Free-Form Deformation을 이용한 CP Curve기반 배수량 보존형 선형 Fairing = Displacement-Preserving Hull Form Fairing Based on Cp Curve Using Free-Form Deformation

국문 초록 (Abstract)

선형 Fairing은 선체 형상을 조정하여 유체 저항 성능과 형상 품질을 동시에 확보하기 위한 핵심 설계 과정이다. 이 과정에서 Cp Curve는 선체 종방향 배수량 분포를 나타내는 대표적인 설계 지표로 활용되지만, 실제 설계 환경에서는 Cp Curve와 선형 형상이 분리되어 다루어지는 경우가 많다. 그 결과, 설계자는 선형을 직접 변형하면서 Cp Curve의 변화를 확인하고, 다시 해당 구간을 수정하는 반복적인 절차를 수행하게 되며, 이 과정에서 배수량이 의도치 않게 변화하는 문제가 빈번히 발생한다. 특히 기존 방식에서는 특정 구간의 선형을 조정하여 Cp Curve를 개선할 경우, 다른 구간에서 배수량 불균형이 발생하더라도 이를 체계적으로 보정하기 어려워 설계자의 경험에 의존한 추가 수정이 요구된다. 이러한 반복적 수작업은 설계 효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 배수량 보존과 형상 연속성을 동시에 만족시키는 데 한계를 가진다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 Cp Curve와 선형 형상 간의 명시적인 연결 관계를 정의하고, 이를 Free-Form Deformation(FFD) 기법을 통해 통합적으로 처리하는 선형 Fairing 알고리즘을 제안한다. 제안된 방법에서 는 선체 형상과 Cp Curve을 FFD 제어 격자로 표현하고, Cp Curve상의 국부적인 변화가 대응되는 선형 변형으로 직접 전달될 수 있도록 매핑 관계를 구성한다. 이를 통해 설계자는 선형을 변형하는 과정에서 Cp Curve의 변화를 동시에 확인하며 수정할 수 있다. 한편, 특정 구간의 Cp Curve변화에 의해 배수량이 보존되지 않는 문제가 발생할 경우, 본 연구에서는 다른 구간의 FFD control point을 자동으로 조정하여 배수량을 상쇄하도록 유도하는 방식을 적용한다. 이 과정은 사후적인 수동 보정이 아닌, 정의된 매핑 관계에 기반한 자동 변형으로 수행되며, 반복적인 계산을 통해 목표 배수량에 수렴하도록 구성된다. 결과적으로 제안된 알고리즘은 Cp Curve변화와 선형 변형을 일관되게 연동하면서도 배수량 보존 조건을 만족하는 Fairing 절차를 제공하며, 기존 경험 의존적 설계 방식을 체계적이고 자동화된 방법으로 대체할 수 있음을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 국문 요약 i
• Acknowledgement ii
• Contents iii
• List of figures v
• List of tables vii
• 1 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구 목적 3
• 1.3 관련 연구 4
• 1.4 논문의 구성 7
• 2 배경 이론 8
• 2.1 최적화 알고리즘 8
• 2.1.1 Hooke-Jeeves 알고리즘 9
• 2.2 Free-Form Deformation 11
• 2.2.1 Bernstein polynomial 14
• 2.2.2 B-spline basis function 15
• 2.3 Cp Curve 변환 방법 17
• 2.3.1 Cp Curve의 정의 19
• 2.3.2 1 - Cp Variation Method 21
• 2.3.3 Lackenby Variation Method 23
• 2.3.4 Swing Staion Method 25
• 3. Free-Form Deformation을 이용한 Cp Curve기반 배수량 보존형 선형 Fairing 알고리즘 26
• 3.1. 전체 프로세스 26
• 3.2. Input data 28
• 3.3. Cp Curve Generation 28
• 3.4. Cp Curve -hull form mapping 30
• 3.5. Cp -Section Coupled Fairing 32
• 3.6. Displacement preserving adjustment 34
• 4. 선형 변환 결과 37
• 4.1. KVLCC 선형의 어깨 구간 변형 38
• 4.2. KVLCC 선형의 선미 구간 변형 42
• 4.3. KVLCC 선형의 어깨 구간 변형–국부적 곡률 불연속 Cp Curve 47
• 5. 결론 및 향후 연구 53
• References 55
• Abstract 57