• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.967-972
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• 2015

화석연료 사용이 증가함에 따라 온실가스로 인한 세계적인 지구온난화 문제가 심각한 편이다. 이에 따라 에너지 절감과 환경오염에 대한 관심이 높아지고, 이에 대한 연구가 활발히 전개되고 있다. 최근, 미 해군에서는 해군 에너지 소비량의 40%를 차지하고 있는 이지스 구축함의 COGAG 추진체계의 연료 효율을 개선하기 위해 HED(Hybrid Electric Drive) System에 대한 연구를 시작했다. 한국에서도 DDG-51급인 이지스 함을 보유하고 있으므로 HED system에 대한 연구를 통해 연료 효율을 개선시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 미 해군의 HED system을 분석하고 LabVIEW를 통해 HED를 발전기 모드로 사용하였을 경우 에너지 절감량에 대해 시뮬레이션을 진행하였다. 시뮬레이션 결과 평균적으로 700kg/h의 연료가 절감됨을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권3호
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• pp.233-239
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• 2014

엔진성능 분석을 위해서는 기관의 정확한 출력이 기본적으로 중요한 인자이며, 또한 오늘날 내연기관에서 연소압력 분석 장치는 엔진의 연구와 개발, 환경규제 및 엔진의 유지관리를 위해서 필수 장비로 대두 되고 있다. 엔진의 출력뿐만 아니라 연소상태를 분석하여 엔진의 상태에 대한 올바른 판단을 유도하고, 구체적인 개선방법을 제시하여 실질적으로 연료소비량을 절감하여, 엔진의 유지관리 및 운항비 절감에 도움이 되도록 하기위해서는 이를 위한 도구가 절실히 필요하다. 따라서 본 연구는 개발된 측정 장치를 이용하여 선박용 발전기관인 실험엔진의 연소분석을 행하였으며, 실험기관의 불규칙적인 연소상태를 체크하고 재조정하여 안정된 운전 상태를 유지할 수 있었음은 물론 연료절감에 기여할 수 있었다. 이상의 결과로 엔진출력을 정확하게 측정할 수 있는 새로운 방법에 의한 측정 장치가 개발되었으며, 그 유용성이 입증되었다고 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제47권2호
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• pp.106-119
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• 2023

Due to global decarbonization movement and tightening of maritime emissions restrictions, the shipping industry is going to switch to alternative fuels. Among candidates of alternative fuel, methanol is promising for decreasing SOx and CO2 emissions, resulting in minimum climate change and meeting the goal of green shipping. In this study, a novel combined system of direct methanol solid oxide fuel cells (SOFC), proton exchange membrane fuel cells (PEMFC), gas turbine (GT), and organic Rankine cycle (ORC) targeted for marine vessels was proposed. The SOFC is the main power generator of the system, whereas the GT and PEMFC could recover waste heat from the SOFC to generate useful power and increase waste heat utilizing efficiency of the system. Thermodynamics model of the combined system and each component were established and analyzed. Energy and exergy efficiencies of subsystems and the entire system were estimated with participation of the first and second laws of thermodynamics. The energy and exergy efficiencies of the overall multigeneration system were estimated to be 76.2% and 30.3%, respectively. The combination of GT and PEMFC increased the energy efficiency by 18.91% compared to the SOFC stand-alone system. By changing the methanol distribution ratio from 0.05 to 0.4, energy and exergy efficiencies decreased by 15.49% and 5.41%, respectively. During the starting up and maneuvering period of vessels, a quick response from the power supply system and propulsion plant is necessary. Utilization of PEMFC coupled with SOFC has remarkable meaning and benefits.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.73-80
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• 2016

파의 왕복운동을 지속적인 일방향 회전운동으로 유도하여 발전기의 가동에 있어 기계적인 손실 에너지를 감소시켜 발전효율을 극대화시킬 수 있는 파의 수평왕복운동을 직접 이용하는 가동물체형 파력발전장치가 개발되었다. 그리고 실제 전력생산에 관한 수리실험이 수행되었고 그 결과가 토의되었다. 수리실험에서 부력 탱크의 형상에 따른 발전장치의 발전효율은 파력판의 무게를 충분히 지탱하는 직경 9 cm의 고정식 부력 탱크가 평균발전효율 14.6%로 좋은 결과를 보였으며 효율이 좋을 것으로 기대되었던 부력 탱크가 자유로이 승강하는 경우는 발전효율이 8.5%로 좋지 못한 결과를 보였다. 그리고 여러 파랑조건에 따른 직경 9 cm의 고정식 부력 탱크형 발전모형의 평균발전 효율이 수심 90 cm에서 기어비 2단 3.9%, 3단 4.9%, 4단 4.9%, 5단 12%, 6단 10.0%, 7단 3.1%, 그리고 8단 3.0%를 나타냈으며, 수심 80 cm의 기어비 5단에서 15%의 발전효율이 계측되었다. 따라서 이 파력발전장치는 수심 80~90 cm의 기어비 5단에서 비교적 높은 13.5%의 평균발전효율을 얻을 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제45권4호
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• pp.212-223
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• 2021

본 논문에서는 해양구조물의 배관에 작용하는 환경조건과 구조물의 움직임에 따른 구조안전성 평가를 수행하였다. 배관에 작용하는 조건은 N₂ generator의 설계 조건을 분석하여 최고온도와 최저온도 조건을 적용하였다. 구조물의 움직임은 DNV 규칙에 따라 계산하여 적용하였다. 각각의 조건을 조합하고 열 하중, 운동 하중 그리고 배관지지대의 유무에 따라 총 26가지 하중 조합을 구성하였고 상용프로그램인 MSC Patran/Nastran을 이용하여 해석을 진행하였다. 열해석은 Steady-state 방법인 Sol 153, 열-구조 연성 해석은 Linear-static 방법인 Sol 101을 각각 적용하여 수행하였다. 해석 결과, Set 1과 Set 2에서는 배관 내의 온도가 낮을수록, Set 3에서는 온도가 높을수록, Set 4에서는 배관 내외부의 온도 차가 클수록 응력이 증가하는 경향이 있었다. 하지만, 온도 하중만 있는 조건과 운동 하중만 있는 조건에서의 응력의 합이 두 하중의 복합 하중 조건에서의 응력과 같은 값을 나타내지는 않았다. 즉, 운동 하중에 의한 영향은 운동의 방향, 배관의 배치나 지지대의 위치 등에 따라 달라진다는 것을 알 수 있다. 따라서, 설계 시점에서 배관에 작용하는 운동 하중의 크기와 방향, 배관의 배치 그리고 배관 지지대의 위치 등을 종합적으로 고려할 필요가 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권6호
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• pp.437-445
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• 2018

국제해사기구(IMO)에서는 해양 환경보호를 위해 황산화물($SO_X$), 질소산화물($NO_X$), 이산화탄소($CO_2$) 등의 선박 배기가스 배출 규제를 강화하고 있으며, 특히 미국, 유럽을 중심으로 배출가스통제구역(Emission Control Area, ECA)을 설정하여 운용하고 있다. 이러한 환경 규제의 대응방법으로서 친환경 고효율 선박에 대한 요구가 커지면서 배출가스를 줄일 수 있는 전기추진시스템 관련 연구 및 기술에 대한 관심이 늘어나고 있다. 컨테이너선과 같은 상선은 경제속도 운항의 이유로 전기추진시스템의 적용대상에서 벗어나 있었으나, 앞으로 배기가스 배출 규제가 강화되고 4차 산업혁명 기술로 대표되는 빅데이터, IoT 기술을 적용한 자동화 시스템이 선박에 적용되기 위해서는 모니터링 및 제어가 쉬운 전기추진시스템이 필요할 것으로 전망된다. 따라서 본 논문에서는 6,800TEU 컨테이너 선박을 대상으로 전기추진시스템을 적용하기 위해서 기존 컨테이너 선박의 부하분석을 통해 부하분석 기반의 발전기 및 배터리 용량 설계를 목표로 연구를 진행하였다. 부하분석기반으로 설계된 시스템은 배터리를 이용한 부하분배제어를 통해 발전기가 높은 효율구간에서 운용할 수 있다는 장점이 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권2호
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• pp.394-401
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• 2021

신재생에너지 신규설비 보급이 매년 꾸준히 증가하고 있으며, 그중 개발 확장성이 풍부하고 생산유발계수가 큰 해상풍력 시장이 급성장하고 있다. 특히 서남해 권역은 최고 수준의 해상풍력 잠재량을 보유하고 있으며, 관련 프로젝트들이 추진 중이다. 본 연구는 점토층 지반에 효과적인 해상풍력 하부구조물의 개발에 있어 EUROCODE에 의한 구조물의 설계 절차를 제시하고 구조 안전성을 고찰하여 관련 기술 분야에 이바지함을 목표로 한다. 선행연구에서는 풍력발전기 용량이 5MW급을 주요 대상으로 하였으나, 서남해 해상풍력발전기 시장의 기술 추세에 부합하는 발전 용량 8MW급을 연구 모델로 선정하였다. 이에 본 연구에서는 서남해 지질 조건에 부합하는 하부구조물을 개발하고, 구조 안전성을 유한요소법을 활용하여 검증하였다. 초기 설계안에서 일부 구간을 보강하여 구조 안전성을 확보하였다. 본 연구 결과를 기반으로 하여, 향후 다양한 형태의 하부구조물에 대한 구조 안전성 평가가 가능하며, 전문화된 구조 설계 및 평가 기준을 확립하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권8호
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• pp.1285-1295
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• 2008

A research on a simulator for a side walking path of a 16 degree-of-freedom (d.o.f) biped walking robot(BWR) which is composed of 4 d.o.f upper-part body and 12 d.o.f lower-part of the body is presented. For generation of stable side walking motion, the kinematics, dynamics and the zero moment of point(ZMP) of the BWR were analyzed analytically and included in the simulator. To operate the motion simulator for stable side walking of the BWR, a graphic user interface program was developed which needs inputs for the side distance between legs, base joint angle, walking type, and walking velocity. The simulator was developed to generate joint angle data of legs for side walking, and the data are transmitted to the BWR for stable side walking. In the simulator, a new path function for smooth walking motion was proposed and applied to the simulator and actual motion of a BWR. Also for actual side walking, an algorithm for estimating backlashes of the actuating joint motors was proposed and included in the simulator. To validate the performance of the proposed motion simulator, the simulator was operated and its side walking data of the simulator were generated for a period of side walking.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제25권1호
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• pp.87-94
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• 2001

Filament winding process is a comparatively simple operation in which continuous reinforcements in the form of roving are wound over a rotating mandrel. And now it is well established as a versatile method for storage tanks and pipe for the chemical and other industries. In this study, tensile strength of a filament wound ring specimens were evaluated by split disk test fixture and dress disk test fixture. The results obtained from experiments were compared with the theoretical values obtained by the rule of mixture. And the purpose of this paper is to suggest an appropriate test method for the evaluation of tensile properties of filament wound structures. The tensile strength of a ring specimens tested by the dress disk test showed better agreement with the theoretical values than of a ring specimen tested by the split disk test because the stress concentration in edges of s split disk test fixture is more severe than the that of dress disk test fixture. The results showed that the tensile strength of a ring specimen was influenced by the geometry of test fixture, the continuity of fibers, fiber-tension, fiber-end and stress concentration in specimen.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제29권1호
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• pp.68-77
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• 2005

A transient liquid crystal technique has become one of the most effective ways in measuring the local heat transfer coefficients on the entire surface. The key Point of this technique is to convert the inlet flow temperature into an exponential temperature profile using a mesh heater. In order to verify the validity of this technique. the heat transfer characteristics on the wall surface by a pair of longitudinal vortices is investigated experimently and numerically. A standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ is used for the numerical analysis of turbulent flow field. It is found from experiment and numerical analysis that two peak values exist over the whole domain. as the longitudinal vortices move to the farther downstream. these peak values decrease and the dimensionless averaged Nusselt number with the lapse of time is maintained nearly at constant values. The experiment results obtained from the present experiment in terms of the transient liquid crystal technique are in good agreement with the numerical results. Therefore, the transient liquid crystal technique developed for the measurement of heat transfer coefficient is proved to be a valid method.