수면비행선박의 지위가 국제해사기구(IMO)에서 선박으로 분류하는 것으로 결론지은 이후, 국내외적으로는 몇몇 규칙과 권고 사항들이 개정 및 승인되었다. 하지만 정작 수면비행선박의 종류 및 운항특성을 고려한 항법에 관해서는 규정이 미비하고, 수면비행선박간 항법에 관련해서는 규정이 되어 있지 않다. 이러한 상황에서, 현행 법령상에 다른 선박들과 수면비행선박간의 책임 관계를 명확히 하기 위하여 서로 시계에 항법상의 수면비행선박 관련 규정을 모든 시계로의 항법상으로 이동할 것과 수면비행선박간 안전통항을 확보하기 위하여 타입 'B'와 'C'의 수면비행선박이 타입 'A'의 수면비행선박을 피항해야 한다는 규정이 신설되어야 한다고 판단된다.
Shape optimization of the 3-dimensional WIG airfoil with 3.0-aspect ratio has been performed by using the multi-objective genetic algorithm. The WIG ship effectively floating above the surface by the ram effect and the virtual additional aspect ratio by a ground is one of next-generation and cost-effective transportations. Unlike the airplane flying out of the ground effect, a WIG ship has possibility to capsize because of unsatisfying the static stability. The WIG ship should satisfy aerodynamic properties as well as a static stability. They tend to strong contradict and it is difficult to satisfy aerodynamic properties and static stability simultaneously. It is inevitable that lift force has to scarify to obtain a static stability. Multi-objective optimization technique that the individual objectives are considered separately instead of weighting can overcome the conflict. Due to handling individual objectives, the optimum cannot be unique but a set of nondominated potential solutions: pareto optimum. There are three objectives; lift coefficient, lift-to-drag ratio and static stability. After a few evolutions, the non-dominated pareto individuals can be obtained. Pareto sets are all the set of possible and excellent solution across the design space. At any selections of the pareto set, these are no better solutions in all design space
본 연구에서는 Slotted flap을 장착한 WIG선(Wing In Ground effect ship)에서 발생하는 진동을 최소화하기 위해 WIG선의 공력특성을 수치적으로 분석하고 그에 따라 플랩 형상에 대하여 최적화를 진행하였다. 주 익형에 대한 형상은 NACA 4412로 고정한 상태에서 플랩의 각도와 x, y좌표를 설계변수로 설정하였으며, 그에 따라 설정한 평균 $C_L$값을 유지하면서 진동의 진폭 크기가 작아지도록 제한 조건 및 목적 함수를 설정하였다. 최적화된 익형에서 플랩과 주 익형 사이에서 분출되는 유체는 코안다 효과의 영향을 받아 플랩 윗부분을 타고 흐른다. 이로 인해 진동에 결정적인 영향을 미치는 박리영역이 억제되었으며, 진동이 최소화 되었다. 결론적으로 플랩의 최적화를 통하여 기본 설계 익형에서 89%의 진동이 저감되는 것과 동시에 Lift/Drag 96.2로 기본 설계 익형에 비해 4.1배 향상되었다.
본 논문에서 한국해양연구원에서 개발 중인 20인승급 소형 위그선의 주익 구조 설계 및 해석에 관한 연구를 수행하였다. 경량화를 위해 탄소/에폭시 복합재료를 적용하였으며, 구조 형태는 스킨 스파 폼 샌드위치 구조를 사용하였다. 개념 설계에는 복합재 설계 개념을 반영하였고, 상세 설계 및 경량화 구조 설계에는 상용 유한 요소 코드인 NASTRAN을 이용하여 구조 설계를 수행하였다. 여러 단계의 구조 설계 변경을 통해 최종 구조 설계 결과는 설계 요구 조건을 만족하는 결과임을 확인하였다. 또한 주익을 동체에 고정하기 위해 8개의 고강도 볼트를 이용한 삽입 볼트형 구조가 용이한 장탈과 20넌 이상의 피로 수명의 고려를 통해 채택되었다.
This paper presents the primary conceptual design results of twenty-passenger class Wing-In-Ground(WIG) effect craft. As a first step, top level requirements were proposed and principal dimensions were determined. Maximum speed in ground effect condition is 150 km/h with two tons payload including passengers. Total weight is estimated as 8.5 tons with 2 tons of thrust. Hull and airfoil sections were designed and self propulsion tests were performed by radio controlled model. Two planing hull forms with the transom stern were proposed and towing tests were performed. The resistance and running attitude were measured and the feasibility is checked for the prototype hull form of the twenty-passenger class WIG craft. The free running tests show the stable smooth running attitude at designed speed. Also this radio controlled model can take off around 0.15 meter wave height. It can be said that the top level requirement for the twenty passenger class WIG ship is satisfied successfully. The design optimization to increase the transport efficiency and safety will be performed in the near future.
본 논문은 WIG 무인 조종 시험선, '한진1호'와 '한진2호'의 날개에 대한 3차 시험 결과를 수록하고 있다. 지난 95년 5월에 당 연구소에서는 '한진1호'를 설계 제작하여 시험비행에 성공하였으며, 아울러 지면효과에 따른 공기역학적 특성을 파악하기 위하여 풍동에서 여러가지 날개단면에 대한 양력 및 항력을 계측하였다. 이 실험결과에 의하면 지면에 가까워질수록 양력 및 양항비는 증가되지만, 그 특성들은 주로 날개 단면의 형상에 영향을 받고 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 논문에서는 우선 '한진1호'에 사용된 NACA6409 익형과 러시아에서 WIG선용으로 개발한 DHMTU계열의 익형 2종을 선택하고, 풍동실험을 통하여 그들의 양력 및 항력 특성을 비교하였다. 특히 본 실험에서는 종방향 운동에 대한 안정성을 파악하기 위해서 피칭모멘트를 계측 비교하였다. 실험결과에 의하면 피칭모멘트의 절대값은 코오드 길이의 1/4 에서 NACA6409 보다 DHMTU 계열이 적게 계측되었다.
표면효과익선(WIG : Wing-In-Ground Effect Ship)은 해면 위를 낮게 비행함으로써 표면효과에 의한 양력 증가를 얻게 되어 초고속으로 운행할 수 있는 선박과 항공기의 중간형태의 차세대 해상운송 수단이다. 해면 위에 직접 이.착륙이 가능하기 때문에 별도의 활주로가 필요 없으며 수륙양용으로 사용 가능하다. 연근해 도서지방 관광 및 신선도 유지가 필수적인 신속화물의 수 송에도 사용될 수 있으며 해난사고 구난 및 해양 경비용으로도 사용가능한 해상 운송수단이다. 본 고에서는 표면효과익선의 특징을 간략히 살펴보고 21세기 고속해상운송수단으로 사용될 가 능성에 대한 경제성 검토 및 핵심애로기술을 살펴보았으며 러시아 표면효과익선의 발달과정과 개발된 선종의 특징을 조사하였다.
2017년 우리나라에서 세계 최초로 수면비행선박인 위그선(WIG, Wing In Gound)의 조종사 면허 필기자격시험을 시행하였다. 수면비행선박은 선박과 비행기의 특성을 융합한 차세대 운송수송 수단이어서 항공기 조종사 자격증명과 6급 이상의 항해사 면허를 함께 보유한 자만이 해당 조종사에 지원할 수 있도록 하였다. 수면비행선박 조종사 면허제도는 우리나라가 처음 도입한 것이어서 면허 제도와 체계에 대한 국제적 표준은 아직 없고, 국내 자격제도 도입 역시 여러가지 개선사항이 요구된다. 해외에서도 현재까지 개발 중이거나 상용화 성공사례를 손으로 꼽을 정도이나 우리나라에서 국제적인 선박 공인 기관인 한국선급에서 2020년 3월에 정식으로 선급 인증을 하였다. 법적인 정식 명칭은 "수면비행선박"이고 항공기와는 이미 국제법적으로 분류가 되어 차세대 운송수단으로 주목을 받고 있었다. 그러나 이런 미래의 해양의 성장 동력으로서 가치가 있는 산업이 되기 위해서는 시급한 몇가지 문제점을 해결하여야 하는데 수면비행선박 인력 양성이 바로 그것이다. 하여 본 주제인 조종사 양성에 관한 제도적인 문제를 검토하였다. 2001년부터 세계 여러 나라들이 IMO를 중심으로 논의를 하였고 우리나라도 IMO 회의에 지속적으로 참가 및 공조하여 드디어 2011년부터 수면비행선박 국가자격시험을 시행하였다. 그러나 아직 풀어야 할 문제점이 있어 인력양성 제도선행, 교육훈련 제도, 지정교육기관 제도 등으로 제시하였다. 그에 관한 해결방안으로 면허제도 개선을 통한 방안과 지정교육기관 운영을 통한 방안으로 제시하였다. 이 방안 중에 지정교육기관 운영은 정부가 민간교육기관에게 위탁하는 방안이 가장 합리적인 방안으로 판단된다고 제언하였다.
본 연구는 상용화를 앞두고 있는 위그선의 국내 연안여객운송시장 도입시 문제점을 사전 검토하고 효과적인 상용화를 위한 정책을 제시함에 있다. 차세대 해상운송수단으로 개발중인 위그선은 현재 연안여객시장에서 활동중인 초고속 선박보다 매우 빠른 속도로 운항하면서도 비행기보다 저렴하고 연비가 매우 우수해서 경제적인 운송수단으로 기대받고 있다. 위그선의 상용화는 국내 연안여객 운송시장에서 시작될 것으로 예상되며, 따라서 본 연구에서는 효과적인 위그선의 연안여객운송시장 도입 방안을 도출하기위해 AHP기법을 이용했다. 그 결과 위그선 관련법 정비, 계류장 설치 및 운영, 위그선 관제 및 통제, 조종사 고용 및 훈련, 위그선 유지보수, 위그선 선급인증 순으로 우선순위가 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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