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논문 상세정보

파랑 표류력을 고려한 선박의 파랑 중 선회성능 해석

Numerical Analysis of Turning Performance in Waves by Considering Wave Drift Forces

Abstract

This paper performs a numerical computation of ship maneuvering performance in waves. For this purpose, modular-type model (MMG (Mathematical Modeling Group) model) is adopted for maneuvering simulation and wave drift force is included in the equation of maneuvering motion. In order to compute wave drift force, two different seakeeping programs are used: AdFLOW based on Wave Green function method and SWAN based on Rankine panel method. When wave drift force is calculated using SWAN program, not only ship forward speed but also ship lateral speed are considered. By doing this, effects of lateral speed on wave drift force and maneuvering performance in waves are confirmed. The developed method is validated by comparing turning test results in regular waves with existing experimental data. Sensitivities of wave drift force on maneuvering performance are, also, checked.

본문요약 

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문제 정의
  • 또한 민감도 해석을 통해서 파랑 표류력이 선회 궤적 및 선회 파라미터에 미치는 영향에 대해서 살펴보았다.

    파랑 표류력을 계산하기 위해서 AdFLOW와 SWAN의 두 가지 기법을 사용하였으며, SWAN 프로그램의 경우 전진방향의 속도뿐만 아니라 y방향의 속도를 포함하여 파랑 표류력을 계산하였으며, y방향 속도가 파랑 표류력 및 선회성능에 미치는 영향을 비교하였다. 또한 민감도 해석을 통해서 파랑 표류력이 선회 궤적 및 선회 파라미터에 미치는 영향에 대해서 살펴보았다. 이러한 연구를 통해서 아래와 같은 결론을 얻을 수 있었다.

  • 본 연구는 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소에서 주요사업으로 수행중인 “선박의 조종-운동 통합 성능 해석 기술 개발(PES8900)” 과제에 대한 연구결과의 일부이다.

    본 연구는 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소에서 주요사업으로 수행중인 “선박의 조종-운동 통합 성능 해석 기술 개발(PES8900)” 과제에 대한 연구결과의 일부이다.

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질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
파랑 중 선박의 조종성능을 추 정하는 다양한 연구
수치기법을 활용하여 파랑 중 선박의 조종성능을 추 정하는 다양한 연구들은 무엇이 있는가?
Ottosson and Bystrom (1991)은 고정된 부가 질량(added mass)과 감쇠계수 (damping coefficient)를 사용하여 파랑 중 조종운동을 계산하였 으며, Fang et al. (2005)은 조우주파수에 따른 선형 유체력 미계수를 반영하였으며, 발전된 형태의 해석 모델을 제시하였다.

파에 의항 영향을 평가하기 위한 또 다른 방법은 수치기법을 사용하는 것이며, 이를 사용하여 파랑 중 선박의 조종성능을 추 정하는 다양한 연구가 진행되어 오고 있다. Ottosson and Bystrom (1991)은 고정된 부가 질량(added mass)과 감쇠계수 (damping coefficient)를 사용하여 파랑 중 조종운동을 계산하였 으며, Fang et al. (2005)은 조우주파수에 따른 선형 유체력 미계수를 반영하였으며, 발전된 형태의 해석 모델을 제시하였다. 앞서 언급한 방법들은 실시간 시뮬레이션에 중점을 둔 방법이며, 파에 의한 기억효과(memory effect)를 고려하지 않는다.

SHOPERA 프로젝트
SHOPERA 프로젝트는 어떤 시험을 수행하였는가?
benchmark study를 통해서 탱커와 컨테이너선 에 대한 파랑 표류력 및 파랑 중 조종 시험을 수행하였으며, 파 랑 중 조종성능을 계산할 수 있는 프로그램을 평가하기도 하였다

이러한 국제적인 이슈로 인해서 파랑 중 조종성능에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 유럽연합의 공동 프로젝트인 SHOPERA(Energy Efficient Safe SHip OPERAtion), 일본의 JASNAOE 주도의 연구가 대표적으로 진행되고 있다. SHOPERA 프로젝트에서는 benchmark study를 통해서 탱커와 컨테이너선 에 대한 파랑 표류력 및 파랑 중 조종 시험을 수행하였으며, 파 랑 중 조종성능을 계산할 수 있는 프로그램을 평가하기도 하였다 (SHOPERA, 2016).

선박의 효율을 추구
선박의 효율을 추구하다보니 생긴 반대 급부는 무엇인가?
반대 급부로 해상환경조건이 좋지 않은 상황에서의 선박의 안정성 및 조종성이 문제가 되었으며, 이러한 문제를 예방하기 위해서 2013년에 MEPC에서는 황천시 선박의 조종성능을 유지하기 위 한 최소 마력에 대한 가이드라인을 제안하였다

최근 국제적으로 친환경에 대한 관심이 증가하고, 국제해사기 구(International Maritime Organization, IMO) 산하의 해양환경보 전위원회(Marine Environmental Protection Committee, MEPC) 에서 선박의 온실가스 방출을 규제하기 위해서 EEDI(Energy Efficiency Design Index)를 도입하면서 선박의 효율에 대한 연구 가 활발히 진행되었다. 하지만 선박의 효율을 추구하다 보니 반대 급부로 해상환경조건이 좋지 않은 상황에서의 선박의 안정성 및 조종성이 문제가 되었으며, 이러한 문제를 예방하기 위해서 2013년에 MEPC에서는 황천시 선박의 조종성능을 유지하기 위 한 최소 마력에 대한 가이드라인을 제안하였다 (MEPC, 2013). 이러한 국제적인 이슈로 인해서 파랑 중 조종성능에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 유럽연합의 공동 프로젝트인 SHOPERA(Energy Efficient Safe SHip OPERAtion), 일본의 JASNAOE 주도의 연구가 대표적으로 진행되고 있다.

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저자의 다른 논문

참고문헌 (19)

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