국내 선박의 해양사고 발생률은 지속적으로 증가하고 있으며, 총톤수(Gross tonnage) 10톤 미만의 소형선박에서 집중적으로 발 생하고 있다. 선박의 전복사고는 인명 및 재산 피해를 동반하기 때문에 반드시 예방되어야 하는 사고임에도 불구하고, 전복사고와 관련이 깊은 운항중인 소형선박의 내항성능 연구는 미진한 상태이며 내항성능과 관련된 국내·외 규정이 존재하지 않는 실정이다. 이에 본 연구 에서는 전복사고가 발생한 소형선박의 재결서를 조사하여 전복사고의 주요 원인이 적재상태 불량이라는 점을 파악하고, 대표 선박을 선 정하여 유체정역학적 계산 및 내항성능 해석을 수행하였다. 일반적으로 선박은 운항중 6자유도 운동을 하게 되는데 본 연구에서는 전복 사고와 관련이 깊은 횡동요(Roll)를 알아보기 위해 대표 선박의 응답진폭연산자(RAO) 및 운동응답 스펙트럼(Response Spectrum)을 계산하 고 3시간동안의 파도 정상상태(Stationary)에 대한 단기(Short Term) 통계 해석을 수행하였다. 그 결과 적재상태가 불량할 때에는 선박의 횡 동요가 크게 발생하여 선박의 안정성을 크게 감소시킨다는 사실을 알 수 있었다.

부두가 항로와 인접한 위치에 건설되었을 경우 계류선박은 항행 선박에 의해 발생되는 항주파의 영향을 받게 된다. 본 연구에 서는 Portable 계측시스템을 제작하여 실제 선박의 Roll 동요량을 계측하고, 그 결과를 프로그램 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 분석 결과 시뮬레이션 수행에 따른 Roll 동요량은 하역안전성 기준을 만족하는 것으로 분석되었지만, 실제 선박의 계측 결과에서는 기준을 만족하지 못하는 시간대가 분석되었다. 하역안전성 기준을 만족하지 못하는 Roll 동요량은 총 18회 분석되었으며, 이 중 다른 시간대의 영향을 받은 3회를 제외한 15회의 상황 중 11회(73.3%)의 상황이 목포-제주간을 운항하는 총톤수 10,000톤 이상의 여객선이 입항하는 시간대와 일치함 을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 하역안전성 평가 시 해상교통특성 반영을 제안하는 기초 연구로 활용될 수 있으며, 이는 선박의 하역안전성 평가 결과의 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

선체의 횡관성모멘트는 선박의 횡운동 특성을 다루는 경우 제외될 수 없는 요소로서 그 크기의 적정성은 선체 동특성 해석의 결과와 신뢰성에 큰 영향을 미친다. 그러나 선박은 질량분포와 형상이 복잡하므로 이를 직접적인 계산을 통해 값을 구하기에는 과정이 매우 복잡하고 대상 선박의 구체적인 관련 자료를 얻기도 어렵다는 점에서 실용적으로는 선체 질량의 등가적 관성반경을 선체폭의 일정비율로 계산하는 간접적인 방법이 통용되고 있다. 한편, 어느 선체의 자유 횡운동이 나타내는 횡요 주기와 감쇠형태는 관성모멘트에 의해 영향을 받기 마련이고 따라서 이러한 응답의 결과적인 모양으로부터 역으로 해당 선박의 관성모멘트를 구하는 일반식의 도출이 가능할 것으로 유추될 수 있다. 본 연구에서는 관찰에 의한 선체의 횡요 주기는 경사각의 진폭 감쇠비에 의해서도 달라지는 관계를 해석하여 횡요 주기와 경사각 진폭 감쇠비 모두를 함수 인자로 포함하는 일반식에 의해 횡관성모멘트 크기가 구해질 수 있음을 나타내었다. 또한 이러한 일반식에 횡요 관찰 선박의 주요 제원을 적용하였을 때 나타나는 특성 그래프들을 분석한 결과 횡요주기 뿐 아니라 진폭감쇠비가 함께 검토될 때 얻어지는 관성모멘트 값이 보다 정확해진다는 것을 확인하였다.

Reduction of ship's rolling is the most important performance requirement for improving the safety of the crew on board and preventing damage to cargo as well as improving the comfort of the ride. It is a common experience for mariners, to see that steering with a rudder generally induces rolling of the ship, though the original aim of the rudder is to keep the ship's heading to the required course. At the first stage, when a rudder is steered, usually a ship heels in an inward direction, due to the roll moment acting on the rudder. At the next stage in steering, the main heel may change to an outward. This coupling between rudder and roll motion has become an attractive problem from the point of view of roll stabilization using the rudder, because it is a natural in sight that if the rudder action is skillfully related to the change of roll as well as to the course deviation, the roll can be reduced to a certain degree. The main aim of this paper is to discuss the results of the actual full-scale sea trials carried out on steer gear No.1 and No.1 2, the individual quartermaster and to make clear their statistical properties, using the actual data which included measurement of roll angle, roll rate and the comparative tests were carried out immediately after each other, in order to minimize any statistical variation in sea conditions. It can be concluded that the steer gear No. 1 2 reduced the roll motion on average by about 21% in comparison with the No.1 and confirmed the some difference as per a ability of quarter-master's maneuver.

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.

When detecting underwater targets using echo sounder, the echo signals varies with the angular displacement of the transducer due to ship's motion. Then, the effect of the angular which effects the capability of the echo sounder must be investigated in relation to the detection of fish concentration, particularly, the abundance estimation of fish. In this pater, as the basic research to investigate the effect of the ship's motion when estimating the fish stocks by acoustic methods, the authors was theoritically considered the variations in the values of the two way directivity function of transducer in the direction of the targets which caused by the angular motion of transducer. Here, the effects of the movement of target and ship's running are neglected. At the same time, the data was applied to estimate the angular shift of the detectable area of echo sounder due to transducer displacement. From the results analyzed, we found that the angular shift of the detectable area due to ship's motion increases both as the roll angle increases and as the beamwidth becomes narrower, varies with the depth.

대형 LNG 선박의 선체 운동은 선박의 안전에 영향을 미친다. 본 연구의 목적은 153,000 m3 급 대형 LNG 선박의 선체 운동 중에서 롤 운동에 대한 전달함수를 추정하기 위한 것이다. 단일-입력과 단일-출력 그리고 시스템 전달함수를 갖는 선형 시 불변(Linear Time-Invarient) 시스템을 이용하여 선체 운동 전달함수를 모델링 하였다. 모델의 입력으로 단일 해양파를 이용하고, 모델의 출력으로는 ANSYS를 통해서 획득한 LNG 선박의 롤 운동을 이용하여 시스템 식별법을 기반으로 선체 운동의 전달함수를 추정하였다. 실험 결과의 유용성은 전달함수 차원이 서로 다른 경우에 대한 모델의 안정도와 추정률을 이용하여 평가하였다. 실험 결과 안정도는 99%와 98%로 나타나고, 추정률은 78%와 50%로 나타났다. 이러한 결과로부터, 본 연구에서 제안한 선체 운동 전달함수 추정 방법이 타당함을 알았다. 향후, 실제 해상에서 운항 중인 선박의 선체 운동 데이터를 획득하여 다중-입력 그리고 다중-출력을 갖는 모델 구축에 적용하여 실용화를 추진할 예정이다.

한국형 e-Navigation의 내항성 안전 모듈은 운항 중인 선박을 실시간으로 모니터링하고 내항성의 이상 상태를 사전에 경고함으로써 선박의 안정성을 확보하는 선내 원격 모니터링 서비스 중 하나이다. 일반적으로 선박설계를 위한 내항성능은 주어진 조건에서 선체 운동 시뮬레이션을 수행하여 평가하여 왔다. 하지만 운항 중 선박의 내항성능을 실시간으로 평가하기 위해 이러한 시뮬레이션을 실제 운항조건에 맞추어 수행하는 것은 계산시간의 한계로 인해 현실적이지 않다. 본 연구에서는 기계학습 기반의 근사모델을 활용하여 선박의 내항성능 평가 요소들 중 하나인 횡동요 운동특성을 합리적으로 보다 빠르게 예측하는 방법을 소개하고자 한다. 다양한 학습 기법과 데이터의 샘플링 조건을 적용하여, 얻어진 근사모델의 결과와 운동해석 결과의 오차가 거의 1% 내로 일치함을 보였다. 따라서 이러한 방법을 활용하면 선박의 실시간 내항 성능을 평가하는데 효율적으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

병렬기구를 이용하여 항만공사를 위한 수중로봇을 개발하였다. 수중으로 큰 피복석을 옮기기 위해 수중로봇은 크레인에 의해 권양된다. 수중로봇의 요오와 피치운동은 유압 실린더에 의해 제어되지만 롤 운동은 제어되지 않는다. 롤 운동을 위해 로봇 양쪽에 프로펠러가 장착되어 제어된다. 본 논문은 수중로봇의 롤 운동제어에 관한 것이다. 롤 운동 각도를 측정하기 위해 자이로 센서가 사용되었다. 로봇의 롤 운동을 2차 비선형 시스템으로 나타내고 반복 리스트 스퀘어 방법과 적응인식 방법으로 동적 모델을 찾았다. 동적 모델로 외란을 보상하기 위한 제어입력을 계산하고 PD 제어, 반복 리스트 스퀘어 모델 베이스 제어, 적응 모델 베이스 제어를 롤 운동제어에 적용했다. 수중로봇의 시스템을 설명하고 제안한 제어기의 시뮬레이션과 실험결과를 보인다.

ISSC 스팩트럼을 기초로 종래의 불규칙파가 아닌 새로울 과도 불규칙파를 설계하였다. 이 설계불규칙파를 장수조에서 조파기를 사용하여 발생시키고, 파고계와 6자유도계를 설치하여서 모형선의 횡동요 운동을 계측하였다. 모형선의 최대 횡동요각의 실험값과 이론값을 비교하여 단기 해상에서 발생 가능한 횡동요 피크치를 추정하는 방법에 관하여 검토하였다.

일반적으로 메타센터높이가 작은 선박이나 고속선의 경우에는 조종운동 시 큰 횡동요각을 유발하는 것으로 알려져 있다. 이러한 선박의 조종성능 예측 시에는 조종운동에 횡동요의 영향을 고려해야만 보다 정확한 결과를 얻을 수가 있다 즉, 조종운동을 다루는 전후동요, 좌우동요, 선수동요에 횡동요를 포함시키는 4자유도 운동방정식이 요구된다. 본 연구에서는 지금까지 여러 연구자들에 의해 제안되어 있는 4자유도 조종운동 수학모델을 검토 분석하고, 이들 실험자료를 재정리하여 보다 간결하고 실용적인 새로운 수학모델을 제안한다. 아울러 기존의 복잡한 수학모델과 새로운 수차모델에 의한 조종운동 시뮬레이션을 각각 수행하고 그 결과를 비교 검토하여 본 연구에서 제안한 수학모델의 유용성을 검증한다.