项目来源
韩国国家科技基金
项目主持人
박종열
项目受资助机构
창원대학교
财政年度
2025,2024,2023
立项时间
未公开
项目编号
未公开
研究期限
未知 / 未知
项目级别
国家级
受资助金额
88200000.00韩元
学科
未公开
学科代码
未公开
基金类别
개인기초연구(과기정통부)(R&D)
关键词
未公开
参与者
未公开
参与机构
未公开
项目标书摘要：연구내용본 연구과제의 최종 목표는 자유항주 모형시험을 통한 실선의 저항,추진성능 추정법을 개발하는 것이다.이를 위해 3년의 연구 기간을 설정하였으며,연차별 목표는 다음과 같다.-1차년도:실선 성능을 추정하기 위한 자유항주 모형시험 수행 절차와 결과 분석 방법 정립-2차년도:비교를 위한 구속모형시험 수행 및 보조 추진기를 탑재한 자유항주 모형시험 준비-3차년도:추진기와 보조 추진기의 회전수를 조합한 자유항주 모형시험 수행 및 추정법 보완실선의 저항과 추진성능을 추정하기 위해서는 실선과 모형선의 레이놀즈수 차이에 의한 영향을 보정해 주어야 한다.프루드 상사를 맞춘 모형시험에서 조파저항계수는 실선과 모형선에서 동일한 값으로 가정하게 된다.레이놀즈수의 차이로 인한 실선의 마찰저항계수(C_FS)와 모형선의 마찰저항계수(C_FM)차이는 모형선 스케일에서 모형선의 침수면적(S_M)과 예인속도(V_M)를 이용하여 계산한 F_D를 고려해주어야 한다.구속모형시험에서는 모형선을 예인하며 로드셀에 계측되는 저항과 추력의 차이가 F_D가 되도록 추진기 회전수를 조절하여 자항점을 도출하게 된다.그러나,자유항주 모형시험에서는 추진기의 회전수에 의해 모형선의 속도가 결정되기 때문에 F_D를 고려하기 위해서는 보조 추진기가 필요하다.수선면 아래의 선체 주위 유동장을 교란하지 않고,보조 추력을 발생시키기 위해 선박의 상부에 덕트 팬을 설치하려 한다.조종성능 평가를 위한 자유항주 모형시험에서는 추진기의 성능을 분석하지 않기 때문에 추력 및 토크 계측 센서를 설치하지 않고,모형선 자항점에서 실험하는 경우에는 덕트 팬을 설치하지 않는다.본 연구를 수행하기 위해서는 덕트 팬과 추력 및 토크 계측 센서의 탑재가 필수적이다.자유항주 모형시험에서 일정한 속도로 직진할 때 선박의 총 저항(R_total)은 선체의 추진기와 보조 추진기의 추력 합과 동일하다.선박의 총 저항 성분은 선체에 의한 저항(R_hull),추진기에 의한 저항(R_prop),추진기와 선체 상호작용에 의한 저항(R_hull-prop)으로 분리할 수 있다.선박의 유효동력을 계산하기 위해서는 R_hull을 추정해야 하며,R_hull은 예인속도(V_M)에 관련된 함수이다.추진기의 저항 성분인 R_prop은 예인속도(V_M)와 프로펠러의 회전수(n_P)에 따른 함수이다.프로펠러의 날개로 유입되는 유동의 받음각은 V_M과 n_P에 의해 결정되며,프로펠러 단독성능시험을 통해 얻을 수 있다.추진기와 선체의 상호작용에 의한 저항인 R_hull-prop은 선미 형상에 따른 반류를 고려해야 하기 때문에,예인속도(V_M),프로펠러 회전수(n_p),덕트 팬 회전수(n_D)의 세 가지 변수가 모두 영향을 주게 된다.따라서,설계 속도에서 프로펠러 회전수와 덕트 팬 회전수를 조합한 자유항주 모형시험을 통해 우변의 세 가지 저항 성분을 분석하고,실선의 저항 및 추진성능을 추정하려 한다.본 연구의 결과는 선박 모형시험 절차의 새로운 패러다임을 제시하고 세계 모든 선박의 동력 성능 추정 기법을 혁신적으로 변화시킬 수 있다.최근 자유항주 모형시험을 이용한 조종성능,파랑 중 조종성능에 관한 연구가 많이 수행되고 있는데,실선의 추진 성능에 대한 추정이 가능하다면 파랑 중이나 조종 운동 중의 동력 성능을 파악하여 선박의 운항 시에 참고할 수 있다.자유항주 모형시험은 구속모형시험에 비해 선박의 동역학적 특성을 반영한 실험이 가능하기 때문에,실선 성능 추정 방법의 정확도도 향상될 것으로 판단된다.4차 산업혁명 시대의 차세대 스마트 선박을 개발하기 위해 자율운항,해양 환경을 고려한 최적 항로 결정과 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다.본 연구를 통해 동력 성능 추정법이 향상된다면,자율운항 및 최적 항로 결정 시에도 활용되어 선박의 동력 성능을 고려한 항로 설정이 가능할 것으로 판단된다.본 연구를 통해 실선의 정확한 성능 추정이 가능하다면 선박 제조 연비 지수(energy efficiency design index,EEDI)규정을 잘 만족할 수 있도록 엔진과 추진기 선정이 가능하다.환경 문제가 대두되고 친환경 선박의 필요성이 증대되고 있는 현 상황을 고려하였을 때,선박의 저항 및 추진성능 추정에 대한 원천기술 개발과 그에 따른 기술료 수입이 창출될 것이며,국내 조선업계가 세계 선박시장의 패러다임 전환을 주도하고 비전을 제시하는'K-조선 재도약 전략'에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.본 과제를 3년간 진행하며 임용 직후에 필요한 연구 시설 및 장비를 확보하고,차세대 스마트 선박을 연구하는 연구자로 도약하려 한다.구축된 실험시설과 장비는 연구뿐만 아니라,조선해양공학을 전공하는 학생들에게 실험 실습 환경도 제공할 수 있어 후학 양성에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
