• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.576-582
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• 2016

이산화탄소 배출량 제한을 의무화하는 EEDI, SEEMP 등의 국제협약에 대응하기 위하여 선박의 에너지 절감장치(ESD, Energy Saving Device) 관련 국내기술 대응이 절실하다. 본 연구는 국내 중소형 조선소의 주력선종 효율 향상의 ESD를 설계하기 위하여 유동특성 분석에 대한 연구이다. 프로펠러 상단으로 유입되는 유동을 개선하기 위하여 bare hull의 선미벌브 및 빌지 주변의 유동특성을 수치해석과 모형시험을 통하여 정성적으로 분석하였으며, 선저압력 지점의 개선 및 프로펠러 상단 유입의 선미 빌지 유동 제어를 위하여 선미벌브와 빌지 사이에 수직평판을 부착하였다. 선미 선체표면 압력회복으로 전저항이 약 3.04 % 감소하였으며, 프로펠러 상단 유동 제어를 통해 평균 공칭반류가 약 18.8 % 감소하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제35권4호
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• pp.247-256
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• 2021

In order to minimize carbon emissions and greenhouse gas, the Energy Efficiency Design Index (EEDI) has become a major factor to be considered in recent years in a ship's design and operation phases. Energy-Saving Devices (ESDs) improve the EEDI of a vessel and make them environmentally friendly. In this research, the performance of an equalizing duct-type ESD installed upstream of a Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO) Container Ship (KCS) model's propeller was investigated by computational fluid dynamics (CFD). Open-source CFD libraries, OpenFOAM, were used for computational analysis of the KCS with and without the ESD to verify the performance improvement. The flow field near the stern region and propulsive coefficients were considered for comparison. The results showed a considerable improvement when an ESD was used on the model. Using different sizes of the duct, the performance of the ESD was also compared. It was observed that with an increased duct size, the propulsive performance was improved.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권2호
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• pp.369-376
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• 2021

전 세계적으로 환경오염 문제로 국제해사기구인 IMO(International Maritime Organization)에서는 이산화탄소 배출량과 관련된 지수인 EEDI(Energy Efficiency Design Index)를 만들어 새로 건조되는 선박들에 대한 규제를 적용하고 있다. 본 연구에서는 158k 원유운반선의 선형과 프로펠러 후류를 분석하여 새로운 형태의 에너지 저감 장치인 ring stator를 제안하였다. 최근의 선박들은 반류가 적은 즉 선미부 유속이 빠른 경향으로 발전되고 있어 덕트가 포함된 ESD(Energy Saving Device)는 저속비대선이라도 컨테이너선처럼 적용하기가 어렵다. 본 연구에서 제안한 ring stator는 이러한 점을 고려하여 새로이 개발된 장치로써 자항 성능 향상 뿐 아니라 저항 성능의 최소화를 목표로 설계를 진행하였다. Star-CCM+의 상용 프로그램을 활용하여 CFD 해석을 통해 설계한 ring stator의 성능을 확인하였고 최종 제시한 설계안에 대해 약 3.4 %의 추진 효율 개선 효과가 있음을 확인하였다. 설계된 ring stator에 대한 실험과의 비교 등을 통해 성능 검증 및 보다 정도 높은 최적화에 대한 연구를 추후 수행할 계획이다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권2호
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• pp.390-398
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• 2015

Energy-saving devices for 317K VLCC have been developed from a propulsion standpoint. Two ESD candidates were designed via computational tools. The first device WAFon composes of flow-control fins adapted for the ship wake to reduce the loss of rotational energy. The other is WAFon-D, which is a WAFon with a duct to obtain additional thrust and to distribute the inflow velocity on the propeller plane uniform. After selecting the candidates from the computed results, the speed performances were validated with model-tests. The hydrodynamic characteristics of the ESDs may be found in improved hull and propulsive efficiencies through increased wake fraction.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2018년도 공동국제학술발표회
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• pp.153-153
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• 2018

• 대한조선학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.266-274
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• 2016

Many researchers have been trying to improve the propulsion efficiency of a propeller. In this study, the numerical analysis is carried out for the POW(Propeller Open Water test) performance of a propeller equipped with an energy saving device called PHVC(Propeller Hub Vortex Control). PHVC is aimed to control the propeller hub vortex behind the propeller so that the rotational kinetic energy loss can be reduced. The unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes(URANS) equations are assumed as the governing flow equations and are solved by using a commercial CFD(Computational Fluid Dynamics) software, where SST k-ω model is selected for turbulence closure. The computed characteristic values, thrust, torque and propulsion efficiency coefficients for the target propeller with and without PHVC and the local flows in the propeller wake region are validated by the model test results of KRISO LCT(Large Cavitation Tunnel). It is concluded from the present numerical results that CFD can be a good promising method in the assessment of the hydrodynamic performance of PHVC in the design stage.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권4호
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• pp.352-360
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• 2019

International Maritime Organization (IMO) regulates an emission of greenhouse gases by creating an Energy Efficiency Design Index (EEDI) to reduce environmental pollution. In propulsion system field, studies are under way on Energy Saving Device (ESD), which can improve propulsion efficiency with the propeller, to reduce the EEDI. Among the studies, the study of Pre-Swirl Stator (PSS) has been actively conducted from long time ago. Recently the variable pith angle type pre-swirl stator has been studied to improve the propulsion efficiency in non-uniform flow fields of the Stern. However, for traditional design methods, no specific design method has been established on the blade or location of radius. In this study, proper design method is proposed for each blade or location for radius according to hydrodynamic pitch angle.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.582-587
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• 2016

연료효율에 대한 선주들의 요구와 그린쉽이라는 사회적 흐름에 맞춰 현재 연료 절감 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 KVLCC2M의 반류개선 및 연료효율 증가를 위한 반원형 덕트의 변수 연구를 진행하였으며, 계산의 신뢰도를 검증하기 위해 서울대학교 선박저항성능 연구실에서 실시한 모형 시험결과와 비교하였다. 반원형 덕트의 크기와 길이방향 위치를 설계변수로 설정하여, 총 12가지 경우에 대한 CFD 계산을 시행하였으며, 계산 결과를 유동 정류를 통한 저항 감소와 반류 개선을 통한 프로펠러의 성능 개선 이라는 두 가지 기준으로 최적 조건을 선정하였다. 또한, 후처리를 통해 계산 결과를 추가적으로 분석하여 에너지 절감의 이론적인 배경을 찾았으며, 이를 바탕으로 반원형 덕트를 개선하여 부채꼴형 덕트를 새로이 설계하였다. 이에 대한 추가적인 계산 결과 최대 4%의 연료절감 효과를 최종 확인하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권3호
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• pp.205-211
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• 2014

IMO에서 제시한 EEDI를 만족시키기 위해 에너지 절감 장치에 대한 관심이 증대되었다. 본 논문에서는 전류고정날개를 부착한 KVLCC2를 대상선으로 선정하여 에너지 절감 선박에 대해 연구하였다. 계산 결과의 정도를 검증하기 위해 모형선의 공칭반류를 모사하여 실험과 비교하였으며, 실선 스케일 계산에서는 격자 민감도에 대해 불확실성 평가를 하였다. 모형선과 실선 스케일 계산결과를 보면 전류고정날개는 추진기로 유입되는 반류의 회전성분을 변화시켜 추력에 도움을 주었다. ITTC에서 제시한 방법을 이용하여 실선의 성능을 예측해 보았으며, 이를 보안하는 방법을 제안하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권5호
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• pp.351-357
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• 2023

In this study, we devised methods to enhance the efficiency of rotor sails which have been applied as one of the energy saving devices of ships. The idea of the study originated from the notion that installing protrusions or increasing the surface roughness on the smooth surface of the rotor sail could delay the separation of the incoming wind flow and consequently increase the lift force. Five cylinder models were considered and tested in an open-type wind tunnel at Chungnam National University. A smooth surface cylinder exhibits the highest lift-to-drag ratio at a specific Reynolds number, and as the Reynolds number increases this value decreases sharply. The variation in this typical Magnus force can be significantly improved by altering the surface shape and roughness of the rotor sail. It has been observed that increasing the surface roughness improves the lift characteristics, resulting in increased efficiency. Furthermore, it revealed that the reverse Magnus effect which may occur during actual operation in the low spin ratio region can be significantly enhanced.