선박진동 제어기술에 관한 소고

On the Vibration Control of Ship

선박은 화물 및 여객을 수송하는 해상교통 수단으로써 여객 및 승무원의 안락성, 탑재장비, 기기의 성능 보전 상, 화물 및 구조부재의 안전성 차원에서 진동제어가 주요 해결 기술의 하나이다. 또한 최근 선박의 대형화, 고속화로 인해 엔진과 프로펠러의 기진력은 커지는데 반해 구조 강도계산 기술의 발달로 인해 선체구조 경량화가 촉진되어 선체의 유연성이 커질 뿐 아니라 전통적인 선체 구조와 기관, 축계 강성사이의 균형이 깨어짐으로 선박의 진동제어는 더욱 중요시 되고 있다. 선박의 경우 건조 후에 진동제어를 위한 조치를 취하는 일은 매우 제한적이고 많은 비용이 들기 때문에 설계단게에서 선박진동제어를 위한 사전 노력이 충분히 이루어지는 것이 중요하다. 따라서 선박의 주 기진원인 프로펠러, 주기관 등의 기진력 자체를 적정화하는 노력과 함께 그로 인한 응답을 극소화하기 위해 설계 단계부터 인도까지 단게별로 많은 노력을 기울이고 있다. 단계별 진동제어의 한 예를 Fig.1에서 보여주고 있다[1]. 선체와 같이 복잡한 대형구조물의 진동특성 및 응답을 계산함에 있어서 컴퓨터의 발달과 유한요소법과 같은 해석기술의 발달로 실제 구조와 매우 유사한 3차원 모델링이 가능하게 되어 해석의 정도를 높일 수 있게 되었다. 그러나 프로펠러 기진력, 유체와의 연성효과, 감쇠특성 등을 정도 높게 산정하는 데는 아직도 많은 어려움이 있다. 이와같은 문제는 진동응답의 계산정도를 저하시키는 주요 요인이 되어 설게단계에서 충분히 진동 제어가 이루어졌다 하더라도 건조 후 실제운항 시 진동문제가 발생되는 경우가 있다. 건조 후 진동문제 발생시 구조변경을 통한 해결은 한계가 있기 때문에 각종 진동제어 장치의 연구개발이 최근에 활발히 이루어지고 있다[2]. 본 고에서는 설계단계에서부터 건조 후까지의 선박진동제어 과정[1,2,5,6]을 단계별로 고찰하여, 점점 까다로워져 가는 선박 진동규제[3,4]에 대처하고 승무원의 안락성에 대한 욕구, 구조물의 안전성, 장비의 성능보존이 만족되는 저진동 선박의 건조를 위해 향후 해결해야할 과제들을 도출하여 선박진동분야이 연구개발 방향을 제시하고자 한다.