Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.3
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pp.451-458
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2022
In Korea, five major ports have been designated as sulfur oxide emission control areas to reduce air pollutant emissions, in accordance with Article 10 of the "Special Act on Port Air Quality" and Article 32 of the "Ship Pollution Prevention Regulations". As regulations against vessel-originated air pollutants (such as PM, CO2, NOx, and SOx) have been strengthened, the Ministry of Oceans and Fisheries(MOF) enacted rules that newly built public ships should adopt eco-friendly propulsion systems. However, particularly in diesel-electric hybrid propulsion systems,the demand for precise control schemes continues to grow as the fuel saving rate significantly varies depending on the control strategy applied. The conventional Power Take In-Power Take Off(PTI - PTO) mode control adopts a rule-based strategy, but this strategy is applied only in the low-load range and PTI mode; thus, an additional method is required to determine the optimal fuel consumption point. The proposed control method is designed to optimize fuel consumption by applying the equivalent consumption minimization strategy(ECMS) to the PTI - PTO mode by considering the characteristics of the specific fuel oil consumption(SFOC) of the engine in a diesel-electric hybrid propulsion system. To apply this method, a specific fishing vessel model operating on the Korean coast was selected to simulate the load operation environment of the ship. In this study, a 10.2% reduction was achieved in the MATLAB/SimDrive and SimElectric simulation by comparing the fuel consumption and CO2 emissions of the ship to which the conventional rule-based strategy was applied and that to which the ECMS was applied.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.8
no.6
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pp.554-562
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2016
Recently, regulations pertaining to the noise and vibration environment of offshore plants have been strengthened. For example, the NORSOK standards have been applied, which are very strict regulations that are comparable to those applied to passenger ships. Furthermore, the use of porous materials, such as those used in most of the current insulating panels, has been forbidden. Therefore, honeycomb-backed Micro-Perforated Plates (MPPs) are now regarded as next-generation absorber materials. This paper reports the results of parametric studies that were performed using numerical methods to determine the effect of the thickness on the performance of a honeycomb panel and the effect of the perforation ratio on the MPP performance. The numerical results were verified through experiments. Finally, we propose a combined honeycomb/MPP panel where the MPP is placed between upper and lower honeycomb panels and one end surface is also replaced with an MPP.
The design trend of leisure boat has been developed through interrelation of maritime culture and ships. We studied the design trend of leisure boat of several countries with advanced maritime culture and proposed digital design process of electric boat exterior that could reflect sensibilities of Korean customers. The result could be useful to domestic small and medium-scale shipbuilders currently face global financial recession and new challenge to focus on development of eco-friendly leisure ships.
IMO has enacted a convention that air pollution due to emissions of ships and sulfur oxides emissions should be significantly reduced by 2020. Based on the current support policies, this work intended to draw up the government support plans required by the shipping companies. Analytic Hierarchy Process analysis was done with factors derived from brainstorming and literature studies. The analysis results showed that the cost factor was generally the most important criterion and the Financial Aid was relatively more important within this cost factor. The policy implications for the regulation of sulfur oxides emissions was provided.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.59
no.6
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pp.439-446
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2022
Efforts to reduce carbon dioxide(CO2) emissions are being carried out due to climate environmental problems. Eco-friendly ships are also being developed, and various energy saving measures have been developed and applied. In ships, researches have been conducted in various fields such as electric propulsion system and energy saving devices. In addition, the development of ships using various renewable energy, such as kite using wind power and wind power generation, has been carried out. This paper proposes a plan to use renewable energy for ships by applying wave generators to small ships. In 2016, 130 small domestic ships drifted by sea due to discharge of starting storage batteries, and discharge cases accounted for the largest portion of the causes of domestic ship accidents. This is due to the excessive use of storage batteries for starting the main engine by departing in a weak storage battery state for small ships. Accordingly, two type wave power generators - opened flow wave power generator and enclosed vibrator type wave power generator - are developed for charging a starting storage battery when the ships are stationary at sea or port. Opened flow wave power generator utilizes the flow of fluid in the ship by using wave induced ship motion. Enclosed vibrator type wave power generator utilizes the pendulum kinetic energy located in a ship due to wave induced ship motion.
Purpose - The primary purpose of this study is to verify whether the target set out by the International Maritime Organization (IMO) for reducing carbon emissions from ships can be achieved by quantitatively analyzing the trends in technological advances of fuel oil consumption in the container shipping market. To achieve this purpose, several scenarios are designed considering various options such as eco-friendly fuels, low-speed operation, and the growth in ship size. Design/methodology - The vessel size and speed used in prior studies are utilized to estimate the fuel oil consumption of container ships and the pace of technological progress and Energy Efficiency Design Index (EEDI) regulations are added. A database of 5,260 container ships, as of 2019, is used for multiple linear regression and quantile regression analyses. Findings - The fuel oil consumption of vessels is predominantly affected by their speed, followed by their size, and the annual technological progress is estimated to be 0.57%. As the quantile increases, the influence of ship size and pace of technological progress increases, while the influence of speed and coefficient of EEDI variables decreases. Originality/value - The conservative estimation of carbon emission drawn by a quantitative analysis of the technological progress concerning the fuel efficiency of container vessels shows that it is not possible to achieve IMO targets. Therefore, innovative efforts beyond the current scope of technological progress are required.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.61
no.2
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pp.68-76
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2024
The rotor sail is one of the representative devices in eco-friendly wind-assisted propulsion systems that have been practically applied to commercial ships. The present study proposes an asymmetric vertical folding rotor sail (AFRS) designed for small ships, featuring asymmetric geometry along the vertical direction and the function of vertical folding. To evaluate the aerodynamic performance of rotor sail, the drag, lift and lift-to-drag ratio were derived using computational fluid dynamics. The aerodynamic performance of AFRS was compared with that of normal rotor sail with different aspect ratios and spin ratios. The effect of geometric parameters on the aerodynamic performance of AFRS was assessed by varying the asymmetric diameter ratio. The maximum improvement in lift-to-drag ratio for AFRS was approximately 12% in the considered case. Additionally, the resistance is decreased when AFRS is vertically folded without rotating. Throughout the present study, improved aerodynamic and resistance performances for AFRS were confirmed, which will successfully provide additional propulsion to small ships.
Because the environmental regulations for ships are getting tighter, green ships employing eco-friendly technology have recently received a large amount of attention. Among them, various studies for electric propulsion ships have been carried out, particularly in the United States, European Union, and Japan. On the other hand, research related to electric propulsion ships in Korea is in a very nascent stage. In this paper, an estimation process based on the rough requirements of ship-owners for the operating performance of electric propulsion ships is proposed. In addition, the estimation process is applied to a small fishing boat for verification of the process. These results are expected to be used as design guidelines in the early stage of the design process for electric propulsion ships.
Seung-Yeol Yoo;Jun-Gyo Jang;Min-Sung Jeon;Jae-Chul Lee;Dong-Hoon Kang;Soon-Sup Lee
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.6
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pp.441-449
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2023
With the enforcement of environmental regulations by the International Maritime Organization, the market for eco-friendly ships is expanding, and ships using electric propulsion devices are emerging as a promising solution. Many studies have been conducted to predict the failure of ships, but most of them are mainly research on the main diesel engine of ships. As the ship's propulsion method changes, new data is needed to predict the failure of electric propulsion ships. In this paper aims to analyze the failure characteristics of the electric propulsion system in consideration of the difference in the type of failure between the internal diesel engine and the electric propulsion system. The ship's propulsion unit assumed a DC motor and a signal pattern for normal conditions and general failure modes, but the failure record of the electric propulsion device operated on the actual ship was not available, so it generated a failure signal for small electric motor equipment to identify the failure signal. Assuming unbalance, misalignment, and bearing failure, which are the primary failure modes of the ship's electric motor, a failure signal was generated using a "rotator vibration data generator," and the frequency band, size, and phase difference of the measured vibration signal were analyzed to analyze the characteristics of each failure condition. Finally, the characteristics of each failure condition were identified so that the signals according to the failure type could be classified.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.27
no.7
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pp.1124-1128
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2021
As regulations of emissions from ships become more stringent, electric propulsion systems have been increasingly used to solve this problem in vessels ranging from large merchant ships to small and medium-sized ships. Methods for improving the efficiency of the electric propulsion system include the improvement of power sources; the use of a system linked to environmentally friendly power sources, such as batteries, fuel cells, and solar power; and the development of hardware and control methodology for rectifiers, power conversion devices, and propulsion motors. The method using a phase-shifting transformer with diodes has been widely used for rectification. Power semiconductor devices with grid connection to an environmentally friendly power source using DC distribution, a variable speed power source, and the application of small and medium-sized electric propulsion systems have been developed. Accordingly, the demand for active front-end (AFE) rectifiers is increasing. In this study, a method using a neural network rather than a conventional proportional-integral controller was proposed to control the AFE rectifier. Tested controller data were used to design a neural network controller trained through MATLAB/Simulink. The neural network controller was applied to a rectification system designed using PSIM software. The results indicated the effectiveness of improving the waveform and power factor DC output stage according to the load variation. The proposed system can be applied as a rectification system for small and medium-sized environmentally friendly ships.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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