접안을 위해 선박이 안벽으로 접근할 때나, 좁은 항내에서 선박을 조종할 때는 항해 중에서보다 많은 제약이 따른다. 그것은 대형 선박일수도 분 관성력으로 인해 효과적인 제어가 어렵기 때문이다. 그래서 터그보트를 수동적으로 제어하여 선박을 접안시키는 것이 현재로선 가장 일반적이 접안기술이라 할 수 있다. 지능적인 제어기술을 적용하여 자동접안을 시도하려는 연구결과가 보고되고 있으나, 대부분이 auto-pilot 기술에 지나지 않으며 어느 것 하나 안정적인 접안을 위한 접안기술로 볼 수 없다. 이와 같이 터그보트를 이용할 수밖에 없는 현실이라면, 보다 효과적인 터그보트 제어기술을 기반으로 한 접안지원시스템을 개발하는 것이 우선일 것이다. 그래서 본 논문에서는 터그보트의 원격제어를 통해 모선을 효과적이고 안정적으로 접안하는 문제에 대해 고찰하였다. 즉, 터그보트로 조종되는 선박조종시스템에 대한 모델링을 수행하고, 터그보트로부터 발생되는 제어력을 적절히 분배하여 모선을 제어하는 새로운 접안지원시스템을 개발하였다. 시뮬레이션을 통해 제안된 시스템의 유효성을 검증하였다.
선박의 조종성능 평가는 유체역학적으로 매우 복잡한 문제로, 정화한 조종성능 평가를 위해서는 구속모형시험에 의한 유체력의 계측과 수학모델에 의한 수치시뮬레이션, 또는 자유항주시험 등이 필수적이다. 한편 최근 IMO의 "조종성 기준"이 발효되고 나서 각 조선현장에서는 이 기준에 부합되는 우수한 조종성능을 갖춘 선박을 설계초기 단계에서부터 계획할 필요성을 느끼게 되었다. 그러나, 초기설계단계에는 아직 선도가 정해지지 않아, 모형선을 만들수 없고, 따라서 선박의 주요목(예를 들어 L, B, d, $C_b$, Trim $\cdot\;cdot\;cdot$) 및 프로펠러 제원, 타(舵)형상과 같은 극히 제한된 자료를 입력(入力)으로 하여 조종성능을 어느정도 평가할 수 있어야 한다. 본 논문은 이러한 관점에서, 종래의 각종 구속모형시험 결과를 종합하고, 제안된 경험식등을 이용하여 선박의 조종성능을 추정하는 전산 프로그램을 개발하였다.
현재 보령항은 진입항로에 있어 어청도에서 도선점에 이르기까지의 해역에 무질서하게 상존하는 어망 때문에 교통 환경이 매우 열악하다. 이에 따라 어청도 인근까지 항로를 연장하던가, 추천항로를 설정하여 대형선박의 통항을 어망이 없는 곳으로 유도하거나, 도선점을 어청도 인근으로 이전하는 등의 조치가 필요한 상황이다. 이에 기 수행된 신보령 1,2호기 해상교통안전진단 연구용역 사례를 토대로 진입항로에서의 안전성을 평가 한다.
본 논문에서는 LNG 벙커링 바지에 대한 예인안정성을 평가하였다. 친환경 에너지원인 LNG(액화천연가스)의 전환을 위한 인프라로 LNG 벙커링 바지가 개발되고 있다. LNG 벙커링 바지는 예인줄에 연결되어 이동하는 부선의 형태이기 때문에 LNG 공급용 부선의 예인안정성의 확보는 LNG 벙커링 바지 뿐 만아니라 주변 항해 선박의 안전을 위해 매우 중요하다. LNG 벙커링 바지의 예인안정성을 초기설계 단계에서 추정하기 위해 예인시뮬레이션을 위한 수치코드를 개발하였다. 초기설계 단계에서 활용 가능하도록 운동방정식에는 조종수학그룹 모델이 적용되었고 조종미계수에는 경험식이 적용되었다. 개발된 수치코드의 유효성을 확인하기 위해 발표된 계산 및 모형시험 결과와 비교하였다. 개발된 수치코드를 이용하여 LNG 벙커링 바지의 선미 스케그 면적과 예인 위치의 변화에 따른 예인시뮬레이션을 수행하였다. 수행된 시뮬레이션을 통해 설계된 선미 스케그 면적의 적정성을 확인하였다.
한국해양수산연수원은 새로 설치된 다기능선박조종시뮬레이터(Full-mission Shiphandling Simulator)에 적합한 평가시스템을 맞추기 위하여 STN Atlas용 Fortran로 개발된 평가시스템을 Visual C++로 새로이 개발하였다. 그리고 이 시스템에 각 항만의 실제 상황을 고려하여 평가 점을 추가하거나 삭제하고, 평가 기준도 수정하였다. 이에 대하여 소개하고자 한다.
본 논문에서는 특수타를 채용한 선박과 일반타를 장착한 선박에 대하여 구속모형시험을 통하여 비교 연구를 실시하였다. 구속모형시험은 일반타가 장착된 경우와 특수타가 장착된 경우에 대하여 수행되었고, 조종수학 모델링은 Abkowitz 수학 모델을 통하여 유체력 미계수를 구하여 조종운동을 시뮬레이션하였다. 연구 결과에 의하면 플랩(Flap) 타를 채택한 경우에 선회성능은 아주 향상되는 것을 확인하였다.
세계 컨테이너 물동량의 증가와 컨테이너선의 대형화로 인해 선박과 수심이 얕은 항구 및 부두를 연결하는 새로운 개념의 해상 운송 수단이 요구되어 왔다. 본 연구에서는 모바일하버 선형과 함께, Azipod 추진기 및 선수 스러스터(Bow thruster) 등으로 구성된 모바일하버의 조종수학모델을 구축하였다. 그리고 선체 유체력 및 Azipod 추력 등을 평가 적용하여 조종운동 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 모바일 하버의 조종운동 시뮬레이션에 의한 선회성능과 조종제어범위를 사전에 예측할 수 있었다. 또한, 모바일하버의 직진 시험 및 선회성능 시험에 있어 양호한 결과를 얻었으며, 접안 시 Azipod 추진기와 선수 스러스터를 이용한 최적의 조종운동 시뮬레이션을 확립하였다.
최근 우리나라는 육지와 도서 및 도서간을 연결하는 해상교량을 건설하는 공사가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 교량은 보통 그 하부를 선박이 통항하기 때문에 건설 이전에 통항 선박의 안전성을 충분히 검토할 필요가 있다. 따라서, 본 연구는 건설예정에 있는 목포대교를 사례로 하여 교량하 통항 안전성을 검증한다. 이를 위해 인접 수로의 특성을 분석하고 교량하 통항 안전성에 관한 문헌을 검토한 후 선박 조종 시뮬레이터를 이용하여 그 타당성과 안전성을 평가한다.
이 논문에서는 제한수역에서 항행하는 대형선박들간의 안전항해를 위하여, 해난사고 방지에 필요한 선박들간의 적절한 안전속력 및 거리를 확보하기 위하여, 두 선박간의 속도비, 선장비, 횡방향 거리 및 종방향 거리를 변수로 하여 조종운동에 관한 시뮬레이션을 행하였다. 이상의 수치 계산 결과는 대형선박들이 왕래가 빈번한 폭주해역에서의 해상교통안전의 측면에서 볼 때 상당히 유용할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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