• 해양환경안전학회지
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• 제21권5호
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• pp.558-570
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• 2015

18,000 TEU 급 대형 컨테이너 운반선의 그린쉽 설계에 관한 연구로 기본설계와 에너지 효율 향상 관점에서 선형 최적화 과정을 4단계로 나누어 체계적으로 연구를 수행하였다. 첫째, 환경적 측면 및 법규 등을 고려하여 대형 컨테이너 운반선의 경제성 평가를 수행하였다. 둘째, 기본설계 및 성능 관점에서 단축선형과 쌍축선형의 특징을 조사하였다. 셋째, 설계 흘수 및 속도에서 저항과 추진 성능을 향상시키기 위한 단축 및 쌍축선의 선형 최적화를 CFD와 모형시험을 통해 수행하였으며 최적 선형의 성능 향상을 확인하였다. 마지막으로 실제 운항조건을 고려한 추정된 운항 흘수와 속도에서 CFD를 통해 최적화된 최종 선형을 제시하였다. 본 연구를 통해서 대형 컨테이너 운반선의 그린쉽 설계를 위해 고려해야 할 사항을 살펴보았고 그에 따른 선형 최적화를 수행하였으며 설계 흘수와 실제 운항조건 및 연료 소모량을 고려한 총 에너지 효율식을 이용하여 최적화된 단축 및 상축 선형의 에너지 효율 개선을 확인하였다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.47-52
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• 2003

지금까지의 선형 최적화에 대한 연구는 고전적인 최적화 기법인 비선형계획법과 유동해석법을 중심으로 생물의 진화 알고리즘을 바탕으로 한 유전자 알고리즘과 인공지능에 기초를 둔 신경망이론 등이 이용되어 왔다. 또한 최근 컴퓨터의 성능이 급속도로 향상됨에 따라 전산유체역학에 기초한 시뮬레이션 평가기법도 사용되고 있다. 본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용한 선형 최적화 방법을 제시하였다. 그리고 광역 최적해의 효과적인 검색과 빠른 접근을 위한 방법으로 네트워크 시스템을 기반으로 한 병렬분산 유전자 알고리즘 시스템(PDGAS)을 개발하였으며 그 성능을 기존의 진화 알고리즘과 비교${\cdot}$분석함으로써 선형 최적화의 가능성을 확인하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제8권5호
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• pp.466-474
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• 2016

The model tests results for the original lines of an 10000TEU container vessel show that the delivered power is higher and could not satisfy the requirement of energy saving effects and design targets. In this paper, the lines optimization of the 10,000 twin-skeg container vessel was carried out by parametric modeling and CFD simulations. At first, the CFD methods for twin-skeg hull form were validated by the comparison with the experimental results. Then more than one hundred parameters were adopted for the establishment of the fully parametric model. Based on the parametric model of the twin-skeg container vessel, the preliminary optimization was carried out by tight coupling of FRIENDSHIP-FRAMEWORK with potential flow of SHIPFLOW. Then several important parameters related to the after part of twin-skeg vessel were investigated by viscous flow computation. The final optimized variant PM11, which the total resistance was reduced by about 8.3% in model scale, is obtained within the constraints of general arrangement. And the model tests for variant PM11 was carried out in CSSRC, which shows that the resistance of optimized variant PM11 is decreased by about 8.6%.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.60-65
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• 2002

본 연구는 Form Parameter를 만족하는 선형 생성 과정을 최적화 과정으로 취급하였다. 목적함수는 fairness 기준을 도입하고 설계변수는 B-spline 곡선의 조정점으로 하며 제약조건은 설계자에 의해서 주어지는 기하학적 형상으로 하였다. 최적화 방법은 GA(Genetic Algorithm)와 최적성 기준(optimality criteria)을 병행하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1231-1237
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• 2022

본 논문에서는 AI 기반 설계 탐색 기법을 활용하여 선박의 주요 치수 최적화를 수행하였다. 설계 탐색 기법은 최적화 프로그램 HEEDS의 SHERPA 알고리즘을 사용하였다. 유동 해석은 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+를 사용하였고, 주요 치수 변환은 전처리 과정에서 JAVA Script와 Python을 사용하여 선박의 치수가 자동으로 변환되도록 설정하였다. 대상 선박은 소형 쌍동선형으로 주요 치수 최적화는 한쪽 선형의 길이, 폭, 흘수 그리고 단동선형 간의 간격에 대하여 수행되었다. 최적화 알고리즘에 사용된 목적함수는 총저항이며, 내부 의장 시스템의 크기 등을 고려한 배수 체적의 범위를 제한조건으로 선정하였다. 그 결과 최적 선형의 주요 치수는 기존 선형 대비 ±5% 내에서 변화가 있었고 총저항은 약 11% 개선된 결과를 보였다. 본 연구를 통해 선박의 형상을 직접 변경하지 않더라도 주요 치수 최적화를 통해 선박의 저항 성능이 향상됨을 확인하였고, 다양한 선박의 주요 치수 최적화를 통한 성능 향상에 활용이 될 것으로 기대한다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권4호
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• pp.42-47
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• 2011

In this paper, wake equalizing duct (WED) form optimization was carried out using computational fluid dynamics (CFD) techniques. A WED is a ring-shaped flow vane with a foil-type cross-section fitted to a hull in front of the upper propeller area. The main advantage of a WED is the power savings resulting from the uniformity of the velocity distribution on the propeller plane, a reduction in the flow separation at the aft-body, and lift generation with a forward force component on the foil section. This paper intends to evaluate these functions and find an optimized WED form for minimizing the viscous resistance and equalizing the wake distribution. In the optimization process, the study uses four WED parameters: the angle of the section, longitudinal location, and angles of the axes for the half rings against the longitudinal and transverse planes of the ship. KRISO 300K VLCC2 (KVLCC2) is chosen as an example ship to demonstrate the WED optimization. The optimization procedure uses genetic algorithms (GAs), a gradient-based optimizer for the refinement of the solution, and Non-dominated Sorting GA-II(NSGA-II) for Multiobjective Optimization. The results show that the optimized WED can reduce the viscous resistance at the expense of the uniformity of the wake distribution.

• International Journal of CAD/CAM
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• 제6권1호
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• pp.29-40
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• 2006

The paper presents an optimization system which integrates a parametric design tool, 3D diffraction-radiation analysis and hydrodynamic performance assessment based on short and long term wave statistics. Controlled by formal optimization strategies the system is able to design offshore structure hulls with superior seakeeping qualities. The parametric modeling tool enables the designer to specify the geometric characteristics of the design from displacement over principal dimensions down to local shape properties. The computer generates the hull form and passes it on to the hydrodynamic analysis, which computes response amplitude operators (RAOs) for forces and motions. Combining the RAOs with short and long-term wave statistics provides a realistic assessment of the quality of the design. The optimization algorithm changes selected shape parameters in order to minimize forces and motions, thus increasing availability and safety of the system. Constraints ensure that only feasible designs with sufficient stability in operation and survival condition are generated. As an example the optimization study of a semisubmersible is discussed. It illustrates how offshore structures can be optimized for a specific target area of operation.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.28-39
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• 1991

조파저항과 마찰저항이 최소가 되는 선수형상을 구하기 위한 최적화문제에 관한 연구를 수행하였다. 선미부는 기존선형으로 고정하며 선수부만의 offsets을 설계변수로 하였다. 구하고자 하는 최적선형을 기존선형과 이에 대한 미소변화량으로 나누어 조파저항계산시 기존선형에는 Neumann-Kelvin 이론을 적용하고 미소변화량에는 thin ship 이론을 적용하였으며 마찰저항은 ITTC 1957 모형선-실선 상관곡선을 이용하였다. 선체표면을 모양함수(shape function)를 이용하여 근사시켰고, 이로부터 목적함수인 조파저항과 마찰저항은 offsets에 대한 2차식 형태로 표현되므로 선형구속조건을 적용하면 2차계획(quadratic programing)문제를 세울 수 있으며 complementary pivot method를 이용하여 해를 구하였다. 대상선형은 Series 60 $C_{B}$=0.6이고 Fn=0.289에서 최적화하였으며, 적절한 구속조건을 주어서 현실적인 최적선수형상을 구하고자 하였다. 본 방법으로 구한 최적선형은 thin ship 이론만을 이용하여 구한 선형과 비교할 때 설계속도 Fn=0.289에서 약간의 조파저항성능 개선(1.92%)를 가져왔다.

• 대한조선학회논문집
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• 제46권2호
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• pp.97-104
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• 2009

Ever increasing fuel prices, almost doubled in the last three years, and global pressure to reduce their environmental impact have been enforcing commercial vessel operators and designers to re-assess current vessel designs with emphasis on their propulsion systems and operational practices. In this paper the "Inclined Keel Hull (IKH)" concept, which facilitates to use larger propeller diameter in combination with lower shaft speed rates and hence better transport efficiency, is explored for a modern 3600 TEU container vessel with the aim of fitting an 13 % larger diameter propeller (and hence resulting 20% lower rpm) to gain further power saving over the similar size basis container ship with conventional "level keel" configuration. It appears that successful application of the "inclined keel Hull" concept is a fine balance amongst the maximum gain in propulsive efficiency, minimum increase in hull resistance and satisfaction of other naval architectural and operational requirements. In order to make the concept economically more viable, this paper concentrates on the fore body design with the possible combination of increase of volume in its fore body to recover the expected volume loss in the aft body due to the space for larger propeller and its low wave-making resistance to minimize the efficiency loss using a well-established optimization software.

• 한국해양공학회지
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• 제29권3호
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• pp.224-230
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• 2015

Vessels are traditionally optimized for a single condition, normally the contract speed at the design draft. The actual operating conditions quite often differ significantly. At other speed and draft combinations, adjusting the trim can often be used to reduce the hull resistance. Changing the trim is easily done by shifting ballast water. There are several ways to assess the effect of the trim on the hull resistance and fuel consumption, including in-service measurements, model tests, and CFD. In this paper, CFD is employed for the assessment of the resistance performance according to the trim conditions. The commercial CFD code of the STAR-CCM+ is utilized to evaluate the ship’s resistance performance on a 6,800 TEU container ship. To validate of the effectiveness of STAR-CCM+, the experimental result of the KCS hull form is compared with the result from STAR-CCM+. It is found that the total resistance of the 6,8000 TEU container ship was reduced by 2.6% in the case of a 1-m trim by head at 18knots.