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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 유한요소 수치해석 기법 기반의 상용 3차원 전자기장 수치해석 를 이용하여 함정으로부터 발생되는 자기장 신호 특성을 예측하기 위한 방안을 제시하였다.
- 따라서 본 연구에서는 함정 정자기장 신호 특성 예측 기법의 국내 독자 연구의 일환으로, 상용 전자기장 해석 도구인 MAGNETTM 소프트웨어[4]를 사용하여 함정 선체, 내부 구조물 및 탑재 장비 해석 모델, 지구 자기장 환경 해석 모델 및 소자 코일 해석 모델들에 대한 수치해석 모델링 기법을 제안한다. 또한 이를 활용하여 대상 함정에서 발생되는 정자기장신호 특성을 정밀 예측하고 소자코일 전류 인가 전/후의 소자 효과도 분석을 수행하고자 한다.
- 소프트웨어[4]를 사용하여 함정 선체, 내부 구조물 및 탑재 장비 해석 모델, 지구 자기장 환경 해석 모델 및 소자 코일 해석 모델들에 대한 수치해석 모델링 기법을 제안한다. 또한 이를 활용하여 대상 함정에서 발생되는 정자기장신호 특성을 정밀 예측하고 소자코일 전류 인가 전/후의 소자 효과도 분석을 수행하고자 한다.
- 본 논문에서는 상용 자기장 수치해석 도구를 사용하여 함정에서 발생되는 정자기장 신호 특성 예측을 위한 방법에 대해 기술하였다. 먼저 함정 선체 해석 모델, 내부 구조물 및 탑재 장비 해석 모델, 지구 자기장 환경 해석 모델 및 소자 코일 해석 모델들에 대한 수치해석 모델링 기법에 대해 제시하였으며, 이를 활용하여 함정에서 발생되는 정자기장 신호 특성 예측 및 소자 효과도 분석을 수행하였다.
가설 설정
- 따라서 함수 방향이 북쪽이나 남쪽으로 향하는 경우, 함정 좌표 기준 종축 유도 자기장 신호 크기가 가장 크고, 함수 방향이 동쪽이나 서쪽으로 향하는 경우 횡축 유도 자기장 신호 크기가 가장 크게 된다. 그러나 본 논문에서는 함수의 방향을 북쪽 및 서쪽인 경우로 한정하여 해석을 수행하였으며, 이 경우 함정의 영구 자기장 신호 크기는 함정 자기처리(탈자)가 사전에 실시된 것으로 가정하여 유도 자기장 신호의 일정 비율로 가정하였다.
- 본 논문에서는 엔진 및 감속기어는 전체 중량의 약 80 % 정도를 자성체라고 가정하였고, 발전기는 내부에 권선된 구리선 등이 비자성체임을 감안하여 전체 중량의 약 60 % 정도를 자성체라고 가정하였다. 그리고 프로펠러 축과 방향타는 100 % 자성체로 가정하였다. Fig.
- 함정 탑재장비 중 가장 큰 비중을 차지하는 주요 자성체로 엔진, 감속기어, 가스터빈, 발전기, 프로펠러 축 및 방향타 등의 6개 항목으로 가정하였다. 본 논문에서는 엔진 및 감속기어는 전체 중량의 약 80 % 정도를 자성체라고 가정하였고, 발전기는 내부에 권선된 구리선 등이 비자성체임을 감안하여 전체 중량의 약 60 % 정도를 자성체라고 가정하였다. 그리고 프로펠러 축과 방향타는 100 % 자성체로 가정하였다.
- 일반적으로 함정에 설치되는 코일은 수직(V) 코일이 5~7개, 종축(L) 코일이 8~12개, 횡축(A) 코일은 5~10개 정도이다. 본 연구에서는 Fig. 6과 같이 수직 코일을 6개, 종축 코일을 10개, 그리고 횡축 코일은 선수 부근에는 함정 폭이 좁은 관계로 함정 중간에 1개를 배치하고, 함정 중앙 및 선미 부근에는 좌현과 우현에 대칭적으로 각각 1개씩 총 5개를 가정하였다.
- 0 cm로 설정하였다. 일반적으로 함정 선체 재질이 연철인 함정의 경우에는 상대 투자율을 300으로 가정하여 해석하는 것이 보편적이지만[7], 최근에는 함정 선체가 고장력강(AH36 등)으로 제작되고 있으므로 본 논문에서는 연철의 투자율보다는 다소 낮은 220으로 설정하였다. Fig.
- 함정 탑재장비 중 가장 큰 비중을 차지하는 주요 자성체로 엔진, 감속기어, 가스터빈, 발전기, 프로펠러 축 및 방향타 등의 6개 항목으로 가정하였다. 본 논문에서는 엔진 및 감속기어는 전체 중량의 약 80 % 정도를 자성체라고 가정하였고, 발전기는 내부에 권선된 구리선 등이 비자성체임을 감안하여 전체 중량의 약 60 % 정도를 자성체라고 가정하였다.
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