• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.672-680
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• 2023

선박의 설계과정에 있어, 선박의 중량은 유체역학적 성능에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 선박은 일반적으로 최적의 흘수와 배수량을 갖는 하나의 조건으로 설계되지만, 실제로는 연료의 소비, 선박 평형수의 충전과 적재 조건과 같은 운항 활동으로 인해 선박의 중량 및 흘수가 일정 범위 내에서 바뀐다. 본 연구에서는 소형선박을 대상으로 3가지 하중조건에 따른 선박의 저항성능 변화를 모형실험과 수치해석을 통해 연구하였다. 마지막으로 2050년까지 CO2 배출 가스를 50% 감축한다는 국제해사기구(IMO) 목표를 따라 선박의 저항 성능을 개선하여 동력 요구 사항을 줄이기 위해 선박의 중량 변화에 따른 저항성능의 민감도를 연구하였다. 연구 결과, 선박의 중량변화에 따른 효과는 낮은 프루드 수에서 크게 나타나는 것으로 확인되며, 저항성능에 대한 연구 결과, 설계 흘수의 적재조건을 기준으로 배수량이 11.1% 증가하고, 흘수가 5% 증가한 Over load의 적재조건에서 운항 시 선체의 총 저항이 모형시험과 CFD 시뮬레이션에서 각각 15.97%, 14.31%까지 증가하는 것을 볼 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권4호
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• pp.545-552
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• 2009

The marine medium-speed diesel engines are operated by two methods; one is the electric motors, and the other air starting motors. Even though air starting motor is dependent of the engine types and sizes, it has been widely used in this area due to its simplicity, convenience and reliability. However most of them are currently imported from overseas due to the lack of the cutting-edge technology in terms of design and manufacturing. Therefore, from the point of this view, the air starting motor needs to be produced by our own techniques. The purpose of this paper is to give the designing parameters in order to make a proper "Air Starting Motor" using CFD. The aerodynamic approaches were given to understand the internal flow characteristics of the air starting motor. In addition, we have carried out the effects of tip clearance. In the calculations the tip clearance of air starting motor has been varied between 0% and 5.7% of blade span.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권5호
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• pp.487-494
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• 2011

LNG / LNG-FPSO선박에 사용되는 안전밸브는 배관 시스템으로부터 유체를 방출하여 시스템의 압력을 일정하게 유지시키는데 중요한 역할을 한다. 이러한 안전밸브의 기능적 특성으로 인해 유출계수는 밸브의 성능 중 가장 큰 비중을 차지하며, 선급의 인정을 받기 위해서는 0.8이상의 유출계수가 요구되고 있다. 밸브 성능을 향상시키기 위해서 밸브 내부에서 발생하는 유동특성에 대한 정확한 이해가 필요함에도 불구하고 대부분의 밸브 설계의 경우 현장 작업자들의 경험과 실험에 의한 시행착오에 의존하고 있다. 본 논문에서는 안전밸브에 대한 유동해석을 통해 밸브 내부에 발생하는 압축성 유동현상을 고찰하였고, 실험과 해석에 의한 유출계수를 비교하여 유동해석의 타당성을 검증하였으며, 안전밸브를 지나는 공기의 질량유량을 예측하기 위한 유동해석 모델을 확립하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.656-665
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• 2021

본 연구에서는 Froude 수 1.0, 길이 약 10 m 급 소형 고속선의 저항성능과 승선감을 향상시키기 위해 선미 끝단에 트림 탭을 부착하여 항주자세를 제어하였고, 트림 탭의 제원에 따른 성능을 확인하기 위해 CFD 해석을 수행하였다. 먼저 선행 연구로부터 수치해석이 수행되는 스케일에 따라 결과에 차이가 있는 것이 확인되었고, 이를 피하고자 실선 스케일에서의 해석을 수행하였다. 부착된 트림 탭의 코드 길이는 L_PP의 0.5, 1.0, 1.5 %였으며, 선저 면과의 각도는 5° 간격으로 변화를 주었다. 트림 탭은 선박의 선미트림과 부상량을 감소시키는 효과가 있었으며, 이 효과는 트림 탭의 선저 면과의 각도가 클수록, 코드 길이가 길수록 증가하였다. 이로 인해 압력저항은 감소하고 전단저항은 증가하였으며, 두 성분의 변화량에 따라 전 저항 저감율이 결정되었다. 결과로부터 대상 선박의 최적 항주자세는 약 1.5°의 선미트림으로 특정되었고, 이때 저항성능은 약 27 % 개선되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권1호
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• pp.123-128
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• 2016

프로펠러 표면의 생물 부착이 프로펠러 성능에 상당한 영향을 미치지만 프로펠러 표면 거칠기와 관련된 연구는 상대적으로 선체 표면에 비하여 많지 않다. 본 연구에서는 Schultz(2007)가 발표한 Granville's similarity-law scaling 절차에 기초하여 실선 7 m 크기의 탱커 프로펠러에 표면 부착물 상태가 서로 다른 3가지 경우를 고려하여 프로펠러 단독 효율의 감소의 변화를 Lifting surface code를 사용하여 수치적 계산을 수행하여 효율을 비교하였다. 본 논문에서의 결과는 표면 거칠기가 큰 석회질 부착물($k_s=0.001$)은 선박 설계 속도(J=0.5)에서 최대 15 %의 프로펠러 효율 감소를 보였음을 확인하였으며 이는 선박 운항 시 생물 부착에 의한 효율 감소에 대한 평가가 고려되어야 한다는 점을 나타내고 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권1호
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• pp.32-39
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• 2011

최근 들어 선박안전 관련 규정이 개정되거나 운항환경이 변화하면 선주사들은 이에 효과적으로 대응하기 위하여 크루즈선을 포함한 여객선을 새로 건조하는 대신 경제적 부담이 적은 기존 선박에 대한 선체개조 즉 컨버전을 많이 실시하고 있다. 컨버전은 선체의 주요 제원을 포함하여 선박의 구조강도, 유체역학적 성능, 여객수 및 화물 용량 등 많은 부분에 변화를 가져오므로 이의 수행에 앞서 세심한 사전 검토가 필요하다. 그러나 아직까지 여객선의 컨버전과 관련된 연구가 수행되지 않았기에, 본 연구에서는 이러한 컨버전을 직접 수행한 컨설팅사들의 보고서를 중심으로 그 동향을 조사하고 분석하여 그 결과 랭스닝 컨버전이 선박의 주요 제원이나 성능에 가장 큰 변화를 발생시킨다는 사실을 확인하였다. 이와 더불어 랭스닝 컨버전을 염두에 두고 건조할 경우 선체개조로 인해 발생하는 문제점들을 최소화하기 위하여 헐 스캔틀링, 선형, 절단 위치 등과 같은 기본설계 단계에서 미리 고려해야 할 요소들에 대해 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권4호
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• pp.489-497
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• 2019

거친 해상 조건에서 운항하는 선박은 파도와의 상대운동으로 인해 슬래밍 하중에 노출된다. 특히 선수가 자유수면으로 입수하는 과정에서 선체부는 일시적으로 큰 슬래밍 충격하중을 받게된다. 일반적으로 대형 컨테이너선박의 경우, 큰 플레어를 가지는 특징이 있으며, 이로 인해 플레어 슬래밍 충격하중으로 인한 구조적 손상이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 슬래밍 수치시뮬레이션을 위해 먼저 신뢰할 만한 실험결과와의 비교검증을 수행하였으며, 선수 및 사파에서 선수플레어 슬래밍 하중을 추정하였다. 그 결과 슬래밍 하중이 발생되는 위치는 0.975st이며, 최대 충격 하중은 선수파 조건에서 약 475kPa임을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권5호
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• pp.305-319
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• 2023

This study focuses on measuring the relative wave elevation around the KSUPRAMAX-O ship and comparing it with numerical analysis results (potential and computational fluid dynamics). The relative wave elevation is a good indicator of the pressure distribution on the ship's surface, which is affected by the ship's motion, incident waves, and distributed waves. Prior to measuring the relative wave elevation, a comparative test was conducted on resistance type, capacitance type, and ultrasonic type wave probe to measure the relative wave elevation, and it was confirmed that the resistance type wave probe was suitable for measuring the relative wave elevation. A model test was performed at low speed and design speed using resistance type wave probe and compared with the results of numerical analysis result. As for the motion response, it was confirmed that the result of experiments and the result of the numerical analysis were in good agreement. The relative wave elevation showed a similar trend between the experiment and the computational fluid dynamics, but the potential analysis result showed a difference from the experiment in design speed.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.501-509
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• 2010

해상크레인은 크레인을 탑재한 선박으로서, 조선소에서 대형 블록이나 구조물의 탑재 및 해상 운송 작업에 사용된다. 본 논문에서는 해상크레인과 중량물의 전후 동요(Surge), 상하 동요(Heave), 종 동요(Pitch)에 대한 정적/동적거동을 분석하였다. 이 때, 유연 다물체계 동역학을 적용하여 해상크레인의 붐(boom)을 탄성으로 고려하였으며, 플로팅 프레임(floating frame)과 노드 좌표(nodal coordinates)를 사용하였다. 질량 행렬, 탄성 강성 행렬, 2 차 속도 벡터, 일반화 좌표 방향으로 작용하는 외력 등을 고려하여 모든 운동이 연성된 비선형 운동 방정식을 구성하였다. 외력으로는 비선형 유체정역학 힘, 선형화된 유체동역학 힘, wire rope 힘, 계류력이 고려되었다. 수치 해석을 위해 Hilber-Hughes-Taylor 방법을 비선형 운동방정식에 적용하였다. 정적 거동 분석을 통한 정적 평형 자세를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우에 대해 결과를 비교하였으며, 수치 해석 방법에 대한 정적/동적 거동 분석 결과를 비교하였다.

• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.350-356
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• 2021

활주 선형의 선박은 직선으로 운항하거나 선회할 때, 그 속도에 따라 위치와 트림이 변화하며, 선체에 큰 저항이 발생한다. 본 논문에서는 탄소복합소재를 선체에 적용하여 선체무게와 내구성이 향상된 레저보트의 전산유체역학을 통해 선형에 대한 저항을 추정하였다. 18ft급 레저보트의 선수부와 선미부의 저항 성능을 확인하고 선형 전체의 유동장을 추정하였으며, 수치해석을 통해 각 트림의 저항을 비교하여 선형에 대한 안정성을 확인하였다. 또한, 선체에 걸리는 힘이 크지 않아 설계된 선형이 충분히 견딜 수 있을 것을 확인하였고, 파도의 파장과 배의 길이를 관성력에 대한 중력의 비로 계산하여 롤링이 얼마의 힘으로 발생하는지 확인하여 보트의 안정성을 분석하였다.