모듈방식 FRP 선체를 위한 Moulding-In 개념 기반의 접합 이음부 개발에 관한 연구

정한구 한국전산구조공학회 2017 한국전산구조공학회논문집 Vol.30 No.6

전통적인 FRP 선체 제작에는 mould가 요구되며, mould의 높은 제작비용은 FRP 선박 제작자에게 비용부담을 주고 있다. 이를 극복하기 위한 방안으로 강선 건조에서 사용되는 블록 혹은 모듈 방식의 제작기법에 착안한 modular construction 방안이 제시되었다. 이 제작방안을 FRP 선체에 효율적으로 적용하기 위해서는 설계 및 제작 측면에서 간략하면서도 구조적 안정성을 갖는 접합 이음부 개발이 이루어져야 한다. 따라서, 본 논문에서는 모듈방식의 FRP 선체 제작을 위해 moulding-in 개념을 기반으로 한 경제적인 접합 이음부 개발에 관한 연구를 수행하였다. FRP 샌드위치 판을 대상으로 step, scarf-step 그리고 scarf 이음부 형상을 갖는 moulded-in을 수지주입식진공성형 공정에 도입하여 성공적으로 접합된 FRP 샌드위치판 을 제작하였다. 이에 대해 구조적 안정성 평가를 목적으로 인장 및 4점 굽힘 시험 그리고 유한요소해석을 수행하였다. 시험과 해석결과에 대한 비교 연구를 통해 본 연구에서 개발된 접합 이음 내용이 모듈방식의 FRP 선체 제작에 적용 가능함을 확인할 수 있었다. This paper deals with the development of bonded joints for fibre reinforced plastic (FRP) hull structures using moulding-in concept. Focus is placed on bonded in-plane connections between two adjacent panels that could form the boundaries of hull structural module. Traditional construction in FRP hull structures requires the construction of a mould, usually from steel or aluminium. In this construction the FRP materials are laid in the mould, and resin is saturated, and then the structural member is cured. This is expensive since it involves the fabrication of metal hull mould for every different hull type, which is sacrificed after the production of the FRP ship. One way of encouraging greater use of FRP in ship construction is to investigate the possible construction of FRP hull structures in a similar manner to metallic ships, that is in terms of blocks or modules. Such a manner of construction would eliminate the need for expensive hull moulds permitting greater flexibility in the construction of FRP ships. The main issue then would be the design and construction of adequate bonded connections between adjacent panels. To fulfill this object, the simplified and automated way of manufacturing joint edge shapes for bonded joints is developed, and their structural assessment is performed in both experimentally and numerically.

레저선박 구조모니터링시스템 적용을 위한 알루미늄 마스트의 구조성능 평가법 연구

강남선,권용원,김헌우,김남훈 해양환경안전학회 2011 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.06

본 논문의 1편에서는 레저선박의 실시간 선체구조모니터링시스템을 개발하기 위하여 도파로 어레이격자(AWG, Arrayed Waveguide Grating)와 광섬유 브래그격자센서(FBG, Fiber-optic Bragg Grating)를 이용한 선체구조모니터링시스템의 설계 및 적용 가능성을 검토하였다. 본 연구에서는 레저선박의 구조취약부의 실시간 모니터링을 위하여 광섬유센서 데이터의 측정 및 분석을 고속으로 처리할 수 있도록 시스템을 최적화하였으며, 레저선박의 선체구조안전모니터링을 위하여 레저선박의 선체 주재료인 FRP와 알루미늄 시편을 대상으로 재료 특성에 대한 기 초 데이터베이스를 구축하였다. 30feet 및 60feet급 세일요트의 알루미늄 마스트에 개발된 시스템을 적용하여 하중변화에 따른 변형률 특성 확인 및 레저선박의 선체구조안전성 평가를 위한 기초 연구를 수행하였다.

선체구조의 탄성지지 효과를 고려한 LNG 운반선 방열구조의 슬로싱 충격응답 해석법에 관한 연구

노인식(In Sik Nho),기민석(Min-Seok Ki),김성찬(Sung-Chan Kim),이장현(Jang Hyun Lee),김용환(Yonghwan Kim) 한국해양공학회 2017 韓國海洋工學會誌 Vol.31 No.5

The sloshing pressure acting on a membrane-type LNG CCS is a typical irregular impact load, and the structural response of a tank system induced by sloshing also shows very complex behavior, including fluid structure interaction. Therefore, it is not easy to accurately estimate the sloshing impact pressures and resulting structural response. Moreover, a huge time consuming process to deal with the enormous pressure data obtained during a model tank test and the following structural analysis would be inevitable. To reduce the computation time for structural analysis, in this study, a rational structural modeling strategy was considered, and a simplified scheme to analyze the dynamic structural responses of an LNG CCS was introduced, which was based on the concept of the linear combination of the triangular response functions obtained by a transient response analysis of structures under unit triangular impact pressure. A structural analysis of a real Mark III membrane type insulation system under the sloshing impact pressure time histories obtained by model tests was performed using the various proposed structural models and simplified analysis scheme. The results were investigated in detail, including the elastic support effects of the hull structure.

이중선체 벌크화물선의 선체구조설계 및 경제성 검토

송하철(H. C. Song),염재선(J. S. Yum),김병일(B. I. Kim) 한국동력기계공학회 2005 동력시스템공학회지 Vol.9 No.2

소나 음향센서의 진동유기 소음 차단 특성에 대한 실험적 연구

김경섭,제엽,김호준,조요한,이정민,김동현,장우석,Kim, Kyungseop,Je, Yub,Kim, Ho-Jun,Cho, Yo-Han,Lee, Jeong-Min,Kim, Donghyeon,Chang, Woosuk 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.2

본 논문에서는 선체부착형 음향센서의 플랫폼 진동유기 소음 차단 특성을 확인하기 위한 수중 진동 실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 음향수조 환경에서 음향센서가 설치된 선체모사구조물과 가진기를 이용하여 플랫폼 진동유기 소음 조건을 구현하였고, 선체모사구조물 및 음향센서에 설치된 표준 가속도계와 음향센서의 출력신호 측정을 통해 음향센서의 진동차단율, 삽입손실 및 진동민감도와 같은 성능지수를 산출하였다. 산출된 성능지수 결과를 토대로 음향센서의 주파수별 소음 차단 특성을 분석하고 실험 기법의 유효성을 검토하였다. In this paper, the results of underwater vibration experiment are analyzed to verify platform vibration-induced noise isolation characteristics of a hull-mounted acoustic sensor. The experimental condition causing platform vibration-induced noise is generated using the mock-up hull, where the acoustic sensor is installed, with shaker in an acoustic water tank. The performance indices of ATF (Acceleration Transfer Function), AVS (Acceleration Voltage Sensitivity), and IL (Insertion Loss) for the acoustic sensor are calculated from the output of the standard accelerometers, which are installed on the mock-up hull and the acoustic sensor, and the output signal of the acoustic sensor. The frequency-dependent noise isolation characteristics of the acoustic sensor are analyzed based on the calculated performance indices and an effectiveness of the experiment is examined.

이중선체 벌크화물선의 선체구조설계 및 경제성 검토

송하철(H. C. Song),염재선(J. S. Yum),김병일(B. I. Kim) 한국동력기계공학회 2005 한국동력기계공학회 학술대회 논문집 Vol.- No.-

After many casualties of conventional bulk carriers in recent years, a double hull bulk carrier was proposed to enhance the structural safety of a side shell and a transverse bulkhead. In this paper, two alternative structural designs of a double hull bulk carrier were carried out based on the Lloyd's rule. One has the double sided hull with longitudinal stiffeners and the other has that with a girder. The final structural design was examined in comparison with an existing single hull bulk carrier from the viewpoints of cargo hold capacity and the increases of weight and construction cost. Generally, the construction cost of a ship consists of the costs of material, labor and overhead cost. But, in this study, the relative construction cost concept was introduced to compare the economical validity more precisely. In this concept, fixed overhead cost is excluded in the assessment of construction cost, and only the variable overhead cost is added up to labor cost. As the result of this study, a double hull bulk carrier can be constructed within 1% increase of weight and construction cost.

기계학습 및 수치실험을 활용한 선체고정형소나 해상 시운전 평가 방안

장호성,윤창현,라형인,이경원,김대환,김기만 한국음향학회 2024 韓國音響學會誌 Vol.43 No.3

In this paper, efficient and reliable methodologies for conducting sea trials to evaluate the performance of hull-mounted sonar systems is discussed. These systems undergo performance verification during ship construction via sea trials. However, the evaluation procedures often lack detailed consideration of variabilities in detection performance due to seabed topography, seasonal factors. To resolve this issue, temperature and salinity structure data were collected from 1967 to 2022 using ARGO floats and ocean observers data. The paper proposes an efficient and reliable sea trial method incorporating Bellhop modeling. Furthermore, a machine learning model applying a Physics-Informed Neural Networks was developed using the acquired data. This model predicts the sound speed profile at specific points within the sea trial area, reflecting seasonal elements of performance evaluation. In this study, we predicted the seasonal variations in sound speed structure during sea trial operations at a specific location within the trial area. We then proposed a strategy to account for the variability in detection performance caused by seasonal factors, using results from Bellhop modeling. 본 논문에서는 선체고정형소나의 해상 시운전을 효율적이면서 신뢰성 있게 수행하기 위한 방안을 제시하였다. 현재 함 건조 과정에서 선체고정형소나의 해상 시운전 절차에는 해저 지형, 계절적 요인 등에 따른 탐지 성능의 변동성이 세밀하게 반영되어 있지 않다. 문제 해결을 위해 1967년부터 2022년까지의 기간 동안 Array for Real time Geostrophic Oceanography(ARGO) 플로트 및 정선 해양관측 정점 데이터를 통해 수온, 염도 구조를 수집하고, 수집된 데이터를 바탕으로 월별 평균 음속 구조를 분석하였다. Bellhop 모델링을 통해 해상 시운전 구역 내 해저 지형 선택, 선체고정형소나와 표적함의 배치, 음파 전송 방향 및 빔 조향각 설정이 포함된 해상 시운전 세부 수행 방안을 제안하였다. 또한, 획득 데이터를 활용하여 물리정보신경망이 적용된 기계학습 모델을 도출하였다. 이를 통해 해상 시운전 구역내 특정 지점에서 해상 시운전을 수행하는 시점의 계절적 요소를 반영한 음속 구조를 예측하고, Bellhop 모델링 결과를통해 계절적 요인에 의한 탐지 성능 변동성을 반영한 해상 시운전 방안을 제시하였다.

광섬유센서를 이용한 레저선박의 선체구조모니터링시스템 개발에 관한 연구(I)

강남선,김헌우,Kang, Nam-Seon,Kim, Hyen-Woo 해양환경안전학회 2011 海洋環境安全學會誌 Vol.17 No.3

주5일제 정착, 소득의 향상, 연안지역 접근성 개선으로 해양관광 활동에 대한 관심과 해양레저 활동에 대한 수요가 증가하고 있으나, 해양활동을 위한 인프라구축 및 레저선박과 인명의 안전을 위한 시스템개발은 미비한 실정이다. 일반선박과 달리 레저선박은 구조안전성 평가 시스템을 위한 규정 및 적용 기준이 명확히 정립되어 있지 않으며, 시스템 개발이 전무하여 레저보트의 운항안전성 확보를 위한 레저보트 구조 안전모니터링시스템의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 도파로 어레이 격자(AWG, Arrayed waveguide grating)와 광섬유 브래그 격자 센서(FBG)를 이용하여 레저보트의 실시간 선체구조모니터링이 가능한 시스템을 개발하여 해상에서의 인명과 레저선박의 안전성을 확보하고자 한다. The purpose of hull stress monitoring system(HSMS) is to lead hull structure to be safer at lower cost. We proposed a hull stress monitoring system for leisure boats using fiber-optic bragg grating(FBG) strain sensor. Fiber optic sensors are well suited for structure monitoring system, due to their ability to withstand harsh environments, immunity to electromagnetic interference, and reduce cabling installation cost when employing wavelength multiplexing. This paper presents an overview of current research and design of hull stress monitoring system for leisure boats.

유전 알고리즘을 적용한 잠수함 압력선체 최적 구조설계

조윤식(Yoon Sik Cho),백점기(Jeom Kee Paik) 대한조선학회 2017 大韓造船學會 論文集 Vol.54 No.5

초대형 유조선에 대한 구조강도 측면에서의 운항 중 하중 특성 해석

백점기,김동문 釜山大學校生産技術硏究所 1999 生産技術硏究所論文集 Vol.56 No.-

운항중의 선박이 받는 외하중 특성은 주위조건, 선박 속도, 유의파고, 파입사각 등의 영향을 크게 받으므로, 합리적인 선박의 구조 설계와 안전성 평가를 위해서는 운항중인 선박이 받는 외하중 특성을 정확하게 분석하는 것이 특히 중요하다. 본 논문에서는 기존의 선형Strip이론을 적용하여 초대형 유조선이 파랑 중을 운항할 때 주요한 해상상태와 운항조건(선박 속도, 파입사각, 유의파고 등)의 변화에 따른 구조강도 측면에서의 외하중인 굽힘 모멘트, 압력분포의 단기응답특성을 정성적 및 정략적으로 분석하였다. 이때, 파랑하중 특성은 Two Parameter를 사용하는 ISSC(국제선체구조회의, 1967) 스펙트럼을 이용하여 단기응답해석으로 분석하였다. 또한, 본 해석결과와 선박의 구조설계시 사용중인 각국 선급협회의 장기응답기준 설계하중 계산식과도 비교 분석하였다. The aim of the present study is to investigate the characteristics of wave induced loads acting on a vessel at sea for more rational design and safety assessment of the vessel structure. A series of the short-term ship motion analyses for a very large crude oil carrier (VLCC) are then carried out by varying a variety of parameters, namely sea and service conditions including ship speed, wave angle and significant wave height. The linear strip theory together with the 1967 ISSC spectrum is applied. The characteristics of the short-term response of the vessel at sea are then discussed.