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Korea Institute of Ocean Science & Technology

선박동적안정성 시뮬레이션 기술

  • 조회 : 2092
  • 등록일 : 2007-01-10




 선박은 바다를 항해하면서 빈번히 파도를 만나게 되고 파도로 인해 동요하게 되는데 동적 안정성이 부족하면 전복 또는 침몰에 이르게 되어 막대한 인적, 물적 피해를 입게 된다. 이에 따라 각종 선급규정 및 IMO(International Maritime Organization)에서는 복원력에 대한 강제규정을 두어 선박의 안전 설계 및 안전 항해를 도모하고 있다.

 Car Ferry Herald of Free Enterprise호의 침몰(1987), Bulk Carrier New Carrisa호의 선체 절단 사고(1999), Tanker Prestage호의 침몰(2002) 등 최근 들어 발생한 여객선 및 화물선의 대형 사고들은 EU를 중심으로 한 선주 그룹 국가들로 하여금 선박의 항해 중 안전에 대한 요구사항을 높이도록 하는 계기가 되었다. 이로 인해 IMO를 통한 손상 및 비손상 시의 선박의 복원력에 대한 기준 강화를 검토하기 위한 구체적인 활동이 이어지고 있는데, EU 독자 복원성 기준을 발효한 Stockholm Agreement(2000-2001), 손상선박 규정 통합화 반영을 위한 HARDER project(2000-2003), 안전을 고려한 설계연구인 SEFER EURO-II(2002-2005) 등이 그 예이다. 또한 ITTC(International Towing Tank Conference)에서는 Special Committee on Extreme Ship Motions and Capsizing을 두어 선박의 손상 및 비손상 시 선박의 파랑 중 거동 시뮬레이션 기법에 대한 비교연구를 수행하여 이 분야의 기술수준 향상을 꾀하고 있다.

 한편, 선박 크기의 급격한 증가와 선형의 변화 등으로 인해 기존의 복원성 기준이 선형에 따라서는 너무 과도하다는 조선소 측의 의견도 제기되고 있어 선박의 파랑 중 동적 안정성에 대한 전박적인 기술검토가 필요한 시점에 있는 것으로 여겨진다. 또한 이러한 안전에 관련된 설계?해석기술은 현재 세계 제1위의 조선국으로서의 입지를 확고히 하고 있는 우리나라 조선업계의 차별화된 미래 기술경쟁력으로서 개발이 필요한 성능해석 필수 원천기술이라 판단된다.

 선박의 파랑 중 동적 안정성 시뮬레이션 기술 연구팀은 이러한 국내?외 기술동향과 요구를 반영하여 2004년에 과학기술부 특정연구개발사업을 시작으로, 현재 산업자원부 차세대 신기술개발과제로 진행 중인 ‘선박 안전성 및 성능 고도화 핵심기술 개발’과제의 제2세부과제인 ‘선박의 동적 안정성 시뮬레이션 기술 개발’과제를 수행하고 있다. 연구는 크게 선박의 동적 안정성 시뮬레이션 기술을 파랑 중에서의 손상선박의 동적 거동 시뮬레이션 부분과 비손상 선박의 전복 시뮬레이션 부분으로 나누어 진행하고 있다. 손상선박의 거동 시뮬레이션 분야에서는 손상으로 인한 해수의 선체 내부 유입 유동의 특성 해석을 위한 모델링, 모형시험 검증, CFD 시뮬레이션 개발, 선체 운동과의 동적 연성 거동 시뮬레이션 프로그램 개발과 손상 시의 파랑하중 해석 및 모형시험 검증, 비선형 파랑하중 해석기법 개발을 주요 내용으로 진행하고 있다. 비손상 선박의 전복 시뮬레이션 분야에서는 파랑 중 선박의 대변위 운동에 기인한 broaching, 파라메트릭 횡동요 등의 현상을 재현하여 전복여부를 판별할 수 있는 시뮬레이션 프로그램 개발과 weather criteria에 대한 모형시험 등 IMO 복원성기준 개정과 관련한 실험연구 수행을 주요 내용으로 하고 있다. 연구의 최종 목표는 손상, 비손상 시 파랑 중 선박의 동적 안정성을 판정할 수 있는 시뮬레이션 프로그램 개발과 아울러 신뢰성 높은 성능평가 모형시험 기법 개발을 통한 손상 및 비손상 시 선박의 안정성 평가 시스템 구축에 있다. 이를 위해 해양플랜트연구사업단, 해상교통안전연구사업단, 차세대운송연구사업단의 핵심 연구기능을 통합하는 연구를 수행하고 있으며 서울대, 고려대, 충남대, 부경대 등으로부터 도움을 받고 있다.

 2007년부터 시작되는 2단계 사업에서는 국내 조선소의 참여가 기대되며 산학연 협동연구를 통해 국제적인 수준의 손상 및 비손상 시 선박의 안정성 평가 시스템 완성을 위해 오늘도 「선박의 동적 안정성 시뮬레이션 기술 연구팀」은 불철주야 연구에 매진하고 있다.

 

2007-01-10

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2018-11-05