• 대한조선학회지
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• 제47권3호
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• pp.3-7
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• 2010

국내 조선소와 학교, 연구소에서 1990년대 중반 이전의 빙해선박에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다고 해도 과언이 아니다. 하지만 2000년대 초반부터 러시아가 St. Petersburg항을 통해 본격적으로 원유를 수출하기 시작하면서 내빙선 시장이 호황을 맞이하게 되었고 빙해선박 특히 내빙선박에 대한 관심이 집중되었다. 당시에 한국의 조선소들은 FMA rule 상의 엔진 출력이 과도한 것을 인지하고, 적정한 엔진 사양을 파악하기 위한 공격적인 연구개발로 ICE Class 1A, 1B, 1C의 선박을 상당히 많이 수주하여 선주에게 인도하였다. 또한 Ice belt의 구조적인 보강을 하기위한 설계와 연구가 활발히 진행되었다. 내빙선에 이어 쇄빙선의 연구에 관심을 집중시킨 선박은 최근 실해역에서 활동 중인 연구 조사선 "아라온"호 이다. 아라온호는 설계와 건조가 국내 조선소에서 이루어졌으며, 학계와 조선소 및 연구소에 쇄빙선에 대한 관심을 불러 일으켰다. 이와 비슷한 시기에 삼성 중공업에서 세계 최대 쇄빙선인 70K shuttle tanker를 수주 및 인도하면서 대형 쇄빙선 시장이 개척되어 국내외 조선소의 큰 관심을 불러일으키고 있다. 쇄빙 기술이 응용된 선박으로 Drill ship과 LNG FPSO등이 수주되어 현재 설계를 진행 중이다. 가장 최근에 현대중공업에서 수주한 원통형 FPSO의 경우 북해 지역에 투입을 목적으로 언론에 발표된 것과는 달리 발주처와 유럽의 관련 연구기관에서는 러시아 유전지역 투입을 염두에 두고 쇄빙관련 연구를 진행한 것으로 파악되고 있다. 본 기고에서는 이러한 빙해선박의 개발 및 건조 사례 현황을 기술하고, 향후 수주가능성이 있는 쇄빙선 분야와 조선소의 대응 전략 등에 대해서 정리해 보고자 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.175-176
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• 2018

여름철 북극 해빙 면적의 감소 추세로 빙해선박의 북극항로 통항회수가 증가하고 있어 선박의 안전 항해를 위한 기술 개발에 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 선박해양플랜트연구소에서 개발 중인 KRISO Arctic Safe Routing System(KARS)의 개념과 함께 핵심 모듈 중 하나인 빙저항 추진 성능 DB 개발 과정을 소개하였다. 우선 빙해수조에서 다양한 빙상환경(평탄빙, 유빙, 빙맥 등)에 따른 선박의 빙성능 평가 시험을 수행한 후 대상선박의 기본적인 빙성능을 도출하였고 빙성능 추정 S/W의 해석결과와 비교 검증을 수행하여 다양한 환경 변수를 고려한 빙저항 추진 성능 DB를 생성하였다. 아울러, 생성된 DB의 검증을 위해 2017년 8월 쇄빙연구선 아라온의 빙해역 실선시험 동안 계측된 결과와 비교 분석하여 정확도를 분석하였고 KARS의 개선 사항 및 향후 활용 가능성을 고찰하였다.

• 대한조선학회지
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• 제53권2호
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• pp.23-28
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• 2016

• 대한조선학회논문집
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• 제49권3호
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• pp.227-231
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• 2012

In this study, a plastic hardening constitutive equation for steels of polar class vessels at low temperature is proposed. The equation was derived using the experimental data obtained from tensile tests at room and low temperatures. Tensile tests at low temperature are both costly and time consuming because an expensive cold chamber is necessary and it takes too much time to cool down a specimen to set temperature. Using the proposed plastic hardening constitutive equation the plastic hardening characteristics of steels for polar class vessels at low temperature can be easily predicted from the tensile test results at room temperature.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권3호
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• pp.232-238
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• 2012

The effects of temperature on the structural behavior of polar class vessels have been experimentally and numerically investigated. Experiments were carried out on single frame structures made of steel material, DH36, which is used for outer shell of the vessels making transit through the polar region. A knife edge type striker was dropped down onto single frame structures. The temperatures of the single frames were set to $-30^{\circ}C$, $-50^{\circ}C$ and room temperature. The deflection around the mid-point of the single frame was measured and numerically simulated using finite element model. Strain rate effect on the structural behavior has been investigated and turned out that the strain rate effect can be neglected. From the results of the experiment and numerical analyses, it has been noticed that the permanent deflection at lower temperature was reduced due to a temperature hardening of material as expected.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권4호
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• pp.281-286
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• 2012

Single frame structures with notches were fractured by applying drop impact loadings at room temperature and low temperature. Johnson-Cook shear failure model has been employed to simulate the fractured single frame structures. Through several numerical analyses, material constants for Johnson-Cook shear failure model have been found producing the cracks resulted from experiments. Fracture strain-stress triaxiality curves at both room temperature and low temperature are presented based on the extracted material constants. It is expected that the fracture strain-stress triaxiality curves can offer objective fracture criteria for the assessment of structural fractures of polar class vessel structures fabricated from DH36 steels. The fracture experiments of single frame structures revealed that the structure on low temperature condition fractures at much lower strain than that on room temperature condition despite the same stress states at both temperatures. In conclusion, the material properties on low temperature condition are essential to estimate the fracture characteristics of steel structures operated in the Northern Sea Route.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권6호
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• pp.450-457
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• 2013

For the design guide of a vessel operating in cold region, numerical analysis was carried out to evaluate the weather-tight door which installed the heating cables by using ANSYS 13.0 Transient Thermal. The numerical analysis was performed by considering Advection-Diffusion equation. This study based on the experimental results of 'A study on Anti-Icing Technique for Weather-Tight Door of Ice-Strengthened Vessels'(Jeong, et al., 2011a) in KIOST. For validation of the numerical analysis results, the cold chamber experimental data measured by the heat sensors in certain location of the weather-tight door was used. The external environmental temperature which varies from $5^{\circ}C$ to $-55^{\circ}C$ was considered in numerical analysis. Also three different heating cables which have the heat capacity of 33W/m, 45W/m and 66W/m were adapted for the design parameters to be the most efficient and guidelines for anti-icing design of the weather tight door.

• 대한조선학회논문집
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• 제52권4호
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• pp.323-329
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• 2015

For the design guide of a vessel operating in cold region, numerical analysis was carried out to evaluate the ice class louver which installed the heating cables by using ANSYS 13.0 CFX. The numerical analysis was performed by considering Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) equation. This study based on the experimental results of ‘The Cryogenic Performance Evaluation for the Excellent De-icing Ice Class Louver’ in KRISO. For validation of the numerical analysis results, the cold chamber experimental data measured by the heat sensors in certain location of the ice class louver was used. The external environmental temperature which varies from 0℃ to –30℃ was considered in numerical analysis. Also the design guide for optimum de-icing presented through heating cable power capacity(33 W/m, 45 W/m, 66 W/m), location of the heating cable(front, center, behind on the blade) and relative velocity(1 m/s, 4 m/s, 7 m/s).

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2015년도 춘계학술대회
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• pp.41-42
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• 2015

극해 지역은 채굴가능 매장량의 30% 정도의 각종 천연자원이 매장되어 있으며 기후변화로 인해 북극해 항로를 이용한 운항 및 자원의 수송과 저장을 위해 빙해 선박과 극지용 해양구조물의 수요가 증가하고 있다. 이 연구에서는 아이스 클라스 등 방한기술에 근거하여 빙해 선박에 탑재되는 루버의 기술개발 동향에 대해 고찰 하였다.

• 대한조선학회지
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• 제32권4호
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• pp.57-63
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• 1995

극지개발을 위해서는 극지의 혹독한 자연환경을 대상으로 하는 과학지식과 극지에서 사용되는 특수시설과 장비를 설계, 시공 그리고 운용하는 공학기술이 요구된다. 극지관련 공학기술은 저 온용재료 관련기술, 도로나 교량, 건축물과 같은 극한지 천연자원의 시추와 생산, 수송을 위한 해양구조물과 파이프라인 관련기술, 그리고 얼음의 재료특성에 관한 이론 및 실험으로 크게 구 분할 수 있다. (Table 1). 극지용 구조물과 빙해항행선박 (쇄빙선) 은 일반 해역에서 운용되는 구조물에 비해 형상, 구조강도, 의장, 저온특수설비 등에서 새로운 개념의 기술이 요구되기 때 문에 금후 국내 조선해양산업계가 지향해야 할 고도의 기술집약형 건조물이다. 또한 최근 들어 국내에서도 시베리아 천연자원의 해상운송을 위해 빙해역을 운항할 수 있는 유조선이나 일반 화물선을 확보해야할 필요성이 대두되고 있으며, 또한 국내 조선업계의 생산기술이 비약적으로 발전함에 따라 외국으로부터의 빙해항행선박의 수주도 이루어지고 있으나 아직 이들 선박의 설계를 위한 독자적인 기술은 미흡한 현실이다. 극지개발은 이론적 접근과 함께 실험에 의한 신뢰성 있는 자료를 축적해야 한다. 이를 위해서는 빙해수조(,ice model basin)의 건조나 빙역학 실험을 위한 냉동실험실 (cold room)의 건립을 위한 초기투자가 절실히 요구되며 산업계의 수 요에 따른 포괄적인 산학협동연구가 진행되어야 할 필요가 있다. 빙해수조와 냉동실험실은 빙 해역에 직접 접하지 않은 국가에서 극지공학 연구에 참여하기 위한 필수적인 시설인데 table 2에 대표적인 빙해수조의 설치장소와 규모에 대하여 정리하였다. 이 글은 우리 나라가 쉽게 접할 수 없는 극지환경을 이해하고 가까운 장래에 예상되는 수주경쟁에 대비하여, 국내외의 극지개발 동향을 분석하고 이에 대한 국내의 극지관련 연구의 현황과 앞으로의 전망을 살펴보기 위하여 준비된 것이다. 이 글에서는 극지공학 일반보다는 조선해양분야에 관련된 내용만으로 국한한다.