초록 ▼

연구개요
최근 함정의 주요 작전 상황은 전면전에서 저강도 분쟁으로 변화하였는데, 이는 함정의 침몰에까지 이를 정도의 규모가 아니다. 따라서 함정은 손상상태에서도 안전귀항이 가능하도록 조종성능을 충족하여야 하며, 손상 선박의 조종특성을 추정하는 것은 생존성과 직결되어 있다. 본 연구에서는 전산유체역학 (Computational Fluid Dynamics, CFD)을 이용한 손상 선박의 조종특성 추정을 목표로 한다. 이를 위하여 손상선박의 3자유도 조종운동방정식 및 유체력 미계수 산출을 위한 CFD 해석 기법을 개발하였고, 추정된

연구개요
최근 함정의 주요 작전 상황은 전면전에서 저강도 분쟁으로 변화하였는데, 이는 함정의 침몰에까지 이를 정도의 규모가 아니다. 따라서 함정은 손상상태에서도 안전귀항이 가능하도록 조종성능을 충족하여야 하며, 손상 선박의 조종특성을 추정하는 것은 생존성과 직결되어 있다. 본 연구에서는 전산유체역학 (Computational Fluid Dynamics, CFD)을 이용한 손상 선박의 조종특성 추정을 목표로 한다. 이를 위하여 손상선박의 3자유도 조종운동방정식 및 유체력 미계수 산출을 위한 CFD 해석 기법을 개발하였고, 추정된 미계수를 이용하여 손상선박의 항주 시뮬레이션을 수행하고 이를 비손상 선박의 시뮬레이션 결과와 비교하였다.

연구 목표대비 연구결과
최종 연구 목표는 전산유체역학을 이용하여 손상선박의 조종성능을 추정하고 조종 시뮬레이션을 수행하는 것이다. 이를 만족하기 위해 다음과 같이 연차별 연구 목표를 설정 및 수행하였다.
- 1차 년도: 손상선박의 3자유도 조종운동방정식과 CFD 해석을 위한 추가기능 개발
- 2차년도: 구속모형시험 조건 하에서 손상 및 비손상 상태 선박의 CFD 해석, 비손상 상태 운동모델 결과와 비교를 통한 손상선박의 조종특성 파악, 운동모델을 이용한 손상선박의 항주 시뮬레이션
- 3차년도: CFD 해석 프로그램 성능 고도화, 유체력 미계수 추정을 위한 CFD 해석, 산출된 유체력 미계수를 이용한 항주 시뮬레이션
연구 결과는 코드의 성능 고도화, PMM 운동 구현 기법 개발 등 기존에 목표하였던 것에 비하여 정확도가 개선되었다.

연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 손상선박의 구속 모형시험을 전산유체역학을 이용하여 수행하고, 이를 기반으로 시뮬레이션을 통해 조종성능을 평가하였다. 정적시험으로는 정적 편류각 시험을 수행하였고, 동적시험으로는 순수 좌우동요 시험, 순수 선수동요 시험을 수행하였다. 결과의 신뢰성을 확인하기 위해 전산유체해석 결과를 실험결과와 비교하였다. 최종적으로 전산유체해석을 통해 도출된 유체력 미계수들을 이용하여 조종운동 시뮬레이션을 수행하여 손상 수상함의 조종성능을 평가하였다. 조종 시뮬레이션에서는 손상 시의 좌/우 선회 반경의 차이가 크게 발생하였는데, 이는 손상구획 내부 유동과 유입류의 상호 작용으로 인해 비대칭성이 증가하기 때문이다.
이번 연구에서 개발된 수학적 조종 모델은 충분히 손상선박의 조종성능을 평가하여 비대칭성을 띈다. 또한 가상구속모형시험으로 얻어낸 조종미계수들은 실험결과와 비교하였을 때 어느 정도 용인되는 오차범위를 가진다. 따라서 이 연구는 가상구속 모형시험을 이용한 손상선박의 조종성능 평가의 좋은 선행연구 사례가 될 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 가. 1차년도 ... 3
• 나. 2차년도 ... 10
• 라. 4차년도 ... 21
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 22
• 4. 참고문헌 ... 23
• 5. 연구성과 ... 24
• 끝페이지 ... 26