• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1244-1251
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• 2022

지난 10년간 선박의 횡동요 복원력 상실에 의한 해양사고가 지속해서 증가하고 있어, 횡동요 운동을 효과적으로 줄일 수 있는 장치가 필요한 실정이다. 횡동요 감쇄 탱크는 단순한 설치만으로 횡동요 저감을 가져오는 대표적인 수동형 제어장치로 그 장점이 널리 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 U-튜브형 횡동요 감쇄 탱크의 수치해석 기법을 개발하고자 한다. 특히, 해석기법의 검증을 위해 자유수면 높이를 실험을 통해 계측하였다. 수치해석기법은 메쉬 의존성, 난류모델 (k-𝜖, k-𝜔, Reynolds Stress Model), 시간 간격 크기 및 반복횟수 등의 영향을 비교하여 개발하였다. 최종적으로 개발된 해석기법은 Realizable k-𝜖이 난류 모델에 10-2s 수준의 시간 간격 크기와 15회의 반복횟수를 적용하였다. 2가지의 U-튜브형 감쇄 탱크의 조건에서 계측된 자유수면 높이를 이용하여 개발된 해석기법을 검증하였다. 본 연구의 수치해석은 RANS 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+ (ver. 17.02)을 이용하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권6호
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• pp.796-802
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• 2018

선박의 유체 저장 탱크 내부의 적재용량에 의한 선박 운동 고유 특성의 변화는 많은 실험 과 연구를 통해 밝혀졌다. 또한 이러한 현상에 의한 선박 운동 특성 변화를 최소화하기 위한 장치는 지속적으로 연구 및 개발되고 있으며, 특히 횡동요 운동에 대한 저감효과에 대한 부분이 주를 이루고 있다. 본 연구에서는 이러한 장치 중 하나인 저장탱크 내부의 격벽에 의한 횡동요 저감장치의 길이 변화에 따른 간극의 변화에 의한 선박 운동의 변화를 수치 시뮬레이션 하였다. 본 연구를 위해 경계요소법 기반의 부유체 운동 프로그램과 입자법 기반의 전산유체역학 프로그램이 동적 연성된 프로그램을 사용하였으며, 동적 연성된 프로그램은 동일 실험과의 비교를 통해 검증하였다. 검증된 프로그램은 격벽의 길이를 달리하여 간극에 변화를 준 다양한 경우에 대해 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 액체 저장률의 변화 및 액체 탱크 내부의 격벽에 의한 간극의 차이에 의해 선박 운동 특성이 변화함을 응답 진폭 함수의 비교를 통해 확인하였다. 주목할 만한 결과로써 적재용량에 따라 변화하는 선박의 운동 특성이 간극을 조정함으로써 동일한 선박 특성을 가지게 됨을 확인하였으며, 이는 격벽에 의한 간극의 조종을 통한 선박 운동 제어가 가능함을 보여준다. 추후 격벽의 수 및 각기 다른 길이를 가진 격벽에 의한 연구를 수행하여 격벽 길이 조정을 통한 선박 운동 특성 제어에 대한 연구를 수행할 계획이다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.33-39
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• 2004

파랑중을 운항하는 선박은 항상 파도의 영향을 받아 운동을 하게 된다. 여러방향의 운동형태 중에서 횡동요가 화물의 안전 및 선원의 피로도에 가장 큰 영향을 미친다. 따라서 횡동요가 문제가 되는 선박에는 횡동요 저감 장치의 장착이 늘어나고 있는 추세이다. 본 연구에서는 핀 스태빌라이저(Fin stabilizer)와 이동질량 감요장치(Moving weight stabilizer)의 성능시험을 위하여 자유항주 모형선을 개발하였다. 또한 자세제어장비 성능시험 절차를 정립하고, 개발한 자유항주 모형선올 통하여 성능시험을 수행하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제32권6호
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• pp.440-446
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• 2018

The effects of an anti-rolling tank (ART) on vessel motions were numerically investigated. The potential-based BEM vessel motion simulation program and particle-based computational fluid dynamics program were dynamically coupled and used to perform a simulation of vessel motions with ART. From the time domain simulation results, the response amplitude operators for sway and roll motions were obtained and compared with the corresponding experimental and numerical results. Because the main purpose of ART was only to reduce roll motions, it was important to show that the natural properties of a floating vessel were not changed by the effects of ART. Various ART filling ratios and several ART positions were considered. In conclusion, ART only reduced the roll motion regardless of its filling ratio and position.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권1호
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• pp.14-25
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• 2012

Recently, the application and installation of the pod propeller to the cruise ship is dramatically increased. It is because pod propulsion system allows a lot of flexibility in design of the internal arrangement of a ship. To reflect this trend, many researches have conducted to use the pod propeller for the roll stabilization of a ship. In the paper, a roll stabilization controller is designed by using fins and pod propellers as the control actuators for cruise ships. Two kinds of control algorithms are adopted for the roll control system; LQR (Linear Quadratic Regulator) algorithm and frequency-weighted LQR algorithm. Through the numerical simulation, the effect of the turning rate of the pod propeller on the roll control system is analyzed. Analysis of the simulation results indicated that the turning rate of the pod propellers is one of the important parameters which give the significant effects on the roll stabilization.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1742-1743
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• 2011

항해 중인 선박에 가장 영향을 미치는 것은 해양파이다. 해양파는 주로 바람에 의해서 생성이 되며 지역적으로 바람의 세기와 방향이 다르기 때문에 파의 높이와 파의 길이가 정해져 있지 않은 불규칙파가 발생한다. 선박에 미치는 해양파의 힘에 따라 횡동요의 크기 및 주기가 달라진다. 해양파의 힘의 크기가 선박의 복원력보다 크게 되면 선박은 전복이 된다. 이런 이유로 선박 운동을 인위적으로 억제하기 위하여 Fin Stabilizer를 사용하게 되었다. Fin Stabilizer는 짧은 시간에 동작하여 선박의 안전을 향상시킬 수 있으며, 운행 효율을 높일 수 있기 때문에 최근 들어 널리 사용되고 있는 방법이다. 본 논문에서는 해양파의 힘이 선박에 영향을 미칠 때의 횡요각 변화를 관찰하고 설계한 제어기의 성능정도를 위한 Simulation을 수행하였다. Simulation 결과를 토대로 Fin Stabilizer를 제어하기 위한 Digital 제어기를 구성하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.666-672
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• 2005

Reduction of a ship's rolling is the most important performance requirement for improving the safety of the crew on board and preventing damage to cargos as well as improving the comfort of the ride. A mass driving anti-rolling system (MO-ARS) might be one candidate of several systems against the ship's rolling. In this paper, three types of MD-ARS, two passive and one active devices, are developed for small ships. After they are installed on the cabin of the small leisure boat, respectively, a series of performance test is conducted before and after operating them. Through the test, it is confirmed that the roll responses of the ship are pretty well reduced by the MO-ARS.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권1호
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• pp.86-92
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• 2012

인공위성 자세제어에 널리 사용되는 구동기는 추력기, 반작용휠, 제어 모멘트 자이로(CMG), 그리고 자장토커 등이 있다. 그 중에서 CMG는 물리학의 자이로스코프 원리에 의한 토크를 발생시키는 구동기로서 적은 소모 전력으로 큰 토크를 출력하는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 CMG 하드웨어 기술의 개요와 위성분야 적용 사례 및 관련된 하드웨어의 특성을 소개하며 더불어 선박, 로봇, MEMS 등 타 분야의 활용사례와 연구동향을 제공한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권1호
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• pp.40-47
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• 2011

Mobile harbor which is a novel concept of ocean transportation to bring the containers from the cargo ship waiting on the ocean away is being focused now. To provide the mobile harbor with the stable loading/unloading condition, it is necessary to develop the oscillation mitigation technologies such as anti-rolling system. Anti-rolling system using AMD(Active Mass Driving) has merits that it can handle the disturbances more actively and mitigate the rolling oscillation faster than other type anti-rolling system. However, rack-and-pinion type AMD has problems such as big friction noise from gears and motor, wear and tear, and continuous maintenance. In this paper, novel anti-rolling system using Maglev type AMD for mobile harbor is suggested in order to resolve the problems caused by the friction. This novel anti-rolling system doesn't make any friction because it supports the moving mass by using magnetic levitation force and moves it by using propulsion force from the linear motor. The demo system of the novel anti-rolling system using maglev type AMD has been developed in order to investigate its feasibility. This paper presents the procedures and results of development of this demo system.

• 한국해양공학회지
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• 제24권3호
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• pp.64-71
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• 2010

This paper summarizes the development of an ART control system panel with a touch screen and sensors to measure the roll and roll rate of ships. The control system hardware consists of two micro-processors, analog and digital I/O circuits, various relay circuits, etc. Sensor fusion and moving cross algorithms are implemented to accurately estimate the roll angle and roll period. In addition, the control system adopts a fault detection algorithm to inform users of ART system faults. A touch screen in the control panel can display the ART system states and faults. The performance of the developed system was verified on real sea trials.