Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety (해양환경안전학회지)

The Korean Society of Marine Environment and safety (해양환경안전학회)
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Evaluation of Maneuverability of Small Fishing Vessels Based on CFD Simulation under Standard Loading Condition

CFD 시뮬레이션 기반 소형 어선의 표준재화상태에 따른 조종성능 평가

  • Sun woo Lee (Inha University, Naval Architecture Ocean Engineering) ;
  • Sang hyun Kim (Inha University, Naval Architecture Ocean Engineering) ;
  • Hye woo Kim (Inha University, Naval Architecture Ocean Engineering) ;
  • Hyung seok Yoon (Inha University, Naval Architecture Ocean Engineering) ;
  • Chang woo Song (Inha University, Naval Architecture Ocean Engineering) ;
  • Joo hyung Oh (Inha University, Naval Architecture Ocean Engineering)
  • 이선우 (인하대학교 대학원 조선해양공학과) ;
  • 김상현 (인하대학교 조선해양공학과) ;
  • 김혜우 (인하대학교 대학원 조선해양공학과) ;
  • 윤형석 (인하대학교 대학원 조선해양공학과) ;
  • 송창우 (인하대학교 대학원 조선해양공학과) ;
  • 오주형 (인하대학교 대학원 조선해양공학과)
  • Received : 2024.03.19
  • Accepted : 2024.06.27
  • Published : 2024.06.30
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Abstract

Maneuvering performance is crucial for fishing vessels, especially under operational conditions that involve frequent course changes and weight variations due to catch. Small vessel accidents account for approximately 60% of maritime incidents as of 2022, mainly attributed to collisions and stranding accidents due to insufficient maneuvering performance. Especially, accidents that occur on small vessels less than 10 tons account for about 65% of all accidents. The absence of international standards presents challenges in accurately evaluating the maneuvering performance of small vessels. In this study, a 4.99-ton small fishing vessel was selected as the target, and a 3d-cad model was created. The commercial numerical analysis program STAR-CCM+ was employed to establish a simulation environment for the vessel's maneuvring motion. Based on this standard loading conditions and weight distribution were considered, 10° / 10°, 20° / 20° zigzag tests and 35° turning test were conducted. The results revealed a tendency for decreased yaw and course-keeping performance and improved turning performance as the hull weight increased. However, in partial arrival and full load departure condition, the manoeuvering performance were relatively poor. Based on this, the need for evaluation of maneuvering and standardized criteria of maneuvering performance for safe navigation of small vessels is presented. Furthermore, it is expected that the evaluation results of maneuvering performance in this study can serve as fundamental data for establishing criteria for evaluating the maneuvering performance of small vessels.

상선에 비해 잦은 변침을 하고 어획물로 인한 중량 및 무게중심의 변화와 같은 다양한 운항조건을 가진 어선의 경우, 조종성능은 선박 운항 시에 매우 중요한 역할을 한다. 소형 어선의 사고는 2022년 기준 전체 해상 사고의 약 60%를 차지하며, 이는 부족한 조종성능으로 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 선정하여 3D-CAD로 모델링 한 후, 상용 수치해석 프로그램인 STAR-CCM+를 활용하여 선박의 조종운동 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 이를 바탕으로 다양한 표준재화상태와 무게중심을 고려하여 10° / 10° 및 20° / 20° zigzag test와 35° turning test를 수행하였고, 선체 중량이 증가함에 따라 변침성능이 감소하고 선회성능이 향상되는 경향을 분석하였다. 그 중, 만재출항과 부분만재입항 상태에서는 상대적으로 선회성능이 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 평가 기준 선정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2024년도 해양수산부 재원으로 해양수산과학기술진흥원의 지원을 받아 수행된 연구임(RS-2022-KS221571, AI기반 어선안전 설계 데이터플랫폼 개발 및 실증)

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