• 대한조선학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.8-15
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• 2003

This paper presents the method for developing an optimum hull form with minimum wave resistance using SQP(sequential quadratic programming) as an optimization technique. The wave resistance is evaluated by a Rankine source panel method with non-linear free surface conditions and the ITTC 1957 friction line is used to predict the frictional resistance coefficient. The geometry of the hull surface is represented and modified using B-spline surface patches. The optimization method is applied to Series 60 hull and KCS(KRISO 3600 TEU Container Ship). The obtained results prove that the method is appropriate for preliminary hull form design.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.29-34
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• 2000

This paper describes a numerical study to make clear the characteristics of flow around a high speed catamaran hull advancing on calm water. The simulation is carried out at Froude number of 0.5 with a separation to length rations of 0.2 to 0.5. To simulate the flows, the Navier-Stokes solver is employed in which the free surface condition is included. Computations are performed in a rectangular grid system based grid system based on the Marker & Cell method. For the validation, the computation results are compared with the experiments.

• 한국전산유체공학회지
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• 제1권1호
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• pp.55-63
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• 1996

Numerical computations are carried out to analyze the characteristics of flow fields around Air Supported Ships. The computations are performed in a rectangular grid system based on MAC(Marker And Cell) method. The governing equations are represented in finite difference forms by forward differencing in time and centered differencing in space except for its convection terms. For the certification of this numerical analysis method, the computations of flow fields around a Catamaran, an ACV(Air Cushion Vehicle) modeled with pressure distribution on free surface and two SES(Surface Effect Ship)'s are carried out, The results of the present computations are compared with the previously presented computational and experimental results in the same condition.

• 대한조선학회지
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• 제32권1호
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• pp.17-20
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• 1995

고전적인 고속선형에서 탈피한 새로운 형태의 고속선형에 대한 효시는 1960년경의 수중관통형 수중익선의 개발이라 할 수 있다. 그 후, 1980년대까지는 일반적인 중,저 속의 화물선 및 LNG 운반선에 대한 유체역학적 특성의 향상을 위한 선형 개발 경쟁이 국내외적으로 활발하게 진행 되어져 왔다. 그러므로, 이러한 기간중인 약 20여년간은, 선박의 선형 개발면에서는 기존의 선 박형태를 탈피하지 못한 채 유체역학적 성능을 향상시키려는 소극적인 진전이 있었을 뿐, 발전이 매우 더딘 편이었다. 1980년대 후반에 들어서 국내외적인 물동량의 증가와 해상고속운송의 필 요성이 대두되면서 고속선의 개발에 대한 열기가 시작되었다. 그간의 고속선개발은 주로 미국을 중심으로 군사적인 목적면에서 진행되어 왔고, 일본은 거의 일반상선의 선형개발에 중점을 두어 왔으나, 1980년대 후반부터는 일본도 아시아지역에서의 물동량변화와 고속화의 필요성에 따라 고속선 개발에 뛰어들게 되었다[1, 2, 3]. 특히 최근의 50knots를 넘는 대형의 화물운송용 초고 속선 개발은 주목할 만한 연구가 되고 있다'4'. 국내에서도 1990년대에 들어서면서 소형이지만 이러한 초고속선의 선형개발을 시작하게 되었으며, 실용화된 예도 몇몇을 가지고 있다. 본고에 서는 이제까지 연구된 몇가지 초고속선형들에 대한 예와 장단점, 또한 조파저항 성능면에 대해 기술하여 보고자 한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권1호
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• pp.1-7
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• 2013

본 연구에서는 개발된 선미부에 수직날개를 부착한 선박의 조파저항성능을 예측할 수 있는 수치해석기법의 검증에 관한 것이다. 수치해석기법은 비점성 유동장 해석기법인 랜킨소오스 패널법과 와류격자법을 사용하여 개발하였으며, 자유수면 경계조건의 비선형성은 반복해법을 사용하여 만족시켰고, 선박의 트림과 침하량을 구하는 알고리즘을 포함하고 있다. 수치해석을 위한 선체표면의 패널을 생성하기 위하여 패널절단법을 사용하였다. 4000TEU 컨테이너 운반선을 대상 선박으로 하여 선미부 6개소의 서로 다른 위치에 수직날개를 부착하여 수치해석을 수행하였으며, 수치해석기법의 타당성을 검증하기 위하여 상용 점성 유동장 해석 프로그램인 FLUENT를 사용하여 선체 주위의 점성 유동장을 계산하였고, 모형시험을 수행하여 얻은 실험 결과를 수치해석 결과와 서로 비교하였다.

• 대한조선학회지
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• 제26권4호
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• pp.3-13
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• 1989

선박이 제한수로에서 임계속도로 항진하면 solitons라는 특이한 파가 발생하여 선속보다 빠른 속도로 앞으로 전파되어 나간다. 이로인하여 선박은 급격히 증가된 조파저항을 받게되며, 또한 심한 침하와 종경사가 발생하여 때로는 수로바닥에 좌초하기도 한다. 이 문제는 선형이론으로 설명할 수 없는 비선형형상으로, 본 논문에서는 포텐셜이론에 근거하여 세장선에 대한 Matched Asymptotic Expansion 기법을 적용하여 파는 Kadomtsev-Petviashvili 방정식으로 표현할 수 있음을 보였다. 이 방정식은 선수부의 soliton 발생과 전파를, 그리고 선미부의 3차원 파를 예측하여 실험에서 발견한 현상을 반영한다. 수치계산은 soliton 발생과정을 잘 보여주고 있으며, 실험치에 유사한 조파저항, 침하 및 종경사를 제공한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권10호
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• pp.787-793
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• 2012

최적화기법과 선형변환 자동화기법을 도입하여 고속 중형 Ro-Pax선박의 조파저항성능을 향상시킬 수 있는 선형설계방법에 대하여 연구하였다. 최적화기법으로는 SQP(sequential quadratic programming)을 적용하였으며, 선형변환 자동화기법으로는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)기법을 적용하였다. 목적함수인 선박의 조파저항성능을 예측하기 위하여 비선형 자유수면 경계조건과 선체의 침하량을 고려한 비점성 유동 해석 기법인 패널법을 적용하였다. 기준선형에 대하여 선형최적화를 수행하였으며 그 결과로 도출된 최적선형에 대하여 모형선을 제작하여 모형시험을 수행하였다. 기준선형과 최적선형에 대한 수치해석을 수행하여 얻은 결과와 최적선형에 대한 모형시험을 수행하여 얻은 결과를 서로 비교하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제23권3호
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• pp.1-1
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• 1987

이상으로부터 다음의 결론을 얻는다. 조파저항 이론의 전개에서 Michell 적분보다 더욱 정밀한 Neumann-Kelvin 문제가 복잡한 kernel 함수 때문에 많은 시간과 노력이 필요하지만, 원점 부근에서 Kelvin 소오스의 점근거동을 조사하여 세장체 근사를 행함으로 N-K 문제의 kernel 함수에 대한 근사와 동등하게 처리될 수 있었다. 조파저항의 계산 결과가 Michell 적분과 비슷한 경향을 보이나, 실험치와의 정확한 비교를 할 수 없었다. 그러나 세장선 이론을 적용함으로써 훨씬 복잡하고 지루한 작업을 들 수 있었다. 전진 속도를 갖는 경우에는 수정된 Green정리를 이용하면 될 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.35-47
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• 1996

포텐셜을 기저로 하는 판요소법을 사용하여 자유 표면이 존재하는 유동장에서 일정 속도로 전진하는 3차원 물체의 형상을 설계하였다. 설계 방법으로는 원하는 압력 분포를 경계 조건으로 부여하고 이를 만족하는 물체 형상을 찾아내는 역해석법(inverse method)을 사용하였다. 즉, 주어진 압력으로부터 물체 표면에 분포된 법선 다이폴의 세기인 포텐셜 값을 결정하게 되며, 이는 물체 표면에 대한 Dirichlet형태의 경계 조건으로서 Green의 정리로부터 유도된 적분 방정식을 해석하게 된다. 전체 속도 포텐셜은 기본 유동인 선속에 대한 성분과 선제에 의하여 교란되는 성분으로 구성되어진다고 가정하였으며, 교란 포텐셜을 사용하여 선형화된 자유 표면 경계 조건을 적용하였다. 적분 방정식에 대한 수치 해석을 위해 물체 표면에 법선 다이폴과 Rankine 쏘오스를 분포하였으며, 자유 표면에는 Rankine 쏘오스를 분포하고 4점 유한 차분법을 사용하여 자유 표면 경계 조건이 만족되도록 하였다. 해로서 얻어지는 각 판요소에서의 Rankine 쏘오스의 세기는 가상의 유동 출입량으로서 형상 수정항으로 사용되었다. 몰수 회전 타원체의 형상 설계에 대하여 본 설계법을 적용한 결과 무한 수심에서나 조파 상태에서 $4{\sim}6$회의 반복 계산으로 충분히 수렴된 해를 얻을 수 있었다. 또한 자유 표면을 가르고 전진하는 Wigley 수학적 선형에 대한 형상 설계를 수행하여 만족스러운 결과를 얻어내었으며, 얻어진 수치해는 매우 안정적이고 빠른 수렴성을 보였다. 선형의 우열 비교를 통해 조파 저항을 감소시킬 수 있는 압력 분포의 형태를 파악하였으며, 이를 바탕으로 조파 저항의 관점에서의 5500TEU급 콘테이너 운반선의 설계를 수행하였다. 설계되어진 새로운 선형은 조파 저항의 관점에서 기존의 선형보다 계산과 실험에서 모두 우수하게 개량된 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권4호
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• pp.467-474
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• 2018

본 연구의 목적은 2가지 선속에서 운항하는 선박의 선형 설계 자동화에 관한 것이다. 가장 기본적인 선박의 형상을 가지는 60계열($C_B=0.6$) 선박을 대상선박으로 선택하여 연구를 수행하였다. 선박 형상의 향상 방향은 저항성능 향상의 관점이며, 특히 선박의 형상과 밀접한 관계를 가지는 조파저항성능을 향상하기 위한 선박 형상 설계 자동화를 수행하였다. 본 연구의 목적을 실현하기 위하여 최적화 기법과 저항 성능을 예측하는 기법 그리고 선형의 형상을 변경하는 기법을 접목하여 선박 형상 설계 자동화 소프트웨어를 개발하였으며, 개발된 소프트웨어를 대상선박에 적용하였다. 최적화 기법으로는 순차이차계획법(sequential quadratic programming method)를 사용하였으며, 조파저항성능을 예측하기 위하여 포텐셜기저 패널법(potential-based panel method)을 사용하였다. 선박 형상의 변경은 가우시안형 수정함수법(Gaussian-type modification function method)를 개발하여 적용하였다. 개발된 소프트웨어를 사용하여 대상선박의 서로 다른 두 가지 선속에 대하여 설계를 수행하고 그 결과를 서로 비교하였다. 그리고 개발된 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 모형시험을 수행하여 구한 실험값과 수치해석을 수행하여 구한 계산값을 서로 비교하였다.