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문제 정의
- 이상과 같이 선박의 건조 초기 단계에서 선박의 조종성능을 추정할 수 있도록, 선박제원을 이용한 유체력미계수 추정법에 관한 내용을 살펴보았다. 주요 성과를 요약하면 아래와 같다.
제안 방법
- - 제시된 선미형상 파라메터를 이용하여, 유체력 미계수에 대한 경험 추정식을 제안하였다.
- - 제안된 유체력미계수 추정식의 유용성을 확인하기 위하여, 기존 연구의 추정식과 비교 분석하여 그 효용성을 확인하였다.
- 구속모형실험을 통해 얻은 선박 유체력 미계수 등을 이용하여 수치 시 뮬레 이 션을 수행 하여 , 선박조종성 능을 추정 하거 나, 경험적 추정식을 이용하여 조종성능을 추정할 때 사용한 좌표계는 Fig. 1과 같다
- 이를 기본적으로 사용함으로써, 새로 도입된 추정식이 범용성을 갖도록 하였다. 더불어, 선미형상을 반영할 수 있는 파라메터를 새롭게 도입 적용하여, 선미형상이 변화하는 두 선박의 비교분석에는 선미형상이 반영된 추정식을 사용할 수 있도록 하였다. 제안식의 기본 형태는 (Cb/L/d)와 k를 사용한 1차 및 2차 다항식형태를 골격으로 삼았다.
- 본 연구에서도 이러한 연구의 일환으로 수행되었으며, 선미형상의 다양한 파라메터를 찾아내고, 이를 바탕으로 초기 설계단계에서 조종성능을 추정할 수 있는 추정식을 제안하였다. 지금까지 알려져 왔던 선미형상을 나타내는 파라메터 이외에 새로운 파라메터를 제시하였으며, 이를 이용하여, 조종운동방정식의 유체력 미계수에 대한 새로운 경험적 추정식을 제시하였다.
- 선박의 기본적인 제원과 선미형상 파라메터를 이용하여, 유체력 미계수에 대한 경험적 추정식을 제안하였다. 유체력 미계수 추정식을 도입하는데 있어서, 공통적으로 사용한 파라메터는 기본적인 선박제원인 Cb/(L/d), k(=2d/L) 등 이다.
- 찾기 위한 상관도 분석 이 행하여'졌다. 우선 기본적인 선박제원 그룹과 선미형상 파라메터 그룹간의 차이를 알아보기 위해, 중요 선박제원 및 중요 선미형상 파라메터에 대한 상관도 분석 결과를 그림 및 테이블로 표시하였다.
- 이렇게 도입된 파라메터와 유체력 미계수의 상관도 분석을 수행하였다. 사용된 유체력미계수는 수행된 PMM실험에 얻은 값이다.
- 이 파라메터는 기본적인 선박 비대도나, 흘수와 선박길이 비율을 나타내는 것으로, 오래 전부터 유체력 미계수 추정 및 조종성능 추정 파라메터로 사용된 요소들이다. 이를 기본적으로 사용함으로써, 새로 도입된 추정식이 범용성을 갖도록 하였다. 더불어, 선미형상을 반영할 수 있는 파라메터를 새롭게 도입 적용하여, 선미형상이 변화하는 두 선박의 비교분석에는 선미형상이 반영된 추정식을 사용할 수 있도록 하였다.
- 본 연구는 선미형상에 대한 Frame Line을 U/V 타입으로 구분할 수 있는 파라메터 와 Profile을 표현할 수 있는 파라메터를 구분하여 파라메터로 선정하였다. 이를 통해 Frame line, Profile 성질 모두가 파라메터를 통해 표현될 수 있도록 하였다. 이를 위하여 기존에 사용하던 파라메터 이외에 새로운 파라메터를 도입하였다.
- 더불어, 선미형상을 반영할 수 있는 파라메터를 새롭게 도입 적용하여, 선미형상이 변화하는 두 선박의 비교분석에는 선미형상이 반영된 추정식을 사용할 수 있도록 하였다. 제안식의 기본 형태는 (Cb/L/d)와 k를 사용한 1차 및 2차 다항식형태를 골격으로 삼았다. 또한 선미형상 파라메터의 경우는 기본 골격에 부가되는 형식을 취하고 가장 추정정도가 높은 식을 택하였다.
- 제안하였다. 지금까지 알려져 왔던 선미형상을 나타내는 파라메터 이외에 새로운 파라메터를 제시하였으며, 이를 이용하여, 조종운동방정식의 유체력 미계수에 대한 새로운 경험적 추정식을 제시하였다. 제안된 추정식의 유효성을 검증하기 위하여, 기존 연구의 결과와 비교 검토하였다.
- 결과와 비교하여 보았다. 추정식 중에서 주요 선형 유체력미계수에 대한 결과만 비교 하였다. Fig.
대상 데이터
- 물론이 파라메터는 선박제원 및 선미형상 정보를 포함하고 있어야 한다. 본 연구는 선미형상에 대한 Frame Line을 U/V 타입으로 구분할 수 있는 파라메터 와 Profile을 표현할 수 있는 파라메터를 구분하여 파라메터로 선정하였다. 이를 통해 Frame line, Profile 성질 모두가 파라메터를 통해 표현될 수 있도록 하였다.
- 사용된 유체력미계수는 수행된 PMM실험에 얻은 값이다. 선박 11척에 대하여, 총 21 흘수의 경우에 대한 실험값이 사용되었다. Table 1은 사용된 선박의 요약을 나타내고 있다 탱커 7적 에 대 하여 종 12흘수, LNGC 4적 에 대하여 종 9 Table 2 Correlation Coefficients 흘수에 대한 자료이다.
데이터처리
- 제안된 경험 추정식의 타당성을 살펴보기 위하여 기존의 연구 결과와 비교하여 보았다. 추정식 중에서 주요 선형 유체력미계수에 대한 결과만 비교 하였다.
- 지금까지 알려져 왔던 선미형상을 나타내는 파라메터 이외에 새로운 파라메터를 제시하였으며, 이를 이용하여, 조종운동방정식의 유체력 미계수에 대한 새로운 경험적 추정식을 제시하였다. 제안된 추정식의 유효성을 검증하기 위하여, 기존 연구의 결과와 비교 검토하였다.
- 추정식을 제안하기 전에 회귀 분석을 수행하여 각각의 파라메 터와 추정할 중요 유체 력 미 계수에 영 향을 미 치 는 중요 인자를 찾기 위한 상관도 분석 이 행하여'졌다. 우선 기본적인 선박제원 그룹과 선미형상 파라메터 그룹간의 차이를 알아보기 위해, 중요 선박제원 및 중요 선미형상 파라메터에 대한 상관도 분석 결과를 그림 및 테이블로 표시하였다.
이론/모형
- 식 (1)과 같다. 본 연구에서는 선박의 유체력을 선체, 프로펠러, 타에 미치는 힘과 간섭효과 등을 나누어 해석하는 분리수학모형 (MMG 보고서1977)을 이용하였다.
성능/효과
- 20기준)까지 고려된 새로운 선미형상 파라메터를 제시하였다. 그 결과 S.S. 5(St. No.20기준)까지 고려한 선미 형상 파라메터가 S.S. 10(St. No.20기준)까지 고려한 기존의 선미 형상 파라메터와 비교하여, 선박 유체력 미계수와 비교적 큰 상관관계를 보여 선미형상 변화에 따른 조종성능추정에 보다 유용할 것으로 추정되었다.
- 이를 바탕으로 상관도가 높은 항목을 유체력미계수 추정식에 사용하면 정도 높은 추정식이 될 것으로 예상할 수 있다. 더불어 선미형상에 관한 파라메터는 기본적인 선박제원 항목 보다는 상관도가 훨씬 적게 나타났다. 이는 기본적인 선박제원의 변화가 국부적인 선미형상의 변화와 비교하여 조종성능에 더 많은 영향을 주고 있음을 의미한다.
- 한편 한국조선기술연구조합과제로 수행된 추정식Mview(조선기술연구조합 2001)의 경우 주로 비대선을 대상으로 연구가 수행되었는데, 기존의 외국연구가 제시한 추정식 보다 우수한 결과를 나타내고 있음을 보여준다. 본 연구에서 제시한 추정식 또한 개선된 결과를 보여주고 있다.
후속연구
- 5까지 고려한 New 형 선미형상 파라메터가 유체력 미계수와 보다 높은 상관도를 보이고 있음을 알 수 있다. 따라서 선미형상변화에 따른 유체력 미계수를 추정할 경우, 새롭게 제시된 선미형상 파라메터를 사용하는 것이 보다 효율적일 수 있을 것으로 추정된다.
- 5 이전의 선미 국부 부분의 값을 의미한다. 이 값을 사용함으로써, 선미형상의 변화 정도를 보다 민감하게 반영할 수 있는 장점이 기대된다. 실제로 다음 장에서는 기존의 선미형상 파라메터와 새로운 선미형상 파라메터와 유체력 미계수와의 상관관계를 비교하고 그 결과를 나타내기도 하였다.
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