선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이 연구는 함의 적외선 성능평가 시 계측수행 조건설정 및 계측결과 분석을 위한 자료로 활용하기 위하여 ShipIR을 이용한 해석을 수행하였다. 태양의 고각 변화에 따른 함의 신호변화를 해석하고 함의 적외선신호가 최대가 되는 조건과 태양조건 변화에 따른 신호변화량에 대한 분석을 수행하였다
가설 설정
- ShipIR은 정상상태(Steady state)에 대한 해석만 수행할 수 있다(Davis, 2002). 즉, 시간에 따른 환경 및 함 운용조건 등은 고정된 것으로 가정한다. ShipIR의 이러한 특성은 해석조건이 실제조건과 차이를 만들 수 있는 주요 원인으로 생각된다.
제안 방법
- ShipIR을 이용하여 함의 대비복사강도(CRI[W/sr])를 해석하였다. 대비복사강도는 ShipIR 내부적으로 계산되어 출력되는 값으로서 함의 적외선 복사량과 배경값의 차이를 이용하여 출력하게 된다.
- 그리고 함의 폐기가스 영향이 가장 크고 상대풍으로 인해 선체 외벽이 냉각되는 효과가 가장 클 것으로 예상되는 최대출력조건을 해석하여 비교하였다.
- 대상함에 대한 방위각은 전방위(0° ~360° )에 대해 10° 간격으로 해석을 수행하였다.
- 동해의 기상자료 중 함의 적외선 신호가 클 것으로 예상되는 1월과 비교적 태양고각이 높고 신호가 작을 것으로 예상되는 7월에 대해 해석을 수행하였다. 각 조건에 대한 태양의 위치(방위각, 고각)는 ShipIR에서 'Background' 설정 기능(Davis, 2000)을 이용하였다.
- 본 연구에서 태양고각에 따른 함의 대비복사강도 변화를 적외선 해석 S/W인 ShipIR을 이용하여 해석을 수행하고 환경변화 및 함운용조건 변화에 따라 각각 비교분석하였다.
- 1월과 7월의 평균기상데이터는 Table 2에 정리하였다. 본 연구에서는 태양의 영향을 주로 비교하고 다른 환경요소들의 영향을 최소화하기 위해 풍속을 0으로 설정하였다.
- 해석을 위한 함 운용조건은 정지조건과 최대출력조건(속도= 30knots)에 대해 해석을 수행하였다. 정지조건은 위험지역내에서 함의 일반적인 운용상황은 아니지만 함의 기동으로 인한 상대풍의 영향이 없이 태양의 영향만을 검토하기 위해 적용하였다. 그리고 함의 폐기가스 영향이 가장 크고 상대풍으로 인해 선체 외벽이 냉각되는 효과가 가장 클 것으로 예상되는 최대출력조건을 해석하여 비교하였다.
- 즉 함의 침로 = 태양방위각 - 90°조건을 적용하였고, 시간의 변화에 따라 태양방 위각이 바뀌는 경우 함의 침로도 같이 변화하도록 설정하였다.
- 탐색기 대역은 중적외선 대역(3~5µm)과 원적외선 대역(8~12µm)에 대해 해석을 수행하였으며, 함의 신호는 NATO의 표준해석 조건인 거리= 1km 조건 에 대해 신호를 추출하여 비교하였다.
- 이 연구는 함의 적외선 성능평가 시 계측수행 조건설정 및 계측결과 분석을 위한 자료로 활용하기 위하여 ShipIR을 이용한 해석을 수행하였다. 태양의 고각 변화에 따른 함의 신호변화를 해석하고 함의 적외선신호가 최대가 되는 조건과 태양조건 변화에 따른 신호변화량에 대한 분석을 수행하였다
- 해석을 위한 함 운용조건은 정지조건과 최대출력조건(속도= 30knots)에 대해 해석을 수행하였다. 정지조건은 위험지역내에서 함의 일반적인 운용상황은 아니지만 함의 기동으로 인한 상대풍의 영향이 없이 태양의 영향만을 검토하기 위해 적용하였다.
- 해석을 위한 함의 침로(Heading)는 함의 가장 넓은 면적에 대해 태양 가열이 발생하는 조건을 분석하기 위해 태양이 함의 정우현(Starboard 방향)에 위치하도록 하였다. 즉 함의 침로 = 태양방위각 - 90°조건을 적용하였고, 시간의 변화에 따라 태양방 위각이 바뀌는 경우 함의 침로도 같이 변화하도록 설정하였다.
- 형상데이터는 인터넷의 자료 (Turbosquid webpage)를 활용하였으므로 정확한 형상이라 할 수는 없으나 일반적인 함정의 형상과 비교적 유사한 형상을 가지며, 스텔스 설계기술이 적용된 함으로써 비교적 최근에 국내에서 설계·건조되는 함들과 유사하여 본 연구에 적용하였다.
대상 데이터
- ShipIR 해석을 위해 함 표면의 페인트는 ShipIR 최신 배포판에 포함되어 있는 데이터를 활용하였다. 해석에 적용한 페인트 중 함외부 격벽은 일반적인 함정용 페인트 데이터와 유사한 진회색(‘Dark-grey') 페인트를 적용하였다.
- 형상데이터는 인터넷의 자료 (Turbosquid webpage)를 활용하였으므로 정확한 형상이라 할 수는 없으나 일반적인 함정의 형상과 비교적 유사한 형상을 가지며, 스텔스 설계기술이 적용된 함으로써 비교적 최근에 국내에서 설계·건조되는 함들과 유사하여 본 연구에 적용하였다. Type 052C 구축함은 약 7,000톤급의 이지스(Aegis) 구축함으로써 길이 155m, 폭 17m의 크기이며, 추진기관은 CODOG 시스템을 적용하고 있다. 디젤엔진은 MTU 20V956TB92(8,840hp) 엔진 2기, 그리고 가스터빈엔진은 DA80/DN80(48,600hp) 엔진 2기로 구성되어 있으며, 가스터빈 엔진의 폐기가스는 유량= 90kg/sec, 온도= 465°C이다.
- 갑판에는 'Navy-deck' 페인트를 적용하였으며, 엔진 및 발전기 페기구에는 ‘Soot' 재질을 적용하였다.
- 해석 대상함은 공개된 형상자료를 쉽게 구할 수 있고 최근에 건조되는 일반적인 함정의 형태를 갖춘 함 중에서 선정하였다. 대상함은 중국의 Type 052C 이지스 구축함(Lanzhou class) (Saunders, 2005)을 사용하였다. 형상데이터는 인터넷의 자료 (Turbosquid webpage)를 활용하였으므로 정확한 형상이라 할 수는 없으나 일반적인 함정의 형상과 비교적 유사한 형상을 가지며, 스텔스 설계기술이 적용된 함으로써 비교적 최근에 국내에서 설계·건조되는 함들과 유사하여 본 연구에 적용하였다.
- 디젤엔진은 MTU 20V956TB92(8,840hp) 엔진 2기, 그리고 가스터빈엔진은 DA80/DN80(48,600hp) 엔진 2기로 구성되어 있으며, 가스터빈 엔진의 폐기가스는 유량= 90kg/sec, 온도= 465°C이다.
- 따라서 본 연구에서는 미 해군의 해양기상 데이터베이스(USNMCAW, US Navy Marine Climatic Atlas of the World)(조용진, 2005)에서 위도, 경도 방향으로 1° × 1° 간격의 월평균데이터를 활용하였다.
- 2에 나타내었다. 전체 모델은 약 30,000개의 표면격자로 구성되어있으며 상부갑판에는 그림에 나타낸 바와 같이 주요 탑재장비들도 포함되어 있다.
- 탐색기(Observer)는 일반적인 대함 미사일의 고도를 반영하여 고도= 10m 조건을 사용하였다. 탐색기 대역은 중적외선 대역(3~5µm)과 원적외선 대역(8~12µm)에 대해 해석을 수행하였으며, 함의 신호는 NATO의 표준해석 조건인 거리= 1km 조건 에 대해 신호를 추출하여 비교하였다.
- 해석 대상함은 공개된 형상자료를 쉽게 구할 수 있고 최근에 건조되는 일반적인 함정의 형태를 갖춘 함 중에서 선정하였다. 대상함은 중국의 Type 052C 이지스 구축함(Lanzhou class) (Saunders, 2005)을 사용하였다.
- 해석에 사용된 3D 형상모델을 Fig. 2에 나타내었다. 전체 모델은 약 30,000개의 표면격자로 구성되어있으며 상부갑판에는 그림에 나타낸 바와 같이 주요 탑재장비들도 포함되어 있다.
- 해석에 적용한 S/W는 캐나다에서 개발된 ShipIR(Version 3.4a)을 사용하였다. ShipIR은 정상상태(Steady state)에 대한 해석만 수행할 수 있다(Davis, 2002).
- 해석에 적용한 페인트 중 함외부 격벽은 일반적인 함정용 페인트 데이터와 유사한 진회색(‘Dark-grey') 페인트를 적용하였다.
- 환경조건은 동해(동경 130° , 북위 38°)의 조건을 사용하였다.
이론/모형
- MODTRAN을 이용하여 대기투과도 해석을 수행하였다. 거리에 따른 대기투과도를 Fig.
- ShipIR에서 사용하고 있는 MODTRAN(Berk et al., 1989; Acharya et al., 1999)을 이용하여 태양 고각변화에 따른 태양 조사량(Irradiance) 계산 결과를 Fig. 8에 나타내었다. 1월은 최대고각인 31° 까지 조사량이 최대 470W/m2 로 나타나며, 7월은 태양고각= 70° 일 때 약 800W/m2 로 최대값을 나타낸다.
후속연구
- ShipIR이 정상상태 해석을 수행하는 점을 고려하면 본 해석에서 나타난 태양광의 가열효과는 실제 해상시험조건과 다소 차이가 발생할 수 있을 것으로 예상되며 계측수행조건과 차이점에 대해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 함정의 적외선 신호 사양에 대한 만족 여부를 평가하기 위해서는 정확한 계측의 수행과 계측결과에 대한 분석방법 등에 대한 다양한 연구가 선행되어야 할 것이다. 또한 함의 적외선신호에 큰 영향을 미치는 환경변수들의 변화에 대한 영향도 같이 고려됨으로써 계측 당시의 환경변화에 대한 영향평가가 필요할 것이다. 계측당시의 환경데이터를 기초로 해석을 수행하고 이를 비교 분석함으로써 계측당시의 환경조건과 함의 신호사양 설정 시의 환경조 건간의 차이로 인한 문제점을 해소하기위해 환경조건 변화에 따른 영향평가가 필요하다.
- 원적외선 대역의 신호는 월별 환경조건 변화와 함의 운용조건 변화에 따라 크게 변화하는 것을 볼 수 있다. 함의 신호에 영향을 미칠 수 있는 여러 환경변수들에 대해 추가적인 영향 분석이 필요할 것으로 생각된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.