상선에 비해 잦은 변침을 하고 어획물로 인한 중량 및 무게중심의 변화와 같은 다양한 운항조건을 가진 어선의 경우, 조종성능 은 선박 운항 시에 매우 중요한 역할을 한다. 소형 어선의 사고는 2022년 기준 전체 해상 사고의 약 60%를 차지하며, 이는 부족한 조종성 능으로 인한 충돌과 좌초 사고가 주요 원인이다. 특히 10톤 미만의 소형선박에서 발생한 사고는 전체 사고의 약 65%를 차지하는데, 소형 어선의 조종성능 관련 기준이 부재하여 이를 정확히 평가하기엔 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 4.99톤급 소형 어선을 대상선으로 선 정하여 3D-CAD로 모델링 한 후, 상용 수치해석 프로그램인 STAR-CCM+를 활용하여 선박의 조종운동 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 이 를 바탕으로 다양한 표준재화상태와 무게중심을 고려하여 10° / 10° 및 20° / 20° zigzag test와 35° turning test를 수행하였고, 선체 중량이 증가 함에 따라 변침성능이 감소하고 선회성능이 향상되는 경향을 분석하였다. 그 중, 만재출항과 부분만재입항 상태에서는 상대적으로 선회 성능이 부족한 결과를 확인하였다. 이를 바탕으로 소형선박의 안전한 운항을 위한 표준재화상태와 무게중심을 고려한 조종성능의 평가 및 그에 상응하는 표준화된 조종성능 평가 기준의 필요성을 제시하였다. 또한, 본 연구의 조종성능 평가 결과가 소형선박의 조종성능 평 가 기준 선정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

The model ship of this study, the Baek-Kyung fisheries training ship of Pukyong National University, has a length between perpendiculars of 85 meters, making it not subject to the IMO maneuverability standards. However, understanding the maneuvering characteristics of the vessel is essential for safe navigation. In this regard, this study was conducted to analyze the results from the sea trials of the model ship conducted in accordance with the IMO maneuverability standards. The results of the turning tests met the standards well while in the zig-zag tests, the first overshoot angle exceeded the standard in the 10°/10° test; however, such results met with a difference of 1.8° in the 20°/20° test. Additionally, using the course-stability discrimination formula, the calculated value was -0.0051, indicating unstable course-stability. The results of the stopping tests met the standards well. It is hoped that the analyzed maneuvering characteristics of the model ship from the study results will contribute to the safety of ship navigation.

국제해사기구에서는 해상에서의 선박의 충돌방지와 그로 인한 해양환경의 보호를 목적으로 1993년 11월 선박조종성능에 대 한 잠정지침을 채택한 이후, 축적된 데이터를 바탕으로 2002년 12월 선박조종성능에 대한 확정된 지침을 채택하였다. 하지만 채택된 지침은 만재상태, 등흘수 및 선박의 최대 출력(MCR)의 85 %에 해당되는 선속의 최소 90 % 이상에서의 지침으로, 동 지침은 항해사에게 필요한 실 항해조건에서의 조종성능 정보를 제공하는 데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 항해사, 선장 및 선박조종에 대한 식견을 갖추고 있는 전문가를 대상으로 빈도분석과 AHP 분석기법을 실시하여 현 지침에 대한 활용도 및 실제 선박조종에 필요한 정보가 무 엇인지를 식별하였다. 연구결과 선박을 운항하는 항해사에게 필요한 조종성능 정보는 5~10°의 소각도에서의 선회권 정보, 항해속력(Sea speed)이 아닌 조종속력(Maneuvering speed)에서의 z-test 정보라는 것을 확인하였고, 속도제어 관련하여서는 항해속력 및 만재상태에서의 정지성능에 대한 정보보다 감속타력, 가속타력 등에 대한 정보가 더 필요하다는 것을 확인하였다. 도출된 결과는 선박을 조종하는 항 해사에게 필요한 선박조종성능기준 지침마련에 대한 기초자료로 활용도가 높을 것으로 사료된다.

Most fishing vessels are less than 100 m in length (LBP), which is not mandatory for the IMO standards for ship maneuverability. Therefore, research on estimating the maneuverability of fishing vessel hull shapes are somewhat lacking compared to that of merchant ship hull shapes, and at the design stage, the numerical simulation method developed for merchant ships are applied without modification to estimate the maneuverability. Since this can cause estimation errors, the authors have derived a modified empirical formula that can improve the accuracy of estimating the maneuverability of fishing vessels in a previous study. In this study, using the modified empirical formula, the IMO maneuverability evaluation items, the turning motion test and Z-test simulations were performed on the fisheries training vessel BAEK-KYUNG and compared with the sea trial test result to verify the validity of the modified empirical formula. In conclusion, the modified empirical formula was able to estimate quantitatively and qualitatively similar to the result of the sea trial test. Such a study on estimating the maneuverability of fishing vessels will be a good indicator for fishing vessel operators and will help them analyze marine accidents.

At ship design stage, the maneuverability is generally estimated based on the empirical formula or the computational fluid dynamic (CFD), which is one of the numerical simulation methods. Using the hydrodynamic derivatives derived through these methods can quantitatively estimate the maneuverability of target vessels and evaluate indirect maneuverability. Nevertheless, research on estimating maneuverability is insufficient for ships not subject to IMO maneuverability standard, especially fishing vessels, and even at the design stage, the empirical formula developed for merchant ships is applied without modification. An estimation error may occur due to the empirical formula derived from the regression analysis results of a model test if the empirical formula developed for merchant ships with different hull shapes is applied to fishing vessels without any modification. In this study, the modified empirical formula that can more accurately estimate the fishing vessel's maneuverability was derived by including the hull shape parameter of target fishing trawlers in the regression analysis process that derives Kijima et al. (1990) formula. As a result, the modified empirical formula showed an average estimation error of 6%, and the result improved the average error of 49% of Kijima et al. (1990) formula developed for merchant ships.

In order to offer specific information needed to assist in operation of a ship with same type rudder through evaluating the maneuverability of training ship A-Ra with flapped rudder, sea trials based full scale for turning test, zig-zag test with rudder angle 10° and 20°, and spiral test at service condition were carried out on starboard and port sides around Jeju Island according to the standards of maneuverability of IMO. As a result, the angular velocity of port turn was higher than that of starboard turn. Therefore, the size of turning circle was longer on the starboard side. In addition, variation of the transfer due to various factors was more stable than those of the others. In the Z-test results, the mean of 1st and 2nd overshoot angles were 9.8°, 6.3° and 15.3°, 9.2° respectively when the port and starboard was 10°; the 1st overshoot angle were 18°, 13.7° when using 20°. Her maneuverability index Tˊ and Kˊ can be easily determined by using a computer with the data obtained from Z-test where Kˊ and Tˊ are dimensionless constants representing turning ability and responsiveness to the helm, respectively. In the Z-test under flap rudder angle 10°, the obtained Kˊ value covered the range of 2.37-2.87 and Tˊ was 1.74-3.45. Under the flap rudder angle 20°, Kˊ and Tˊ value showed 1.43-1.63, 1.0-1.73, respectively. In the spiral test, the loop width was unstable at +0.3° and –0.5°-0.9° around the midship of flap rudder. As a result, course stability was comparatively good. From the sea trial results, training ship ARA met the present criterion in the standards of maneuverability of IMO.

This study is intended to provide navigator with specific information necessary to assist in the avoidance of collision and in operation of ships to evaluate the maneuverability of research vessel Jera. Authors carried out full-scale sea trials for turning test, zig-zag test, and spiral test at actual sea-going condition, which were performed on starboard and port sides with 10-20 rudder angle at service speed of 10 knots. The turning circle was much different at both of the turning of port and starboard which was longer at the starboard than at the port. In the zig-zag test results, the port and starboard was 10˚ the first and second overshoot angles were 6.0˚ , 5.8˚ and 6.3˚ , 7.1˚ respectively and the first overshoot angles were 16.4˚ , 17.6˚ when using 20˚ . Her maneuverability index T and K can be easily determined by using an analogue computer with the data obtained from the zig-zag tests where K is a constant representing the turning ability and T is a constant representing her quick response. In the zig-zag tests under 10˚ or 20˚ at rudder angle, the value K is 0.149. 0.123 sec- and T is 11.853 and 6.193 sec and angular velocity is 0.937˚ /sec and 1.636˚ /sec. In the spiral test, the loop width was unstable at +0.51˚ and -1.19˚ around the midship of rudder, but the tangent line at 0˚ was close to vertical. From the sea trial results, we found that she did comply with the present criterion in the standards of maneuverability of IMO.

This study is intended to provide navigator with specific information necessary to assist the avoidance of collision and the operation of ships to evaluate the maneuverability of dead weight tonnage 8,000 tons Oil/Chemical tanker. The actual maneuvering characteristics of ship can be adequately judged from the results of typical ship trials. Author carried out sea trials based full scale for turning test, Z” maneuvering test, man overboard rescue maneuver test, inertia stopping test. Consequently, 2st Overshoot yaw angle of the semi balanced rudder and flap rudder in ±20° zig–zag test showed 22.2° and 18.0°, respectively. The maneuverability of the vessel was good in the flap rudder. The man overboard rescue maneuver maneuverability test was most favorable in the flap rudder and the full load condition. The results from tests could be compared directly with the standards of maneuverability of IMO and consequently the maneuvering qualities of the ship is full satisfied with its.

Recently, Korea Air Force has been facing a lot of problems in its pilot training system such as training time shortage due to the expensive gas price, noise pollution and difficulties in finding airspace for training. To tackle these problems, a new training system (called L-V training system) using both aircraft and its simulator has been suggested. In the system, a data link is established between aircraft and simulator to exchange their flight information. Using the flight information of simulator, aircraft can perform various air missions with or against imaginary aircraft (i.e., simulator). For this system, it is crucially important that fair fighting condition has to be guaranteed between aircraft and simulator. In this paper, we suggested an approach to impose a maneuvering restriction to simulator in order to provide fair fighting condition between aircraft and simulator.

파랑 중 선박의 직진성능을 시뮬레이션을 통하여 비교 검토하였다. 시뮬레이션을 구성하기위해 선박의 3자유도 조종운동방정식을 사용했으며, 선박에 가해지는 파랑강제력은 3차원 특이점 분포법을 사용하여 계산하였다. 시뮬레이션의 외란으로서 규칙파와 불규칙파를 사용하였고 최대사용타각과 제어시간지연을 제어기의 제한조건으로 설정하였다. 조종성능에 따른 직진성능을 검토하기 위해 유체력 미계수를 인위적으로 변화시킴으로서 조종성능이 다른 선박의 시뮬레이션을 구성하였다. Autopilot제어기를 사용한 일정시간의 선박의 직진 시뮬레이션을 수행하고 해당시간동안의 직진거리를 비교하여 선박의 직진성능을 검토하였다.

선박 성능과 항해 안전의 관점에서 선박조종 특성을 아는 것은 선박 설계에서 중요한 일이다. IMO 규정에 의하면 만재 적하된 even 조건(트림=0)에서 몇가지 선박 조종 기준이 제시되어 있다. 그러나 선박은 일반적으로 항상 만재 적재 조건으로 운항되지 않는다. 따라서 선박이 IMO 규정을 만족시키고, 모든 적재 조건에서 안전하게 항행하도록 하기 위해 다양한 적재 조건에서 선박 조종 특성을 추정해야 한다. 본 논문에서 우리는 실선 실험과 시뮬레이션을 수행하여 조종특성을 조사하였다. 시뮬레이션 결과와 비교하였을 때 실선실험은 시뮬레이션 값 및 이전 연구와 그 경향이 일치한다. 실 해역에서 얻은 조종실험 데이터가 선박 조종성능 추정에 활용 될 수 있음을 확인하였고, 실시한 실해역 실험을 통하여, 선박 운항 상태에 따른 조종성의 변화를 추정할 수 있었다.

최근 선박의 좌초 및 추돌 사고로 인한 해양오염이 심각해짐에 따라 선박의 조종성능에 대한 관심이 고조되고 있는 가운데 IMO에서는 Resolution MSC.137을 채택함으로써 조종성능에 대한 국제적인 기준이 강화되었다. 선박의 조종성능을 향상시키기 위해서는 여러 가지 방법이 있으나 본 연구에서는 타의 양적 증가가 조종성능 향상에 얼마나 기여하는지를 알아보고자 한다. 조종성능 평가 방법으로 수치 시뮬레이션을 이용하였고, 대상선형은 공시선형인 Mariner Class Vessel로 하였다. 조종성능 평가 방법은 선회 시험과 지그재그 시험을 수행하였고, 고 양력 타의 적용은 수학모델에서 타와 관련된 동유체력 미계수의 값을 양력 증가에 따라 변화 시켜 조종성능의 변화를 예측하였다. 시뮬레이션 결과, 타의 양력 증가로 인해 선회성능 개선이 예상되나, 변침성능을 저해할 가능성이 있는 것을 확인하였다.

최근 선박의 좌초 및 추돌사고로 인한 해상오염이 심각해짐에 따라 선박의 조종성능에 대한 관심이 고조 되고 있는 가운데 IMO에 서는 Resolution MSC.137을 채택함으로서 조종성능에 대한 국제적인 기준이 강화 되었다. 선박의 조종성능을 향상시키기 위해서는 여러 가 지 방법이 있으나 본 연구에서는 타의 양력 증가가 조종성능 향상에 얼마나 기여하는지를 알아보고자 한다. 조종성능 평가 방법으로 수치 시 뮬레이션을 이용하였고, 대상선형은 공시선형인 Mariner Class Vessel로 하였다. 조종성능 평가 방법은 선회 시험과 Zig-Zag 시험을 수행 하였고, 고 양력 타의 적용은 수학모델에서 타와 관련된 동유체력 미계수의 값을 양력 증가에 따라 변화 시켜 조종성능의 변화를 예측하였다.

제한수역에서는 Bank cushion과 Squat의 작용으로 인하여 선체의 운동특성이 변한다. 실선을 통한 제한수역에서의 조종성능의 측정은 선박의 안전 때문에 어려운 실정이다. 본 연구에서 제한수역에서의 측벽효과와 Squat에 관한 정보를 얻기 위해 수치모델을 이용하여 선박의 운동을 모사하였다. 선박과 안벽의 거리가 좁을수록 선수방위는 많이 변하였다. 선수방위의 최대 변화치는 선폭에 대한 이안거리의 비(D/B)=0.2에서 22.37˚를 나타내었다. Squat는 속력이 빠를수록 흘수가 작을수록 커졌다. Squat의 최대치는 흘수에 대한 수심(H/d)=1.25, 속력 8knot일 때 0.29m였다. 선박의 안전운항을 위하여 제한수역에서는 감속이 가장 중요한 요소인 것으로 나타났다.

In recent years, there have been concerted efforts toward predicting ship maneuvering in shallow water since the majority of ship’s accidents near harbors commonly occur in shallow and restricted waters. Enhancement of ship maneuverability at the design stage is crucial in ensuring that a ship navigates safely. However, though challenging, establishing the mathematical model of ship maneuvering motion is recognized as crucial toward accurately predicting the assessment of maneuverability. This paper focused on a study on sensitivity analysis of the hydrodynamic coefficients on the maneuverability prediction of KVLCC2 in shallow waters. Hydrodynamic coefficients at different water depths were estimated from the experimental results conducted in the square tank at Changwon National University (CWNU). The simulation of standard maneuvering of KVLLC2 in shallow waters was compared with the results of the Free Running Model Test (FRMT) in shallow waters from other institutes. Additionally the sensitivity analysis of all hydrodynamic coefficients was conducted by deviating each hydrodynamic derivative from the experimental results. The standard maneuvering parameters including turning tests and zig-zag maneuvers were conducted at different water depths and their effects on the standard maneuvering parameters were assessed to understand the importance of different derivatives in ship maneuvering in shallow waters.

IMO는 선박의 조종성능과 복원성능에 관한 국제적 기준 마련에 노력해 왔다. 이러한 움직임은 해상에서의 선박 안전 향상에 기 여하였으며, 선박 연구자가 수행하는 학술적 연구의 방향에도 영향을 미쳤다. 기존의 수행된 선박 조종성능과 조종성능 연구는 각각 그 분야 에서 독립적으로 수행되어 왔다. 두 분야의 상호 관계에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 논문에서는 선박의 조종성능과 복원성능의 상 호 관계를 정량적으로 규명하고자 기초적인 실험 연구를 수행하였다. 각 두 항목을 나타내는 지표로 복원성능은 GM 변화를 사용 하였고, 선 박의 조종성능은 선회성능을 선택하여 이 두 지표의 상호관계에 관해 정량적인 분석을 시도하였다. 이를 위하여 자유 항주 모형선을 이용한 선회 실험을 실시하고, GM변화에 따른 선회 반경 및 선회 중 발생하는 최대 횡경사 각도의 변화를 분석 하였다. 실험 결과 GM에 따른 선회 반경 감소 및 초기 횡경사 증가의 경향이 서로 다르게 나타났다. 이를 이용하여, GM 감소에 따른 선회반경 및 초기 횡경사 변화 예측을 위한 개략적인 경향 추정식을 제안 하였다. 선박은 운항 중 예상하지 못한 원인으로 갑작스럽게 GM이 감소 할 수 있다. 본 논문에서 얻은 실험 결 과는 GM감소량에 따른 선박의 선회반경 및 조타에 의한 횡경사 각도 변화 크기를 개략적으로 추정하기 위한 기초 자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.