.e., diatom Skeletonema costatum, Navicula pellicuosa, chlorophyta Dunaliella tertiolecta, Pseudokirchneriella subcapitata, rotifer Brachionus plicatilis, Brachionus calyciflorus and fish Cyprinodon variegatus, Pimephales promelas. The biological toxicity test revealed that algae was the only biota that showed apparent toxicity to the effluent; it showed no observed effect concentration (NOEC), lowest observable effect concentration (LOEC) and effect concentration of 50% (EC50) values of 25-50%, 50-100% and >100%, respectively, at three water condition, but did not show any significant toxicities on other biota. Meanwhile, chemical analysis revealed that the BWMS effluent contained total residual oxidants (TROs) below 0.03 g/L and a total of 25 DBPs such as bromate, volatile halogenated organic μ compounds (VOCs), halogenated acetonitriles (HANs), halogenated acetic acids (HAAs), chloropicrin and Isocyanuric acid. Based on ERA, the 25 DBPs were not considered to have persistency, bioaccumulation and toxicity (PBT) properties. The ratio of predicted environmental concentration (PEC) to predicted no effect concentration (PNEC) of the other DBPs did not exceed 1 for General harbor environment. However, four substances (Isocyanuric acid, Tribromomethane, Chloropicrin and Monochloroacetic acid) were exceed 1 for Nearship environment. But observed toxicity in the test water on algal growth inhibition would be mitigated by normal dilution factor of 5 applied for nearship exposure. Thus, our results of WET testing and ERA showed that the BWMS effluent treated by NaDCC injection method would have no adverse impacts on marine environment.

In this study, we analyzed the radiant heat performance of ballast fin when the aspect ratio of the fin of ballast was changed. The minimum size of the mesh was 0.02 mm, and the grid number was about more than 11 thousand. In order to analyze the radiant heat performance of ballast fin, the aspect ratio of fin was 1.00(2 mm:2 mm), 1.80(1.5 mm:2.7 mm), and 0.56(2.7 mm:1.5 mm) respectively; that the heat transfer area was constantly 0.4 mm 2 . The numerical condition was that heat flux was constantly 1×10 5 W/m 2 , and measuring times were 0.1 second, 0.2 second, 0.5 second, 2 seconds, 5 seconds and 10 seconds respectively. The temperature values of fin at the 1.00 and 1.80 of aspect ratios were extremely large when heat flux time was 10 seconds. As a result, the maximum value of radiant heat performance of ballast fin appeared to the aspect ratio of 1.80.