• 대한조선학회논문집
• /
• 제48권2호
• /
• pp.178-182
• /
• 2011

Generally in order to reduce the steel weight of stiffened plate, stiffener spaces tend to be narrow and the plate gets thin. However, it will involve more fabrication cost because it can lead to the increase of welding length and the number of structural members. In the yard, the design which is able to reduce the total fabrication cost is needed, although it requires more steel weight. The purpose of this study is to find optimum stiffener spaces to minimize the fabrication cost for the cargo tank of LPG Carriers. Global optimization methods such as ES(Evolution Strategy) and GA(Genetic Algorithm) are introduced to find a global optimum solution and the sum of steel material cost and labor cost is selected as main objective function. Convergence degree of both methods in according to the size of searching population is examined and an efficient size is investigated. In order to verify the necessity of the optimum design based on the cost, minimum weight design and minimum cost design are carried out.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.591-598
• /
• 2002

공학적 설계에 있어 많은 문제들은 몇 가지 목적함수들을 동시에 최소화하여야 할 필요가 있을 경우가 있다. 선박설계에 있어, 종래에는 자재비 경감과 재화중량 증가를 위해 최소중량설계가 구조 설계의 주된 목적이었으나, 값싼 노동력을 내세운 후발 조선국과의 치열한 국제 경쟁을 극복하기 위해서는 보다 경제성 있는 선박 건조 기술 개발이 선행되어야 할 것이다. 이에 따라 본 연구에서는 다목적함수 최적화기법을 이용한 선체 구조의 보다 합리적인 설계 방안에 대한 연구를 수행하여 실제 건조된 유조선을 대상으로 중량, 건조비 등의 경제성을 비교 평가하였다. 다목적 함수로는 유조선의 중량과 건조비로 하였으며 최적화 기법으로는 확률론적 탐색법인 ES(Evolution Strategies)를 이용하였다. 건조비 모델은 상대 건조비 개념을 도입하였고, 종강도 부재는 선급규정에 의해, 횡강도 및 횡격벽 부재는 직접해석법인 일반화된 경사처짐법을 사용하여 설계에 적용하였다. 다목적함수 최적화 결과로부터 도출된 Pareto 최적 설계점들에 대하여, 요구운임률을 각각 산정함으로써 이들 최적 설계점들 중에서 가장 경제성이 뛰어난 선박 설계 방안을 제시하였다.

• 대한조선학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.131-136
• /
• 1990

여러해 전부터 선박의 생산실적이나 생산성 관련 자료를 기록하고 보완하는 작업을 꾸준히 개선토록 노력해온 결과중 중요한 것 하나는, 선박의 여러 가지 설계 검토과정에서 충분히 활용할 수 있는 함축성 있고 믿을만한 형태의 생산정보를 제공해줄 수 있게 되었다는 것이라고 말 할 수 있겠다. 이러한 자료들은 생산계획상 각 단계(stage)에서의 작업량, 예상재료비와 인건비의 산출등이 포함될 수 있으며, 선박이나 해상구조물의 전반적인 설계방법론(design methodology)을 개선코자 한다면 ''생산지향적 설계(Design for Production)''의 근간이 되는 선박건조전략(build strategy), 구매정책(purchasing policy)과 생산기술(production technology)에 대한 폭넓은 지식이 한데 어우러져야 한다. 최근에는 CIMS의 일부분에서 보는 바와 같은 경영관리, 설계 및 생산지원 시스템의 도입으로 이와 같은 설계 프로세스의 추진을 가능케하고 있다. 이와 병행하여 설계를 지원하기 위한 전산기술, 특히 대화형 화상처리기술(interactive graphics)의 발달은 설계자가 선박의 형상이나 구조 배치를 여러 가지로 변화시켜 가면서 눈으로 즉시 확인할 수 있도록 설계자의 능력을 배가시키는데 크게 기여하고 있다. 여러 가지의 설계안(alternative design arrangement)을 신속히 만들어내고 이를 즉시 검토 평가할 수 있는 능력을 초기설계 단계에서 가질 수 있다면 이는 분명히 큰 장점일 것이며, 더구나 설계초기 단계에 생산관련인자를 설계에서 고려할 수 있다면 이는 더욱 두드러진 발전일 것이다. 생산공법과 관련생산 비용을 정확히 반영한 각 가지의 설계안을 짧은 시간내에 검토하고 생산소요 비용을 산출하여 비교함으로써, 수주계약단계에서 실제적인 생산공법과 신뢰성있는 생산실적자료를 기준으로 하여 총 건조비(total production cost)를 최소로 하는 최적의 설계를 선택할 수 있도록 해 줄 것이다. 이제 이와 같은 새로운 설계도구(design tool)를 제공해 주므로써 초기설계에 각종 생산관련 정보나 지식 및 실적자료가 반영가능토록 발전되었다. 본 논문은 영국의 뉴카슬대학교(Univ. of Newcastle upon Type)에서 위에 언급한 특징들을 반영하여 새로운 선박구조 설계 방법을 개발한 연구결과를 보여주고 있다. 본 선계연구는 5단계로 구분되는데; (1) 컴퓨터 그라픽스를 이용하고 생산정보 데이타베이스와 연결시켜 구조형상(geometry)을 정의하고 구조부재 칫수(scantling) 계산/결정 (2) 블럭 분할(block division) 및 강재 배치(panel arrangement)의 확정을 위해 생산기술 및 건조방식에 대한 정보 제공 (3) 상기 (1) 및 (2)를 활용하여 아래 각 생산 단계에서의 생산작업 분석(work content assessment) a) 생산 준비 단계(Preparation) b) 가공 조립 단계(Fabrication/Assembly) c) 탑재 단계(Erection) (4) 각각의 설계(안)에 대하여 재료비(material cost), 인건비(labour cost) 및 오버헤드 비용(overhead cost)을 산출키 위한 조선소의 생산시설 및 각종 품셈 정보 (5) 총 건조 비용(total production cost)을 산출하여 각각의 설계안을 비교 검토. 본 설계 방식을 산적화물선(Bulk Carrier) 설계에 적용하여 구조배치(structural geometry), 표준화의 정도(levels of standardisation), 구조생산공법(structural topology) 등의 변화에 따른 설계 결과의 민감도를 분석(sensitivity studies)하였다. 전산장비는 설계자의 대화형 접근을 용이하도록 하기 위해 VAX의 화상 처리장치를 이용하여 각 설계안에 대한 구조형상과 작업분석, 건조비 현황 등을 제시할 수 있도록 하였다. 결론적으로 본 연구는 설계초기 단계에서 상세한 건조비 모델(detailed production cost model)을 대화형 화상 처리방법에 접합시켜 이를 이용하여 여러가지 설계안의 도출과 비교검토를 신속히 처리할 수 있도록 함은 물론, 각종 생산 실적정보를 초기설계에 반영하는 최초의 시도라고 믿으며, 생산지향적(Design for Production) 최적설계분야의 발전에 많은 도움이 되기를 기대해 마지 않는다. 참고로 본 시스템의 설계 적용결과를 부록에 요약 소개하며, 상세한 내용은 참고문헌 [4] 또는 [7]을 참조 요망한다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제32권3호
• /
• pp.223-228
• /
• 2008

한국에서 건조되는 대부분의 소형 연안 어선의 경우 경험에 기초하여 건조되어지기 때문에 구조적 안전성 문제가 발생하곤 했다. 본 논문에서는 이들 어선의 구조강도를 증가시키고 생산 및 운용비를 줄이기 위하여 최적설계를 수행하였다. 어선의 무게와 구조부재의 주요치수들을 각각 목적함수와 설계변수로 선택하였다. 해석과정 중에 극소점을 피하고 CPU 시간을 줄이고자 전역 탐색법과 지역 탐색법을 결합한 하이브리드 최적화 알고리즘이 개발되었다. 또한 최적화 루프의 각 iteration 단계에서 제한조건을 결정하기 위하여 유한요소해석을 수행하였다. 최적화 결과는 초기 어선 모델과 비교하였으며 최적설계의 효과가 구조강도, 재료비 관점에서 검토되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권2호
• /
• pp.187-197
• /
• 2010

본 연구에서는 성능기반설계를 위한 기둥의 주철근비에 대하여 연구하였다. 일률적인 현행 설계기준과 달리, 다양한 기둥의 설계변수를 고려하여 기둥의 주철근을 정의하였다. 기둥의 최소철근비는 다음의 2 가지 사항을 고려하여 평가하였다; 1) 사용상태에서 콘크리트의 장기변형에 의한 철근의 조기항복 방지; 2) 내진설계시 기둥의 연성능력을 확보하기 위해 균열모멘트 이상의 극한휨강도 확보. 배근상태와 하중조건에 따른 기둥의 유효강성도 강도설계시 추가적으로 고려하였으며, 3 가지 사항을 고려한 주철근비 결정방법을 제안하였다. 제안된 방법은 설계예제에 적용되었다.

• 기계저널
• /
• 제32권9호
• /
• pp.777-787
• /
• 1992

21세기를 향한 여객선의 추세는 초고속화, 대형화(국제화), 성에너지화, 우수한 내항성능, 저진동 및 저소음 등을 갖춘 선박을 요구하고 있다. 이런 관점에서 초고속선으로 속력에 한계가 있는 단동선 (monohull), 쌍동배수량형(catamaran), 최소수면 쌍동선(SWATH)의 선형과 대형화가 곤란한 수중익선 (hydrofoil)보다는 속력면에서 유리하고 대형화가 가능한 표면 효과선 또는 앞 에서 언급한 고속 선형의 장점을 복합시킨 각종 복합선형이 개발되리라고 생각한다. 그러나 복 합선형이 실용화되기까지는 경제적인 건조비, 운항자세 제어 시스템, 신소재를 이용한 경구조화, 진동과 소음, 추진 시스템 등에 대한 요소 기술의 개발이 선행되어야 한다. 끝으로 선박의 속력이 50노트가 넘는 초고속선을 설계, 제작, 운항을 하는데 있어 그 개념이 조선공학에서 다루어지는 통상 선박기술의 연장이라고 그 영역을 정리하는 경향이 있다. 이 글을 정리하면서 느낀 것이 지만 해상교통 수단의 초고속화가 이루어질수록 그 지지기술 및 자세제어기술 등에 있어서는 항공기 기술에 가까워짐을 알게 되었다. 그러한 뜻에서 초고속선 개발에는 항공기 기술에서 얻 어진 노하우를 잘 활용하는 일도 중요하리라 생각된다.

• 대한조선학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.21-26
• /
• 1983

In this light of economical engineering, the optimal configurations of ship structure that can save weights, production costs and operation costs should be investigated. This paper presents the general method of optimization based on non-linear programming and its application to weight and/or cost minimization of ship structure. Oil tanker is chosen as a ship type because of simple layout and easy calculation of stress. With the data of 16,200 DWT oil tanker built by KSEC 1980, this paper shows the procedure mentioned above by means of SUMT combined with two selected search methods. Then the differences between original and redesigned tanker structures are discussed.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제47권4호
• /
• pp.598-605
• /
• 2010

The structural design of oil tankers and bulk carriers should be performed based on the Common Structural Rules(CSR) which were recently established by the International Association Classification Societies(IACS). At first, in the structural design viewpoint, the scantling and hullweight based on the CSR should be compared with those of existing rules, and then a minimum weight/cost design should be performed by considering the variation of the number of web and the material property. In this study, the optimum web space and material property will be proposed by performing a minimum weight/cost design of a large oil tanker, and the results will be compared with those of existing ship. The longitudinal members are determined by SeaTrust-Holdan developed by the Korean Register of Shipping(KR), and the transverse members are determined by NASTRAN and PULS.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제23권6호
• /
• pp.731-738
• /
• 2017

쌍동선의 경우 선미의 형상적인 특이성으로 인하여, 두 개의 선체를 연결하는 부위는 선박의 항해 시 발생되는 피칭운동에 의한 손상이 자주 발생하고 있으며, 이로 인하여 주변부에 대한 구조보강 설계가 필요하다. 이러한 국부 보강에 대한 구조설계 지침이 명확하지 않기 때문에, 엔지니어는 판 두께, 보강재 변경 및 프레임 간격을 줄이는 방법으로 대응을 하고 있다. 그러나 이러한 부위는 선박의 길이방향으로 약 85 % 이상 위치하고 있기 때문에, 최소 구조부재를 국부 보강하여 중량 증가를 최소화하고, 이에 따른 건조비 증가 및 건현확보의 문제를 해결해야 한다. 따라서 본 연구에서는 KR(한국선급)의 고속경구조선 규칙을 바탕으로, 쌍동형 카페리 구조설계 절차를 분석하고 추가가 필요한 항목을 발굴하여 쌍동형 구조설계 프로그램을 개발하였다. 좌굴강도 평가 절차서 및 프로그램에 대한 신뢰성을 확보하기 위하여, 타 선급의 기준과 비교 검토를 수행하여 6 %내 차이가 발생함을 확인하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제9권1호
• /
• pp.34-45
• /
• 1984

우리가 소비하는 식량의 확보는 단위 수량의 증대 뿐만 아니라, 생산이후 수확, 조제가공 및 건조 저장과정에서의 곡물 손실 방지 또는 감소로 인한 간접 증산으로도 이룩될 수 있는데, 현재 우리나라에서는 수확 이후의 곡물 손실량이 전체 생산량의 약 11%에 달하는 것으로 추정되고 있다(12). 여기서 식량의 중요 손실원으로 기계적 원인과 곡물 자체의 특성에 의한 두가지 요인을 고려할 수 있다. 따라서 쌀의 물리적 특성이 규명되면 각 과정에서 발생되는 기계적 손실을 더욱 줄일 수 있을 것이다. 이러한 중요성에도 불구하고 지금까지 우리나라에서는 벼의 물리적 특성에 관한 연구가 거의 없는 실정이다. 특히 우리나라에 많이 보급되고 있는 통일계 품종은 관행 품종에 비하여 물리적 특성이 크게 다르다고 인정되고 있다. 따라서 본 연구는 벼와 현미의 특성을 기계적 및 유동학적 측면에서 함수율 및 품종별로 규명하여, 농업기계의 설계 및 작동조건, 그리고, 조제가공의 기초적 자료로 제시하고자 하였다. 실험 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 준 정하중의 압축시험에서 함수율은 벼와 현미의 기계적 및 유동학적 특성에 큰 영향을 미쳤으며, 특히 높은 함수율에서는 점성적인 특성이, 낮은 함수율에서는 탄성적인 특성이 나타났다. 2. 벼와 현미의 함수율이 24-12% (습량기준)의 범위에 있을 때 현미의 항복점은 2.0-7.2kg, 벼의 항복점은 2.5-7.6kg을 나타냈으며, 전반적으로 현미보다 벼의 항복점이 0.5-1kg 더 높았다. 또한 함수율이 18%(습량기준) 이하에서는 일반계 품종이 통일계 품종보다 압축 강도가 더 높았으나 18% 이상의 높은 함수율에서는 더 낮게 나타났다. 그리고 낮은 함수율에서 현미의 항복점은 현미 두께 대 길이의 비의 증가에 따라 직선적으로 감소하였다. 3. 현미의 최대압축 강도는 함수율 24-12%(습량기준)의 범위에서 2.94-10.4kg을 나타냈으며, 14% 수준의 낮은 함수율에서는 현미의 최대 압축 강도는 5.66-11.4kg으로 품종간에 높은 유의성이 있었다. 따라서 벼와 현미의 크기가 최대 압축 강도에 큰 영향을 미친 것으로 사료된다. 4. 함수율 12-24%(습량기준)의 범위에서, 현미의 항복점에서 변형은 0.20-0.40mm를 나타냈으며, 함수율이 약 17%일 때 최소치를 보였다. 벼의 항복점에서 변형은 0.20-0.41mm 였으며 통일계 품종이 일반계 품종보다 변형이 더 많이 생겼다. 5. 함수율 24-12%(습량기준)의 범위에서, 일반계 품종의 레질리언스(resilience)는 $0.142-0.603kg{\cdot}mm$, 통일계 품종의 레질리언스는 $0.229-0.601kg{\cdot}mm$로 나타났다. 함수율이 19% 이하에서는 일반계 품종이 통일계 품종보다 더 높게 나타났으며 19% 이상에서는 반대 현상이 일어났다. 또한 14%의 낮은 함수율에서, 현미의 레질리언스는 현미 두께 대 길이의 비의 증가에 따라 감소하였다. 벼의 레질리언스는 함수율의 감소에 따라 증가했으며, 그 범위는 $0.285-0.850kg{\cdot}mm$이었다. 6. 현미의 터프니스(toughness)는 함수율 24-12%(습량기준)의 범위에서 $0.841-2.795kg{\cdot}mm$이었다. 또한 일반계 품종과 통일계 품종 사이에는 유의성이 없었으나. 품종간에는 높은 유의성이 있었다. 7. 현미의 탄성계수와 스티프니스(stiffness)는 함수율의 감소에 따라 직선적으로 증가하였다. 현미의 함수율이 24-12%(습량기준)의 범위에 있을 때 탄성계수는 $7-40kg/mm^2$, 스티프니스는 8-34kg/mm를 나타냈다.