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티타늄합금 레저보트의 구조설계를 위한 설계하중 비교연구
염재선(Jae-Seon Yum) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.2
최근 국내 해양레저에 대한 국민들의 관심이 높아지고 있고, 해외 시장 개척을 위한 레저선박 건조 및 제조업체들의 연구개발이 활발한 실정이다. 기존 레저보트에 많이 사용되어 온 재료 중에서 FRP와 알루미늄합금은 각각 장기간 사용으로 인한 흡습성과 재활용이 불가능한 환경문제와, 높은 열전도도와 고열에 약해 화재에 취약하다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 높은 비강도와 내식성을 갖춘 티타늄합금을 선체 재료로 선택하였고, 선박의 구조설계를 위해 충격하중에 의한 설계하중을 4가지 규정으로부터 산정하고, 이 하중에 대응하는 선체 판두께를 추정하였다. 국제표준인 ISO 12215-5, 이탈리아선급인 RINA Pleasure Yacht, 영국선급인 LR Special Service Craft, 한국선급인 KR고속경구조선규칙을 비교 분석한 결과, 최대 슬래밍하중은 ISO, KR, LR, RINA의 크기 순서로 높게 계산되었고, 요구되는 판 두께도 ISO, KR, LR, RINA의 크기 순서로 추정되었다. 레저보트는 국제 규정에 적합한 설계와 인증이 필수적이므로, 각 규정에 대한 사용자의 이해를 높이고 해외 수출 선박의 설계 및 승인 절차에 도움이 되리라 생각한다. Recently, people"s interest in marine leisure has been increasing, and research and development on leisure boats are actively being carried out to pioneer overseas markets. These days, the materials used for leisure boats are fiber-reinforced plastic (FRP) and aluminum alloy. However, FRP is hygroscopic and causes environmental problems, and aluminum alloy has high thermal conductivity and fire susceptibility. Therefore, titanium alloy is being adopted as a material for leisure boats instead. In this study, hull thicknesses and design pressures were calculated while considering dynamic effects for titanium boats. Four sets of rules and regulations were used: ISO 12215-5, RINA Pleasure Yacht, LR Special Service Craft, and KR High-speed Light Craft. The maximum bottom slamming loads were in the order of ISO, KR, LR, and RINA, and the required hull thicknesses were in the same order. This research might be helpful for understanding the rules, regulations, and overseas export of leisure boats.
염재선(Jae-Seon Yum) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.3
최근 국민 소득 증가로 인해 해양에서의 레저활동에 국민들의 관심이 높아지고 있고 레저선박에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 해양 레저보트에 사용되는 선체 재료로 FRP(Fiber Reinforced Plastic)와 알루미늄합금이 많이 사용되고 있다. 그러나 FRP는 장기간 사용에 따른 흡습성과 재활용의 어려움으로 인한 환경오염 문제가 있고, 알루미늄합금은 높은 열전도도와 고열에 약해 화재에 취약하다는 단점으로 인해 새로운 선체 재료가 요구되고 있다. 이에 높은 비강도와 내식성을 가진 티타늄합금이 기존 재료를 대체할 수 있을지에 대한 검토가 필요하다. 제련과정의 높은 비용 때문에 재료비 단가가 높은 실정이지만 소형 레저보트의 경우 이미 경제성 분석을 통해 경쟁력이 있음을 확인하였으므로, 티타늄합금으로 된 60피트급 중형 레저보트에 대한 구조안전성을 확인하는 것이 필요하다. 동급의 알루미늄합금으로 된 실적선을 모선으로 하여 설계한 구조해석모델에 ISO 12215-5 규정에서의 선저슬래밍 하중을 설계하중으로 적용하였고, 동적효과를 고려한 선형 정적해석으로 구조강도를 평가한 결과 그 안전성을 확인하였다. 티타늄합금을 새로운 선체 재료로 채택할 경우 높은 비강도로 인한 중량절감과 그에 따른 운항비 및 유지비 절감이 기대된다. Peoples interest in leisure activities in the sea is increasing, and research and development on leisure boats are progressing. FRP and aluminum alloy are widely used as hull materials for marine leisure boats. However, FRP has environmental pollution problems, and aluminum alloy has high thermal conductivity and fire susceptibility. Therefore, new hull materials are required. It is necessary to examine whether titanium alloys with high specific strength and corrosion resistance can replace these materials. It has already been confirmed that small titanium leisure boats are competitive through economic analysis. The ISO bottom slamming load was applied as a design load in a structural analysis model. The titanium alloy boat was designed based on an aluminum alloy boat of the same class. The structural strength was evaluated by linear static analysis considering dynamic effects. Its safety was confirmed, and it is expected to reduce weight due to its high specific strength, which will reduce operating and maintenance costs.
유리섬유 보강재의 적층구성, 제작공법과 수지종류에 따른 구조강도 특성에 관한 연구
송하철(ha-Cheol Song),염재선(Jae-Seon Yum) 한국해양공학회 2010 韓國海洋工學會誌 Vol.24 No.5
Fiberglass-Reinforced Plastic (FRP) composites have been used for small fishing boats and leisure boats for many years. These composites have different physical characteristics, depending on the constitution of lay-up and manufacturing method. Recently, new manufacturing methods, such as vacuum infusion, have been used to make the composites lighter and stronger. In this research, the mechanical properties of fiberglass reinforcements with constitution of lay-up, manufacturing method, and two different resins were investigated experimentally. It was found that the mechanical properties of FRP composites increased with increasing thickness, with the use of vacuum infusion method, and with the use of vinyl ester resin. The mechanical properties of diverse FRP composites can be used as a practical guide for selecting appropriate materials for specific applications.
송하철(Ha-Cheo. Song),서무천(Mu-Cheon Seo),염재선(Jae-Seon Yum) 한국항해항만학회 2010 한국항해항만학회지 Vol.34 No.10
2000년대 이후 한국의 조선산업은 설계 및 생산기술력의 국제경쟁력을 바탕으로 세계를 선도하는 조선 1위국의 위상을 다져왔다. 최근 중국의 급격한 경제성장으로 인해 아시아 주요 3국(한국, 일본, 중국)의 해상물동량은 전 세계 해상물동량의 30%에 달하며 한국 해운산업 역시 새로이 건설된 대형 항만의 활성화에 힘입어 세계 10위권에 해당되는 등, 선박 수리 분야에 대한 막대한 국내 수요에도 불구하고 한국의 수리조선산업에 대한 경쟁력 분석을 수행한 연구는 드문 실정이다. 본 연구에서는 수리조선소 경쟁력의 주요지표인 입지여건, 수리비용 및 기술경쟁력을 중심으로 세계 주요 수리조선국과의 국제경쟁력을 비교 분석한다. Since 2000's, Korea has became the world-leading shipbuilding country with the competitive technologies in design and production. And with the China's economic growth, the three economies (Korea, Japan and China) handle 30 percent of the world`s freight cargoes. Shipping industry of Korea has been also grown up to the top 10 of the world with the newly constructed large ports. In spite of the growing demand for ship repair in Korea, its competitiveness analysis has been insufficient. This paper present the competitiveness analysis of ship repair industry of Korea with the consideration of condition of location, repair cost and technological competitiveness.
불규칙파 중에서 돌핀 계류된 바아지식 해상공장에 대한 비선형 응답 해석
이호영(HO-YOUNG LEE),신현경(HYUN-KYOUNG SHIN),염재선(JAE-SEON YUM) 한국해양공학회 2000 韓國海洋工學會誌 Vol.14 No.4
The time simulation of motion responses of dolphin-moored BMP in waves is presented The equation of motion based on Cummin's theory of impulse responses are employed, and solved in time domain by using the Newmark β method. The hydrodynamic coefficients and first order wave exciting forces involved in the equations are obtained from a three-dimensional panel method in the frequency domain. The second order wave drift forces and mooring forces for dolphin systems are taken into account, As for numerical example, time domain analyses are carried out for a BMP in irregular wave condition.