• 해양환경안전학회지
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• 제26권7호
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• pp.931-941
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• 2020

해양데이터를 수집하기 위해 필요한 엔지니어, 연구원 및 과학자를 대신할 수 있는 해양 모니터링 장치인 자율주행보트의 필요성이 대두되고 있다. 이 논문은 자율주행보트의 세일을 개발하기 위한 연구로 곡선형 트윈 세일의 공기역학적인 특성을 수치해석적으로 분석하고 이를 날개 형태의 세일과 성능비교를 통해 곡선형 트윈 세일의 공기 역학적인 성능을 확인하였고, 세일의 간격과 형상에 따른 성능을 비교하였다. 유체 해석을 위한 지배방정식은 Navier - Stokes를 사용하였다. 성능비교 결과 곡선 형 트윈 세일은 날개 형태의 세일과 비교하여 양력, 항력 및 추력 계수가 향상됨을 알 수 있다. 또한, 트윈 세일의 양 날개의 간격은 중요한 변수임을 확인 하였다. 0.035 L, 0.07 L, 0.14 L에서는 스톨로 인해 양력 계수의 감소로 나타났고 0.21 L, 0.28 L, 0.35 L에서는 개선되어 0.28 L에서 최대 양력을 보여준다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 전기학술대회논문집
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• pp.832-839
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• 2005

It is important to understandflow characteristics and performances of sailsfor both sailors and designers who want to have efficient thrust of yacht. In this paper the viscous flows around sail-like rigid wings, which are similar to main and jib sails of a 30 feet sloop, are calculated using a CFD tool. Lift, drag and thrust forces are estimatedfor various conditions of gap distance between the two sails and the center of effort of the sail system is obtained. Wind tunnel experiments are also carried out to measure aerodynamic forces acting on the sail system and to validate the computation. It is found that the combination of two sails produces the lift force larger than the sum of that produced separately by each sail and the gap distance between the two sails is an important factor to determine total lift and thrust.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권1호
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• pp.13-18
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• 2015

본 연구에서는 ANSIS Workbench CFX-Mesh와 같은 기존의 컴퓨터 연산제어 기법과 수학적 공식을 적용하여 풍력 레저선박에 대한 복원력 특성을 검토하였다. 본 연구의 목적은 선박이 풍력을 받아 운항하고 있을 때 복원력과 힐모멘트를 구하는 것이다. 받음각의 조건은 5도에서 90도 범위로 설정하였다. 일반적으로 횡력은 받음각이 클 경우 상대적으로 크다고 알려져 있으나, 선박이 풍력을 받아 안전 운항을 하기 위해서는 임계각의 경우, 60도 범위에서 제한하는 것이 유리하다고 사료된다. 비항해시 대비, 항해시에 보다 큰 힐모멘트가 얻어지며, 이와 같이 우세한 힐모멘트로부터 보다 큰 받음각이 유기된다는 자연스러운 시험 결과물이 도출되었다.

• 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.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제30권1호
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• pp.125-133
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• 2006

It is important to understand flow characteristics and performances of sails for both sailors and designers who want to have efficient thrust of yacht In this Paper the viscous flows around sail-like rigid wings, which are similar to main and jib sails of a 30 feet sloop, are calculated using a CFD tool. Lift, drag and thrust forces are estimated for various conditions of gap distance between the two sails and the center of effort of the sail system is obtained. Wind tunnel experiments are also carried out to measure aerodynamic forces acting on the sails system and to validate the computation. It is found that the combination of two sails produces the lift force larger than the sum of that produced separately by each sail and the gap distance between the two sails is an important factor to determine total lift and thrust.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권1호
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• pp.63-70
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• 2017

본 논문에서는 가항력돛을 이용한 궤도이탈 장치를 설계 및 제작하고 전개 특성을 연구하였다. 형상기억합금을 이용한 분리장치를 개발하고, 형상기억합금의 구동에 따라 테잎 스프링의 복원력을 이용해 구동되는 새로운 궤도이탈 장치를 설계하고 실험하였다. 가항력돛의 효율적인 수납 및 전개를 위해 origami flasher 방식 중 original ISO flasher 방식을 선정하였으며, 반복적인 실험을 하기 위해서 다른 재료들에 비해 저렴한 우주재료인 mylar film을 가항력돛의 재료로 사용하였다. 또한, 일회성 장치 신뢰성 평가 방법 중 하나인 FTA(fault tree analysis) 방법을 통해 장치의 신뢰도(0.997572)를 평가하고 가장 치명도가 높은 부분이 Roller failure임을 확인하였다. 최종적으로 가항력돛의 전개장치의 제작 및 실험을 통하여 향후 궤도이탈 장치의 개발 가능성을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제59권5호
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• pp.288-295
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• 2022

In this study, the force and moment acting on a Joubert BB2 submarine model at depths near the free surface were measured through a captive model test with the scale ratio of 1/15. Based on the experiment, the pitch moment and heave force due to the "Tail suction effect", including the change in surge force with depth near the free surface, were quantitatively analyzed. The change of force and moment according to the relative position of the sail and the free surface was reviewed with the free surface waves generated for each depths. As a result, the angle of attack of the hull to counteract the pitch moment induced by the tail suction effect was derived. The effect of the hydrostatic moment component according to the angle of attack on the equilibrium of pitch moment was also taken into account. The control plane performance tests for the X-type rudder and sail plane were conducted in snorkel and surface depth conditions to figure out the control plane angles for the neutral level flight of the submarine at near free surface. The results of this study are expected to be used as a reference data for the neutral level flight of the submarine at near free surface operation in the free running model test as well as numerical studies.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.553-556
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• 2008

A Magneto Plasma Sail(MPS) produces propulsive force by the interaction between the solar wind and an artificial magnetic field inflated by injecting plasma. Using a 2D hybrid PIC code, we evaluate the inflation of magnetic field when Argon(Ar) plasma with different ${\beta}_{in}$ including the value less than one is injected into the dipolar magnetic field generated by a superconducting coil. It is found that the magnetic field can be inflated by injecting plasma within an angle of $30^{\circ}$ in the polar direction and the magnetic field decays in the polar direction according to $B{\propto}r^{-2.4}$ after the plasma(${\beta}_{in}$=0.1) is injected.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.648-656
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• 2022

국제해사기구(IMO)의 온실가스(GHG) 감축 전략과 같은 환경규제를 강화함에 따라 친환경 선박 및 대체 연료 등 기술 개발이 확대되고 있다. 그의 일환으로 해운사와 조선사를 중심으로 에너지 저감과 풍력 추진 기술을 활용한 선박 추진 기술이 대두되고 있다. 풍력 추진 기술의 확보와 실증 연구를 조선 및 해운 분야에 도입함으로써 친환경 기술을 활용한 고부가가치 시장을 창출할 수 있으며, 운항선박의 연료 소비율을 줄임으로써 연비를 약 6~8 % 정도 향상시켜 GHG의 감축을 기대할 수 있다. 로터 세일(Rotor Sail, RS) 기술은 원형 실린더가 일정한 속도로 회전하여 유체를 통과할 때 실린더의 수직 방향으로 유체역학적 힘을 발생시키는 기술이다. 이를 마그누스 효과(Magnus Effect)라고 하며, 본 연구에서는 선박에 설치된 풍력보조추진 시스템인 RS 주위의 난류 유동특성에 관한 수치해석적 연구를 통하여 추진효율을 높일 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 그래서 RS의 공기 역학적 힘에 영향을 미치는 매개변수로써 속도비(Spin Ratio, SR)와 종횡비(Aspect Ratio, AR) 변화에 따른 양력계수(C_L)와 항력계수(C_D)를 도출하였고, RS 끝단 플레이트(End Plate, EP) 적용에 따른 RS 주변 유동특성을 비교하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제32권6호
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• pp.518-526
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• 2018

As a new technical approach, this paper introduces a method for improving an electrically propelled outboard motor in consideration of the driving system applied to an electric-propulsion boat with solar cell energy. The most efficient model for a drive shaft, propeller shaft, and bevel gear was suggested and examined with respect to the results of test operation in prototype mode. Furthermore, this research included a performance evaluation of the manufactured prototype to acquire the purposed quantity value and the development items. After manufacturing the desired prototype of an electrically propelled outboard motor, the maximum sail time, thrust force, noise, and weight were evaluated in a performance test. An additional test in relation to the maximum sail speed (knots) of the completed prototype was conducted using a sea trial evaluation to acquire the optimum quantity.