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[국내논문] 선박에서 스트레인 게이지를 이용한 디젤엔진의 축 동력 측정과 평가
Measurement and Assessment on the Shaft Power Measurement of Diesel Engine using Strain Gauge in Marine Vessel 원문보기

한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering, v.33 no.8, 2009년, pp.1152 - 1161  

이돈출 (목포해양대학교 기관시스템공학부) ,  송명호 ((주) STX중공업 기술연구소) ,  김상환 ((주) 바이텍)

초록
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신조선 선박에서 시운전 중 주 추진 시스템의 동력을 측정하는 방법은 스트레인 게이지를 이용하여 축의 변형률로부터 얻어지는 직접적인 방법과 기계적인 또는 전기적인 픽업을 이용하여 계측한 실린더연소압력으로부터 환산된 면적에 의한 간접적인 방법으로 구분할 수 있다. 이러한 동력은 장주기로 선박의 여러 가지 해상 운동에 의해서 그리고 단주기로는 축계의 비틀림, 축계 배치 및 횡진동의 영향에 의해서 변동한다. 본 논문에서는 축동력측정과 평가를 위하여 통계적인 해석법을 소개하고 있고, 저속2행정디젤엔진과 감속기를 포함 중속 4행정 디젤엔진 모델에 의해서 이들이 확인되고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The power measurement of main propulsion system on the new vessels can be classified with the direct method acquired from the shaft's strain using strain gauge and the indirect method converted and summed from all of cylinders combustion pressure using mechanical or electrical pickup device during t...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문은 선박의 성능과 운송 효율의 기준이 되는 EEDI/EEOI 계산을 위한 중요한 요소 중의 하나인 주 기관 동력을 스트레인게이지를 이용하여 측정하고 평가하는 방법에 관한 연구 결과를 소개하고자 한다. 연구를 위한 주기관은 두 종류의 저속 2행정디젤엔진과 중속디젤엔진을 모델로 하였다.
  • 본 연구에서는 최근 선박의 운송효율을 측정하기 위한 기준으로 IMO에서 채택된 EEDI/EEOI 값을 구하기 위하여 스트레인게이지를 이용하여 해상에서 선박에 탑재된 디젤엔진을 원동기로 추진기관의 동력측정 및 평가에 대한 연구를 통계적인 방법에 의해서 수행하였으며 그 결과를 정리 요약하면 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지구온난화가 가속화되는 배경은 무엇인가? 해상에서 주 추진기관의 동력에 영향을 미치는 외부 요소는 선박의 운동(Roll, pitch and heave) 그리고 내부 요소는 비틀림 진동, 축계 배치 불량, 횡 진동 등 이며 추진기관의 동력측정방법은 ISO[3-5]와 IACS[1-2] 등에서 포괄적으로 규정 되어 있고, 실제 선박설계 및 선박성능을 확인하기 위하여 앞으로 구체적인 방법에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한 최근 국내․외적으로 선복량이 계속 증가하고 주기관이 대형화, 고출력화됨에 따라 이산화탄소 배출량이 증가하여 지구온난화가 가속화되어 EEDI[6-9](에너지 효율 설계지수)와 EEOI[10](에너지 효율 운전지수) 등 새로운 규정이 제정되고 있다.
선박용 디젤엔진의 동력을 측정하는 방법의 직접적인 방법과 간접적인 방법에는 무엇이 있는가? 선박용 디젤엔진의 동력을 측정하는 방법은 직접적인 방법과 간접적인 방법의 두 가지로 크게 구분할 수 있다. 전자는 스트레인 게이지를 동력이 전달되는 축에 직접 부착하여 원격측정장치를 이용해 축의 응력을 연속해서 모니터링하는 방법으로 동시성과 연속성에 있어 가장 정확한 방법이지만, 설치비용이 고가이고 고도의 전문성이 필요하다. 후자는 실린더 내 연소 압력을 기계식 또는 전기식 지압계를 이용하여 압력을 측정하고 면적을 구하여 공장 시운전 시 측정한 기관의 기계효율[1-2]을 이용하여 환산하는 방법으로 동시성과 연속성은 없지만 동력측정에 대한 오차가 크지 않기 때문에 지금까지 많이 이용 되어 왔다.
해상에서 주 추진기관의 동력에 영향을 끼치는 요소들엔 무엇이 있는가? 그 외에도 간접적인 방법[3]으로 연료 펌프의 랙 위치, 과급기의 회전수, 소기의 압력, 흡· 배기가스의 온도 등을 종합적으로 측정하여 초기 공장 시운전 결과와 비교함으로써 엔진의 동력을 환산할 수 있으나 여전히 부정확한 요소들이 남아 있다. 해상에서 주 추진기관의 동력에 영향을 미치는 외부 요소는 선박의 운동(Roll, pitch and heave) 그리고 내부 요소는 비틀림 진동, 축계 배치 불량, 횡 진동 등 이며 추진기관의 동력측정방법은 ISO[3-5]와 IACS[1-2] 등에서 포괄적으로 규정 되어 있고, 실제 선박설계 및 선박성능을 확인하기 위하여 앞으로 구체적인 방법에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한 최근 국내․외적으로 선복량이 계속 증가하고 주기관이 대형화, 고출력화됨에 따라 이산화탄소 배출량이 증가하여 지구온난화가 가속화되어 EEDI[6-9](에너지 효율 설계지수)와 EEOI[10](에너지 효율 운전지수) 등 새로운 규정이 제정되고 있다.
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참고문헌 (20)

  1. ACS(International Association of Classification Societies) M50, Programme for type testing of non-mass produced i.c. engines, 2008(Rev. 3) 

  2. IACS M51, Programme for trials of i.c. engine to assess operational capability, 

  3. ISO 3046-1, PART 1, Standard reference conditions, declarations of 

  4. ISO 15016, Ships and marine technology―Guidelines for the assessment of speed and power performance by analysis of speed trial data, 2002 

  5. ISO 19019, Sea-going vessels and marine technology―Instructions for 

  6. 목포해양대학교, 한국선급, 선박안전기술공단,부경대학교, 선박으로 인한 대기오염관련 국제협약 대응전략 개발(4), 국토해양부, 2009 

  7. IMO MEPC59/INF.10, "Second IMO GHG Study 2009 Update of the 2000 

  8. 이돈출· 멜쵸우엠 밀라·남정길,"신조선의 에너지효율 설계지수와 선상 동력용량에 대한 분석", 한국마린엔지니어링학회지, 제33권 제6호, pp. 369-377, 2009 

  9. IMO, IMO MEPC55/4/8, "Information about indexing trials according to the 

  10. IMO, MEPC53/WP.11, "Prevention of Air Pollution from Ships", 2005 

  11. K.J. Rawson, E.C. Tupper, Basic Ship Theory, Butterworth-Heinemann, 2001 

  12. MAN B&W Ship propulsion(Basic principles of ship propulsion), Document NO 5510-0004-00ppr, 2006 

  13. 김상환, 범용 A/D 변환기 및 PC를 이용한 디젤 엔진의 비틀림 진동 신호처리 및 모니터링시스템 개발에 관한 연구, 목포해양대학교 석사학위 논문, 2002 

  14. 조규종, 박명규, 선박 저항 및 마력계산법,1981 

  15. 김상환, 비틀림진동에 의한 저속 2행정 디젤엔진 추진축계 피로강도 평가, 목포해양대학교 박사학위 논문, 2007 

  16. R.B. Randall, B.Tech., B.A, Frequency analysis, 1987 

  17. Dynamics lab. of Mokpo maritime university, Torsional and axial vibration measurement for 8600 TEU container vessel, Document No. MDL-08021, 2008 

  18. Dynamics lab. of Mokpo maritime university, Torsional and axial 

  19. Dynamics lab. of Mokpo maritime university, Power measurement for 

  20. 이돈출 외 4인, "선박용 엔진 진동 분석 및 모니터링 시스템(EVAMOS) 개발에 관하여",한국소음진동공학회지, 제19권 제2호 pp,155-161, 2009 

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