해양플랜트지원선의 저항성능과 운동응답특성에 관한 연구

서광철,김옥석,류연철,이경우,Seo, Kwang-Cheol,Gim, Ok-Sok,Ryu, Youn-Chul,Atlar, Mehmt,Lee, Gyoung-Woo 해양환경안전학회 2013 해양환경안전학회지 Vol.19 No.4

In this study, numerical hull form development of a platform supply vessel, a full scale with the overall length of 26.75m, was performed to predict a bare-hull resistance and a large scale of model tests with a 1/10 scaled model were conducted to verify the success of numerical results. Numerical analysis on heave and pitch motion as a function of encounter frequency and ship's speed for the prediction of seakeeping characteristics are also presented. The experiment results of resistance agreed well with numerical analysis. As a result in the motion response characteristics, the heave RAO indicates high values with the range of encounter frequency 1.8~2.0. The Pitch RAO indicates high motion response characteristics at Beaufort scale No. 3 and 4 in rough seas. 본 연구에서는 전장이 26.75 m인 해양플랜트지원선의 선형개발을 위한 수치해석을 수행하였고 수치해석 검증을 위한 1/10의 모형선 시험을 예인수조에서 수행하였다. 또한 운항해역의 해상조건으로 뷰포트 스케일 2, 3 및 4에서 향파, 선수사파 및 횡파에서 선속별 상하동요 및 종동요에 대해서 운동응답특성을 수치 해석하였다. 모형시험과 수치해석의 저항 예측 결과는 상호 일치하였다. 운동응답특성은 선수파에서 상하동요는 조우주파수 1.8~2.0 영역에서 크게 나타났으며, 종동요는 거친 해상에서 선미사파 및 고속영역에서 높은 운동특성을 보였다.

A Study on the Hydrodynamic Effect of Biofouling on Marine Propeller

서광철,구본국,Seo, Kwang-Cheol,Atlar, Mehmet,Goo, Bonguk The Korean Society of Marine Environment and safet 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.1

프로펠러 표면의 생물 부착이 프로펠러 성능에 상당한 영향을 미치지만 프로펠러 표면 거칠기와 관련된 연구는 상대적으로 선체 표면에 비하여 많지 않다. 본 연구에서는 Schultz(2007)가 발표한 Granville's similarity-law scaling 절차에 기초하여 실선 7 m 크기의 탱커 프로펠러에 표면 부착물 상태가 서로 다른 3가지 경우를 고려하여 프로펠러 단독 효율의 감소의 변화를 Lifting surface code를 사용하여 수치적 계산을 수행하여 효율을 비교하였다. 본 논문에서의 결과는 표면 거칠기가 큰 석회질 부착물($k_s=0.001$)은 선박 설계 속도(J=0.5)에서 최대 15 %의 프로펠러 효율 감소를 보였음을 확인하였으며 이는 선박 운항 시 생물 부착에 의한 효율 감소에 대한 평가가 고려되어야 한다는 점을 나타내고 있다. The effect of propeller surface roughness condition on ship performance is very significant even the influence of fouling on propeller performance is not well established compared to biofouling on the hull surface. In present study, predictions of open water efficiency of propeller are made for three different fouling conditions, and its application is given for the 7m full-scale propeller of a medium-size tanker in open water condition. The numerical predictions of propeller efficiency loss due to fouling are based on the results from laboratory-scale drag measurements and boundary layer similarity law analysis presented in Schultz (2007) together with an in-house unsteady lifting surface code which is an appropriate tool to predict the effect of propeller surface roughness on propeller performance. The results of this study indicate that the subject propeller with the small calcareous fouling ($k_s=0.001$) can lead to as high as 15 % loss at the propeller operating condition (J=0.5) and the loss of propeller efficiency due to fouling should be evaluated while the ship is operating.

벌브를 가진 쌍동형 선박의 종동요 응답 스펙트럼 분석

서광철(Kwang-Cheol Seo),이창우(Chang-Woo Lee),Mehmet Atlar, 이경우(Gyoung-Woo Lee),김옥석(Ok-Sok Gim) 한국항해항만학회 2013 한국항해항만학회지 Vol.37 No.5

본 연구에서는 18미터급 쌍동형 선형의 선수벌브 유무에 따른 운동응답특성을 선형 스트립이론에 기초한 상용코드(Seakeeper)를 이용하여 추정하였다. 계산조건으로는 ITTC 파스펙트럼에 기초한 뷰포트 풍력계급 3, 4 및 5의 파스펙트럼을 산출하였고, 조우각은 선수파, 선수사파 및 횡파를 적용하여 종동요의 선체운동응답스펙트럼을 해석하였다. 선수벌브가 적용된 쌍동선 선형은 선수파와 선수사파에서 최대 20%의 종동요 응답이 감소하는 효과를 나타냈다. In this study, a commercial seakeeping program Seakeeper, integrated into Maxsurf, which is based on the linear strip theory was employed to compare the effect of bulbous bow (with/without) on motion response characteristics in a 18-meter catamaran. The seakeeping analyses were conducted at several Beaufort wind conditions such as scale No. 3, No. 4 and No. 5 based on ITTC wave spectrum. Pitch motion response spectrum was calculated at Head sea, Head & bow sea and Beam sea as encounter angles. Hull form of a catamaran with bulb showed the maximum 20% decrease of pitch motion response as compared to that of hull form without bulb.

“Inclined Keel”을 이용한 컨테이너선의 추진효율 향상

서광철(Kwang-Cheol Seo),Mehmet Atlar,김희정(Hee-Jung Kim),전호환(Ho-Hwan Chun),강대수(Dae-Soo Kang) 대한조선학회 2007 大韓造船學會 論文集 Vol.44 No.4

“Inclined Keel” 컨테이너선의 조파저항 최소화를 위한 선형최적화

서광철(Kwang-Cheol Seo),Mehmet Atlar,김희정(Hee-Jung Kim),전호환(Ho-Hwan Chun) 대한조선학회 2009 大韓造船學會 論文集 Vol.46 No.2

패치로딩을 받는 알루미늄 합금 플레이트 거더의 최종강도 예측식 추정

오영철,서광철,고재용,Oh, Young-Cheol,Seo, Kwang-Cheol,Ko, Jae-Yong 해양환경안전학회 2015 해양환경안전학회지 Vol.21 No.5

본 논문에서는 교량, 선박 등에 사용하고 해양환경을 고려한 알루미늄 합금(A6082-T-6) 플레이트 거더의 물리적 관계를 살펴보고자 한다. 플레이트 거더는 제품수명주기에 이동하중, 적재하중 등 같은 패치로딩을 경험하게 된다. 이 하중을 받는 알루미늄합금 플레이트 거더의 최종강도에 대해 다수 수치모형을 적용하여 탄소성 대변형 시리즈 해석을 수행하고 회귀분석을 통해 예측식을 제안하였다. 예측식은 최종강도와 세장변수의 상관관계로 나타냈으며 세장변수가 낮을 경우(0-2.3) 약 9 % 정도 오차가 발생하며 높을 경우(2.3-4.0) 약 1-2 % 정도 오차가 발생하였다. 따라서 제안 예측식 적정성은 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 확인되었다. In this paper, Used on the bridge and ship, investigate the physical relationship of aluminium plate girders(A6082-T6) considering the marine environment. Plate girder will experience the patch loading such as moving load, surcharge in the product life cycle. The ultimate strength of aluminum plate girders subjected to these loads applied multiple numerical model and performed the elasto-plastic large deflection series analysis and was proposed the predicted formula for regression analysis. The predicted formula was shown by the relationship of ultimate strength and slenderness. If the slenderness is low(0-2.3), it causes a 9 % error, and If the slenderness is higher(2.3-4.0), it causes a 1-2 % error. Therefore, the propriety of proposed prediction formular was found to be assess rationally.

카타마란 알루미늄 보강판의 열영향부 효과를 고려한 최종강도 붕괴 해석

김성준,서광철,박주신,Kim, Sung-Jun,Seo, Kwang-Cheol,Park, Joo-Shin 해양환경안전학회 2020 해양환경안전학회지 Vol.26 No.5

선박 및 해양구조물에서 사용하고 있는 고강도 알루미늄 합금들은 스틸과 비교해서 많은 이점을 가지고 있다. 최근 고강도 알루미늄 합금들은 육상 및 해양에 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 특수목적 선박의 선체 외판구조에 많이 이용되고 있고, 교량 구조물에 사용되는 상자 구조물, 그리고 고정식 해양플랫폼의 상부구조에서 소비율이 증가하고 있다. 알루미늄 재료는 스틸보다 1/3의 중량 구성비를 통하여, 구성 중량을 줄이게 하여 연비 절감을 가능하게 한다. 일반적인 강구조물의 응력-변형률 관계와 비교하면, 용접가공에 따라 발생하는 열영향부의 존재로 인하여 상당히 다르게 나타난다. 왜냐하면, 강구조물과 비교하면 열전도율이 높아서, 열영향부(heat affected zone, HAZ)가 남아 있어 구조 강도 저하를 가져온다. 본 논문에서는 MIG(Metal inert gas) 용접 때문에 발생하는 열영향부를 고려하고, 종방향 압축 하중에 대한 알루미늄 보강판의 좌굴 및 최종강도 특성을 분석하였다. MIG 용접에 따른 열영향부를 고려한 경우, 좌굴 및 최종강도 모두 감소하며, 열영향부의 범위가 15 mm부터 항복 이후 에너지 소실률이 크게 나타나며, 25 mm 이상부터는 그 차이가 크지 않다. 따라서, 알루미늄 합금재료를 적용한 보강판의 구조 거동을 파악하기 위해서는 열영향부 영향에 대한 검토 및 분석이 중요하다. The use of high-strength aluminum alloys for ships and of shore structures has many benefits compared to carbon steels. Recently, high-strength aluminum alloys have been widely used in onshore and of shore industries, and they are widely used for the side shell structures of special-purpose ships. Their use in box girders of bridge structures and in the topside of fixed platforms is also becoming more widespread. Use of aluminum material can reduce fuel consumption by reducing the weight of the composite material through a weight composition ratio of 1/3 compared to carbon steel. The characteristics of the stress strain relationship of an aluminum structure are quite different from those of a steel structure, because of the influence of the welding[process heat affected zone (HAZ). The HAZ of aluminum is much wider than that of steel owing to its higher heat conductivity. In this study, by considering the HAZ generated by metal insert gas (MIG) welding, the buckling and final strength characteristics of an aluminum reinforcing plate against longitudinal compression loads were analyzed. MIG welding reduces both the buckling and ultimate strength, and the energy dissipation rate after initial yielding is high in the range of the HAZ being 15 mm, and then the difference is small when HAZ being 25 mm or more. Therefore, it is important to review and analyze the influence of the HAZ to estimate the structural behavior of the stiffened plate to which the aluminum alloy material is applied.

파랑중 원형 실린더 주위 Wave Run-up 시뮬레이션

차경정,정재환,서광철,구본국,Cha, Kyung-Jung,Jung, Jae-Hwan,Seo, Kwang-Cheol,Koo, Bon-Guk 해양환경안전학회 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.6

본 연구에서는 파 주기와 기울기에 따른 단일 실린더와 다중 실린더의 wave run-up을 추정하였다. 3차원 비압축성 점성 난류 유동이며 서로 다른 상을 가지는 이상유체에 대한 수치해석을 수행하기 위하여, 본 연구에서는 전산 유체 역학 상용코드인 "STAR-CCM+"을 기반으로 하여 VOF기법과 realizable $k-{\varepsilon}$ 난류 모델을 사용하였다. 모델스케일에 대한 파 주기는 단일 실린더의 경우 1.269초와 1.692초이고, 다중 실린더의 경우 1.716초이다. 각 케이스 별로 1/30, 1/16의 파 기울기를 가진다. 최종적으로 파 기울기와 주기에 대한 wave run-up 추정 결과는 관련 실험 결과와 비교하였다. 수치해석 결과는 실험과 비교하여 정성적으로 유사함을 확인하였다. This study presents the wave run-up height around single and multiple surface-piercing cylinders according to wave period and steepness. In order to simulate 3D incompressible viscous two-phase turbulent flow, the present study employed a volume of fluid (VOF) method with realizable $k-{\varepsilon}$ turbulence model based on commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) software, "STAR-CCM". The wave periods at model scale were 1.269s and 1.692s for a single cylinder and 1.716s for multiple cylinders. In each case, wave steepness of has 1/30 and 1/16 were used, respectively. Consequently, the results for wave run-up height with regard to wave steepness and period were compared with those of relevant previous experimental studies. The numerical simulation results showed a good qualitative agreement with experiments.

G/T 250톤급 양방향 차도선의 차량갑판 구조 최적설계에 관한 기초연구

강병모,오영철,서광철,배동균,고재용,Kang, Byoung-Mo,Oh, Young-Cheol,Seo, Kwang-Cheol,Bae, Dong-Gyun,Ko, Jae-Yong 해양환경안전학회 2015 海洋環境安全學會誌 Vol.21 No.6

본 논문에서는 Goal-Driven Optimization(GDO)을 바탕으로 한 양방향 차도선의 차량갑판의 구조설계에 대하여 최적화를 수행하였다. 차량갑판의 강도와 변형에 대한 영향을 검토하여 경제적 비용을 절약할 수 있는 최적점을 결정하였다. 실험계획법(DOE)과 반응표면법을 바탕으로 한 갑판두께를 110% 증가시켜 차량갑판의 강도와 강성을 높일 수 있었다. 이 결과에 대한 회귀분석을 수행하여 3차 다항식 모형인 최적 회귀모형식으로 제안하며 결정계수 $R^2$ 0.98정도로 나타내어 신뢰성을 확보할 수 있었다. In this paper, It was performed to optimize for the deck's structural design of a double ended car ferry ship respect to Goal-Driven Optimization (GDO). It was examined for the strength and deformation of the deck and determined to save economic cost the optimal point. The deck thickness based on the Design of Experiments (DOE) and response surface method was increased to 110%. and can improve the deck's strength and stiffness. By performing the regression analysis respect to the result, we propose the optimal regression model formula as a third degree polynomial regression models. The coefficient of determination $R^2$ was about 0.98 and reliability could be obtained.

최소 조파저항을 가지는 컨테이너선의 선형최적화 기법에 대한 연구

최희종(Hee-Jong Choi),서광철(Kwang-Cheol Seo),김방은(Bang-Eun Kim),전호환(Ho-Hwan Chun) 대한조선학회 2003 大韓造船學會 論文集 Vol.40 No.4