초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 해양사고 발생률이 매우 높은 예부선을 대상으로 제한수역에서의 파랑 중 조종성능을 추정하는 평가 기법을 개발함. 실무에서 가장 많이 사용되고 있는 여러 유형의 형상을 지닌 부선을 대상으로 수조실험을 수행하여 부선의 동적거동에 의한 예인장력의 변동 상황과 회두운동 특성을 분석하고, CFD를 이용한 가상구속모형 시뮬레이션 등을 통해 제한수역에서 다양한 운항 조건을 대상으로 파랑영향이 포함된 조종 유체력 미계수를 활용함으로서 부선의 항행안전성 평가가 가능한 시스템 개발을 목표로 함.

□ 연구 목

□ 연구개요
본 연구에서는 해양사고 발생률이 매우 높은 예부선을 대상으로 제한수역에서의 파랑 중 조종성능을 추정하는 평가 기법을 개발함. 실무에서 가장 많이 사용되고 있는 여러 유형의 형상을 지닌 부선을 대상으로 수조실험을 수행하여 부선의 동적거동에 의한 예인장력의 변동 상황과 회두운동 특성을 분석하고, CFD를 이용한 가상구속모형 시뮬레이션 등을 통해 제한수역에서 다양한 운항 조건을 대상으로 파랑영향이 포함된 조종 유체력 미계수를 활용함으로서 부선의 항행안전성 평가가 가능한 시스템 개발을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 수조실험 및 CFD를 활용하여 파랑효과, 천수효과, 측벽효과가 예부선의 항행안전성에 미치는 영향에 대하여 종합적으로 평가할 수 있는 기법 개발에 관한 연구를 수행하였음.
- 수조실험에 의한 부선의 회두운동 및 안벽영향 분석; 서로 다른 선수형상을 지닌 부선을 대상으로 skeg 영향, 예인선속 영향, 예인삭길이 영향에 대하여 수조에서 종합적인 실험을 실행하여 해석하였음. 또한 측벽영향을 조사하기 위해 안벽과의 떨어진 거리에 의해 변동되는 surge force, sway force, yaw moment 특성에 대하여 분석하였음.
- 방형비척계수 차이에 의한 천수역에서의 스쿼트 현상 분석; CFD를 활용하여 천수역에서 항행하는 선박의 항행안전을 평가할 수 있는 스쿼트 특성을 선형별로 분석하였음. 비대선은 선수부분이 가라앉는 선수트림 현상을 보여주며, 세장형 선박의 경우 트림 변화율보다도 선체침하 변화율이 더 크게 나타나고 있음.
- 파랑중 부선의 침로안정성 및 파표류력 분석; CFD를 이용하여 정수중 및 파랑중에서 부선에 작용하는 유체력 계산을 위한 수치시뮬레이션을 수행하여, skeg 효과가 고려된 침로안정성 특성에 대하여 조사·분석하였음. Skeg 효과에 의해 yaw damping lever는 커지고, sway damping lever는 작아져 정수중 뿐만 아니라 파랑중에서도 침로안정성이 향상되는 것을 확인 할 수 있었음. Skeg는 종방향 및 횡방향의 파표류운동을 억제하는데 효과가 있다고 추정됨. Skeg는 yaw moment 뿐만 아니라 비선형 유체력인 steady yaw moment 값을 감소시키는 효과가 있는 것으로 나타남.
- 안벽으로부터의 반사파를 고려한 제한수역 유동장 해석; 선수형상이 서로 다른 부선이 만들어 내는 발산파와 안벽으로부터 반사되어 오는 반사파 영향에 대하여 CFD를 이용하여 해석함. 부선에 작용하는 유체력 특성을 파악하여 안벽이 부선의 조종안정성에 미치는 영향을 분석함. Sway force는 두 선박 모두 가까운 안벽쪽으로 끌어당겨지는 suction force로 작용하면서, 안벽에 가까워질수록 점점 커지는 경향을 나타냄. Yaw moment는 선수형상과 관계없이 안벽에 가까워질수록 점점 커지고 있으며, 안벽에서 가장 가까운 상태에서 급격히 높아지는 모습을 보여주고 있음.

□ 연구개발결과의 중요성
- 수조실험과 CFD 실행에 의하여 정수중 및 파랑중 피예선인 부선의 제한수역에서의 조종운동 특성에 대한 종합적인 고찰을 통하여 항행안전성에 대한 정량적 자료 제공
- 복잡한 형상의 선박과 여러 형태의 제한수역에서의 유체역학적 특성 파악을 통한 CFD 기반 선박조종시뮬레이션 시스템 개발 기대
- 안전운항에 적합한 skeg의 설치, 선속 및 예인삭 길이 조정에 의한 예인안정성 향상으로 예부선 해양사고 예방에 기여
- 피예인선(부선)의 회두모멘트를 최소화할 수 있는 최적선형의 설계분야 및 실운항 지침에 활용

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1 수조실험에 의한 부선의 회두운동 및 안벽영향 분석 ... 5
• 2.2 방형비척계수 차이에 의한 천수역에서의 스쿼트 현상 비교 ... 6
• 2.3 파랑중 부선의 침로안정성 및 파랑표류력 분석 ... 6
• 2.4 안벽으로부터의 반사파를 고려한 제한수역 유동장 해석 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 11