• 대한조선학회논문집
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• 제59권1호
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• pp.18-28
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• 2022

The turbulence stimulation effect of studs for boundary layer over a flat plate was investigated through the flow measurement in KRISO cavitation tunnel. For the test, Laser Doppler Velocimetry (LDV) and three flat plate models were used: (1) flat plate without studs; (2) flat plate with one stud row; (3) flat plate with two stud rows. The dimension and location of stud rows and the inflow speed were selected considering test conditions for standard-sized model ships in KRISO towing tank. The boundary layer characteristics of test models were analyzed and compared in terms of mean velocity profiles, turbulence intensity profiles, boundary layer thickness, and shape factor. In the case of the flat plate without studs, transition from laminar to turbulent flow occurred around Re_x=3.83 ~ 5.19 × 10⁵. In the case of flat plates with stud rows, the flow rapidly changed into turbulent flow right after passing the first stud row. In the state where turbulence was already developed, the second stud row slightly increased the turbulence intensity near the top of the stud, but did not significantly affect the boundary layer characteristics such as mean velocity distribution, boundary layer thickness, and shape factor.

• 대한조선학회논문집
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• 제59권5호
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• pp.252-261
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• 2022

The present study concerns assessing the operability of a surface combatant, based on the Percent-Time-Operable (PTO). For validation of the seakeeping analysis in the regular waves, the model test is first conducted in a towing tank. The seakeeping analysis results in the regular waves are expanded to the irregular waves, considering the wave spectra around the Korean peninsula and in North Pacific. The seakeeping criteria of the surface combatant in transit, combat, replenishment operation, and survival condition are defined by the literature review. An annual operation scenario of the surface combatant in two operation areas, i.e., advance speed and wave direction, are combined with the seakeeping analysis results to assess PTO. The main constraints of operability of the surface combatant are identified as the pitch angle and vertical velocity at the helicopter deck.

• Ocean Systems Engineering
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• 제12권2호
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• pp.225-245
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• 2022

More and more shipping containers are falling into the sea due to bad weather. Containers lost at sea negatively affect the shipping line, the trader and the consumer, and the environment. The question of locating and recovering dropped containers is a challenging engineering problem. Model-testing of small-scaled container models is proposed as an efficient way to investigate their falling trajectories to salvage them. In this study, we first build a standard 20-ft container model in SOLIDWORKS. Then, a three-dimensional (3D) geometric model in the STL (Standard Tessellation Language) format is exported to a Stratasys F170 Fused Deposition Modeling (FDM) printer. In total, six models were made of acrylonitrile styrene acrylate (ASA) and printed for the purpose of testing. They represent three different loading conditions with different densities and center of gravity (COG). Two samples for each condition were tested. The physical models were dropped into the towing tank of University of New Orleans (UNO). From the experimental tests, it is found that the impact of the initial position after sinking can cause a certain initial rolling velocity, which may have a great impact on the lateral displacement, and subsequently affect the final landing position. This series of model tests not only provide experimental data for the study of the trajectory of box-shape objects but also provide a valuable reference for maritime salvage operations and for the pipeline layout design.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권1호
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• pp.1-9
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• 2023

In order to improve the propeller cavitation performance composed of Cavitation Inception Speed (CIS), cavitation extent and pressure fluctuation, it needs to improve the wake distribution that flows into the propeller. The warship propeller cavitation is strongly influenced by the wake created at the V-strut of various appendages. The inflow characteristics of the V-strut were investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the twisted angles of the V-strut were aligned with upstream flow. The resistance and self-propulsion tests for the model ship with the existing and modified V-struts were conducted in Towing Tank (TT), and wake distribution, CIS, cavitation observation and pressure fluctuation tests were conducted in Large Cavitation Tunnel (LCT). The propeller behind the modified V-strut showed better cavitation characteristics than that behind the existing V-strut. Another model test was conducted to investigate rudder cavitation performance by the change of the V-strut. The rudder cavitation characteristics were not improved by the change of the operating conditions. On the basis of the present study, it is thought that the stern appendages for better propeller cavitation performance would be developed.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권4호
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• pp.491-498
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• 2018

The cost evaluation for voyage route planning in an ice-covered sea is one of the major topics among ship owners. Information of the ice properties, such as ice type, concentration of ice, ice thickness, strength of ice, and speed-power relation under ice conditions are important for determining the optimal route in ice and low operational cost perspective. To determine achievable speed at any designated pack ice condition, a model test of resistance, self-propulsion, and overload test in ice and ice-free water were carried out in a KRISO ice tank and towing tank. The available net thrust for ice and an estimation of the ice resistance under any pack ice condition were also performed by I-RES. The in-house code called 'I-RES', which is an ice resistance estimation tool that applies an empirical formula, was modified for the pack ice module in this study. Careful observations of underwater videos of the ice model test made it possible to understand the physical phenomena of underneath of the hull bottom surface and determine the coverage of buoyancy. The clearing resistance of ice can be calculated by subtracting the buoyance and open water resistance form the pre-sawn ice resistance. The model test results in pack ice were compared with the calculation results to obtain a correlation factor among the pack ice resistance, ice concentration, and ship speed. The resulting correlation factors were applied to the calculation results to determine the pack ice resistance under any pack ice condition. The pack ice resistance under the arbitrary pack ice condition could be estimated because software I-RES could control all the ice properties. The available net thrust in ice, which is the over thrust that overcomes the pack ice resistance, will change the speed of a ship according to the bollard pull test results and thruster characteristics (engine & propulsion combination). The attainable speed at a certain ice concentration of pack ice was determined using the interpolation method. This paper reports a procedure to determine the attainable speed in pack ice and the sample calculation using the Araon vessel was performed to confirm the entire process. A more detailed description of the determination of the attainable speed is described. The attainable speed in 1.0 m, 90% pack ice and 540 kPa strength was 13.3 knots.

• 한국수산과학회지
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• 제34권1호
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• pp.43-50
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• 2001

규칙파, 불규칙파 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 프레임에 우리형 그물을 부착하여 구성되어 있는 가두리 시설의 운동특성을 분석하기 위하여 정사각형 및 원형 구조의 가두리 시설을 대상으로 예인 수조에서 수리 모형실험을 실시하였으며, 규칙파중 운동 특성은 선형 포텐셜 이론에 의한 수치 해석의 그것과 비교하였다. 그 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 1) 규칙파중 모형 가두리 시설의 상하 및 종 동요는 전후 동요와는 달리 그물의 영향을 거의 받지 않았으므로 이 시설물의운동 특성중 가장 중요한 상하 동요를 해석하는 경우에는 그물을 제외하고 프레임만을 고려해도 된다는 것을 확인하였다. 2) 불규칙파중 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 모형 가두리 시설의 운동 특성은 입사파 주기의 2배 되는 고주파수에서 시설물의 고유 주기 등에 의해 동적 운동의 peak frequency가 나타남으로써 비선형 즉, 2nd order harmonic 성분이 존재하였다 3) 파동 및 흐름장에서 동요 특성이 정사각형에 비해 비교적 작게 나타난 원형이 파도, 조류 등 환경 조건이 거친 해역에 보다 적합한 것으로 판단되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.30-35
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• 1996

선박의 경제적인 측면에서나 기술적인 측면에서 Service Power Margin을 신빙성있게 산출하여야 한다는 것은 주지(周知)의 사실이라 하겠다. 하지만 기존의 산정법이 문제가 될 정도로 너무 부정확하므로 이의 개선이 절실히 요청되며, 이를 위해서는 특히 선체의 표면조도(表面組度)영향 고려법과 관련된 연구가 필요하다는 것은 이미 10여년 전부터 많은 학자들에 의해서 강조되어 오고 있다. 예를 들면, 제 15 및 제 16 회 국제수조회의(ITTC)의 성능분과 위원회는 보고서의 결론에서 이점을 연속적으로 강조한 바 있다. 하지만 이 분야에서는 이론적 연구의 어려움 때문에 실용성있는 연구결과를 얻기 위하여는 실선자료를 이용해서 분석해야 하는 것으로 알려져 있으며, 연구를 위한 실선자료 수집 기간이 매우 길 수 밖에 없다는 어려움이 있다. 이러한 특성 때문에 표면조도(表面組度)영향 고려법에 관한 이제까지의 연구는 매우 부진한 형편이라 하겠다. 이를테면, 1가지 종류의 선박에서 실선자료를 수집하기 위한 이상적인 기간은 선박의 년령과 같은 17년~25년이 될 것이다. 또한, 일반적인 법을 찾기 위해서는 여러 종류의 선박 자료가 필요할 것이다. 이에 본 논문에서는 15년 동안 수집된 자료를 회기분석법을 이용해서 분석함으로서 선령(船齡)에 따른 표면조도를 예측할 수 있는 관계식을 찾아 보았다. 아울러 V.L.C.C.를 예를 들어서 해상에서의 바람 및 파랑등의 기상 영향과 표면조도의 영향과를 비교하여 보았다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권6호
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• pp.810-817
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• 2018

우리나라에서 다랑어 선망어업은 국내 원양산업 중 업종별 생산량 1위의 업종으로, 1980년대 중 후반부터 연구가 지속적으로 수행되어왔으며, 기술의 현대화 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만, 어선에 탑재되는 보조작업선들은 원양어업에서 중요한 역할을 맡고 있음에도 관련 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 보조작업선들 중 네트보트의 추진기를 프로펠러에서 워터제트 형태로 변경하고, 그에 따른 선형 변환을 통한 선체 부가저항 감소 및 운항성능을 향상하고자 하였다. 이를 위해 전산수치해석을 통해서 선박의 유체성능 변화를 계산하였으며, 또한 기존 선형 및 추진기 변화 선형에 대해 모형선 수조시험을 수행하여 속도별 저항성능 비교를 수행하였다. 수치해석 및 1/7의 축소모형의 수조시험 결과, 기존의 네트보트 대비 45~58 % 저항성능이 크게 향상되었으며, 이는 철망 제거에 의한 단순 침수표면적 및 선형개선에 의한 저항성능 향상을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.65-72
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• 1993

본 논문에서는 비선형 자유표면파 문제에 대한 수치해법을 개발하였다. 궁극적인 물리적 모델은 수조시험에서의 조파저항 실험으로서 이를 모사하는 수치실험을 위한 수치해법을 개발하는데 그 목적이 있다. 수치해법으로서는 선형 문제에서 이미 수치방사조건의 효율성이 입증된 국소유한요소법을 비선형 문제에 응용하였다. 수치 계산과정에서는 교란원인 압력 분포면으로부터 멀리 떨어진 곳에서는 선형해를 이용하고 교란원 근처에서는 엄밀한 비선형 조건을 만족시켰다. 비선형 영역과 선형 영역 사이에는 비선형-선형 천이 완충영역을 수치 계산영역 내에 도입하여 적절히 수치 정합을 하였다. 수치 계산 과정중 각 축차 단계에서의 모드 해석을 이용하여 계산 시간을 월등히 줄일 수 있었다. 수치 계산 모형으로는 수조 실험을 모사한 자유표면 압력 분포면이 균일한 속도로 전진하는 문제를 택하였다. 본 수치계산 방법의 효율성으로 인하여 기존의 수치 계산 방법에 비해 월등이 큰 계산영역을 사용 수치계산을 수행할 수 있었다. 교란원에서 먼 하류에서 채택된 비선형 자유표면파를 선형 계산 결과와 비교하여 그동안 부분적으로 연구된 비선형파의 특성을 규명할 수 있었다. 비선형 효과에 의해 캘빈각이 증가하며, 캘빈각 근처의 파고와 파수가 증가하는 것을 확인하였다.

• 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.