• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.39 no.2
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• pp.75-82
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• 2002

잠수함 설계는, 내압(내압)성능 유지를 위해 효과적인 공간 활용이 어려운 원통형의 구조를 가질 뿐 아니라 제한된 공간에 다양한 장비들을 배치해야 하고,수 심 수백 미터의 극한 환경에서 3차원 운동을 하는 등의 환경 및 운용특성으로 인하여 수상 선박에 비해 많은 경험과 고난도의 기술들이 요구된다. 본문에서는, 해외의 유수한 대학 및 설계 기관과의 공동설계를 수행한 경험과 13년여에 걸친 장보고급 잠수함 건조기간 중에 수행한 수 차례의 역설계 과정 등을 통하여 습득한 설계 기술과 자료들을 바탕으로, 대우조선해양에서 자체 개발한 잠수함 기본설계 시스템(SUB-21)을 이용하여 수행한 중형잠수함 설계결과에 대해 간략하게 소개하고자 한다. 본 SUB-21의 개발은 잠수함 기본설계의 핵심 과정인 배치, 선형개발, 저항, 추진, 조종 및 압력선체 설계뿐만 아니라 디젤발전기-축전지-추진전동기로 구성되는 추진계통의 최적화 과정을 실시간으로 처리할 수 있기 때문에 기본설계에 소요되는 시간을 획기적으로 절감할 수 있으며 기본설계 결과의 신뢰성 제고에 크게 기여할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2015.10a
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• pp.1842-1843
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• 2015

심해 유인 잠수정과 같은 제한된 공간 내에서 다수의 작업자가 장시간 거주하며 작업을 수행하기 위해서는 거주구 관측창 위치 및 기타 운영설비 배치에 있어 인체공학적 설계가 고려되어야 한다. 본 논문에서는 구조안전성 평가와 최적설계로 도출된 심해 유인 잠수정의 내압구조 셀 설계안을 대상으로 거주구 관측창 배치를 위한 인체공학적 설계 검토에 대하여 소개한다. 관측창 배치는 작업자 선내 위치, 관측 시야 확보, 편안하고 안전한 작업 여부 등의 다양한 요인과 함께 구조 안전성과 제작성 등이 동시에 고려되어야 한다. 국외 심해 잠수정 개발에서 적용된 인체공학적 설계 관련연구를 소개하고 디지털 휴먼 모델링 S/W인 Santos Engine을 활용한 인체공학적 설계 검토에 대하여 소개한다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.25 no.7
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• pp.936-944
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• 2019

Submarines, which have been called an invisible force, are strategic underwater weapon systems that perform missions such as anti-surface warfare, anti-submarine warfare, and high payoff target strikes with the advantage of underwater covertness. A submarine should be able to withstand the hydrostatic pressure of the deep sea. In this respect, the submarine pressure hull, as the main structural system to resist the external pressure corresponding to the submerged depth, should ensure the survivability from hazards and threats such as leakage, fires, shock, explosion, etc. To do this, the initial scantling of the submarine pressure hull must be calculated appropriately in the concept design phase. The shape of the aft transition ring varies according to its connection with the submarine aft end conical structure, pressure hull cylindrical part, and non-pressure hull of the submarine; the design of the aft transition ring should not only take into account stress flow and connectivity but also the cost increase due to the increased man-hours of its complex geometry. Therefore, trade-off studies based on the four different shapes of the aft transition ring are carried out considering both the review of the structural strength through nonlinear finite element analysis (FEA) and economic feasibility by reviewing the estimations of the manufacturing working days and material costs. Finally, the most rational structural aft transition ring shape for a submarine amongst four reviewed types was proposed.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.49 no.2
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• pp.116-123
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• 2012

This study aims to analyze the strength of pressure hull of a small submarine. The pressure hull of a submarine has to withstand very large differential pressure between hydrostatic pressure in submarine operating depth and atmospheric pressure in inner space of a submarine. To do that, the pressure hull is generally ring-stiffened cylindrical shell under external pressure. In this situation, there are some foreseeable failure modes of the pressure hull such as shell yielding, axisymmetric shell buckling, asymmetric shell buckling, overall buckling and buckling of end closure. We calculated collapse pressures of these failure modes with approximation and empirical formulas. And, to analyze critical buckling pressure, we performed eigenvalue analysis with finite element method tools.

• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.28 no.3
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• pp.65-66
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• 1991

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11b
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• pp.688-691
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• 2010

본 논문에서는 이전에 개발된 만타형 무인 잠수정의 수학적 모델을 기초로 하여 모델 불확실성과 외란이 존재하는 경우에 강인한 제어 성능을 나타낼 수 있는 강인 제어기를 설계하였다. 제어기 설계는 수심 제어와 방향 제어로 분리하여 수행하였고, 이를 위하여 6자유도의 수학적 운동 방정식을 수심 및 방향 제어를 위한 운동 방정식으로 각각 표현하였다. 운동 방정식에 나타나는 유체력 계수에 불확실성이 존재하고 운항 중 발생하는 조류등을 외란이 존재하는 것으로 생각하고 강인 제어기를 설계하였다. 강인 제어기의 전체적인 구조는 백스테핑 방법을 사용하였고, 모델 불확실성과 조류를 외란으로 가정하여 외란의 영향을 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 $L_2$-gain 분석 개념을 이용하였다. 시뮬레이션은 제어기 설계에 사용된 유체력 계수에 실제값과 차이를 주었고, 조류의 모델을 포함시켜 수행하였다. 시뮬레이션 결과는 모델 불확실성과 외란의 존재하는 경우에도 제어 성능에 큰 변화가 나타나지 않는 것을 보여 주었다.

• Journal of the Korean Institute of Navigation
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• v.25 no.4
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• pp.471-476
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• 2001

항해중인 잠수정 주위의 해양파를 재연하기 위하여 3차원 비압축성 나비에-스톡스 코드가 사용되었다. 수치적으로는 3차미분 풍상차분이 근간을 이룬다. 대양에서 항해 중인 선박에 적용을 하기 위해 프루드 수를 0.4에서 0.7까지로 하였다. 조파저항, 양력, 모우멘트, 압력분포가 재연되었고 이것은 조선소의 초기설계에 사용 할 수 있다. Marker ＆ Cell 방법을 기본으로 사각격자 구조를 만들어 해석하였고, 검증을 위하여 기존의 실험 결과와 비교하였다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.54 no.5
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• pp.378-386
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• 2017

In this paper, a method is presented for the optimal design of submarine pressure hull structures by taking advantage of genetic algorithm techniques. The objective functions and design constraints in the process of structural optimization are based on the ultimate limit states of hull structures. One of the benefits associated with the utilization of genetic algorithm is that the optimization process can be completed within short generations of design variables for the pressure hull structure model. Applied examples confirm that the proposed method is useful for the optimal design of submarine pressure hull structures. Details of the design procedure with applied examples are documented. The conclusions and insights obtained from the study are summarized.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2011.10a
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• pp.768-768
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• 2011

선박/잠수함에 설치하는 소나(sonar)는 외부 해양 환경 및 유체 흐름을 위해 소나 돔을 설치하여 운용한다. 하지만 소나 돔 설치로 인해 핵심 기능인 음향신호 송/수신 기능 저하를 야기 시킨다. 따라서 소나돔을 설계시, 구조적으로는 수중 폭팔 등의 각종 하중으로부터 센서를 보호할 수 있도록 설계하고 음향적으로는 음파의 송수신 신호를 저하시키지 않는 재질을 고려하여 설계 및 제작을 하여야 한다. 소나돔에 의한 음향 손실을 최소화하기 위하여 설계 시, 소나돔음향창 시편을 통하여 음향신호가 이를 투과하면서 생기는 신호 왜곡 혹은 투과 손실 측정을 수행한다. 제한된 크기의 수조 시험장에서 투과 손실이 측정이 되는데, 음원 반사, 회절(diffraction) 등의 문제로 인하여 다양한 주파수 대역에서의 측정이 불가피 하다. 이때, 좁은 빔폭 (Beamwidth)을 갖는 Parametric array를 이용하여 음원 회절이 생기지 않는 범위 내에서 음향창 시편의 크기를 최소화 시킬 수 있으며 제한된 공간에서도 효율적으로 음향창 시편의 투과 손실을 측정 할 수 있다. 본 논문에서는 parametric array를 이용하여 음향창 시편의 크기를 최소화 하고 이를 이용하여 음향창 투과 손실을 측정하는 연구를 수행하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.8 no.2
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• pp.95-102
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• 1995

해양구조물의 피로파괴 형태는 매우 다양하며 설계단계에서 구조요소의 피로수명 예측은 중요하다. 각가지 피로해석 방법에 대해서 연구가 활발히 진행되었으며 접근방법에 대한 논의도 활발한 연구와 함께 진행되었다. 본 논문에서는 피로해석 방법중 스펙트랄 방법과 그 구성요소에 대해서 연구되었으며 간략화된 피로해석 방법이 제시되었고 그 특성이 비교 검토되었다. 두가지 피로해석 방법의 장단점이 조사되었고 관련된 인자인 응력집중계수, 응력폭-수명 관계 곡선 또한 연구되었다. 전형적인 반 잠수식시추선의 브레이싱 부재의 피로수명 예측을 위하여 간략화된 피로해석 방법과 스펙트랄 피로해석 방법이 작용되었으며 이를 통하여 두 방법의 유용성이 확인되었다. 또한 간략화된 피로해석 방법을 이용한 민감도 해석이 수행되었다. 본 논문에서 수행된 피로해석 결과는 스펙트랄 피로해석 방법이 보다 현실적인 피로수명 예측을 할 수 있는 방법이라는 사실을 보여주었다.