연구활동 Research activity

연구활동
Research activity

조선해양산업의 미래 동의대학교 조선해양공학과


연구활동

Graduate School

연구실

The Laboratories

연구실

The Laboratories

유체역학 연구실

선박 및 해양구조물의 최적구조설계를 위한 구조해석과 최적구조설계 시스템 구성을 위한 연구와 구조의 안전성 확보를 위한 평가와 시스템구성에 대한 연구를 주로 수행한다. 또한, 선박의 대형화와 고속화 경향 및 극한 운항환경을 극복 할 수 있는 차세대 선박구조기술개발을 하고, 선박 및 해양구조물의 화재, 폭발, 충돌, 좌초 등의 각 종 해난 사고에 대한 위험성 평가 및 방지 대책에 관한 연구를 수행한다.

갤러리 자료

보유시설 및 장비

특수선 시스템 연구실

· 유사실적선 또는 건조경험이 없는 신형식의 특수선박 개발
– 해군 함정들
– 관공선, 여객선 등의 특수목적 선박
– 초대형선박, 다목적선 등

· 새롭고 다양한 설계요구조건에 맞는 기술의 개발
– 새로운 형식의 선박에 대한 초기계획 및 개념설계
– 설계 방법론 및 해양시스템
– 특수목적 시스템 개발

· 해양 신재생에너지 연구
– 해수교환형 방파제를 이용한 30kW급 해양 소수력 발전 시스템 개발

· 열화상 시스템을 이용한 용접과정의 정량적 온도 계측
– 점용접과 아크 용접의 입열량에 따른 온도 계측
– 온도 변화에 따른 용접 강도 분석(신소재공학과)

갤러리 자료

보유시설 및 장비

장비 용도
냉각식 중적외선 카메라(3㎛~5㎛) 계측용
냉각식 중적외선 카메라 계측용
비냉각식 원적외선 카메라(8㎛~12㎛) 계측용
냉각식 원적외선 카메라 계측용
초고속 CCD 카메라(High-speed camera) 교정용
Blackbody & Circulation(저온/고온) 계측용
가스측정분석시스템 계측용
웨더스테이션(Weather Station) 환경계측
일사량 계측시스템 환경계측
다기능 계측시스템 환경계측
Optical Lock-in Thermography System 비파괴검사
적외선 원격 온도계측 장비 계측용
I-Button Starter Kit &I-Button 계측용
디지털가열기(Hot plate) 실험용
휴대용 발전기(Inverter Gen.) 실험용
해석 및 계산용 전산시스템 해석용
적분형 소음계측기 교육용
팬들럼 시스템 교육용
회전모멘텀(자이로스코프) 교육용
스털링 엔진 교육용
스프링 매스 댐퍼 시스템 실험, 교육용
스트로브스코프 실험, 교육용

구조설계 연구실

선박 및 해양구조물의 최적구조설계를 위한 구조해석 기법 및 최적구조설계 시스템 구성을 위한 연구와 구조의 안전성 확보를 위한 평가 기법 및 안전성 평가시스템에 대한 연구를 수행한다. 또한, 선박의 대형화와 고속화 및 극한 운항환경에 부합하는 차세대 선박구조기술을 개발하고, 선박 및 해양구조물의 화재, 폭발, 충돌, 좌초 등의 각 종 해난 사고에 대한 위험성 평가 및 방지 대책에 관한 연구를 수행한다.

보유시설 및 장비

장비 용도
구조실험 장비 UTM(10톤 피로시험기)
MSC.PATRAN/NASTRAN(v.2010.1.2.) 구조해석 S/W
MESH FREE(v.1.0) 구조해석 S/W
ALTAIR HYPERMESH(v.13.0) 구조해석 S/W
ANSYS Academic Research Mechanical(v.16.0) 구조해석 S/W

전산유체역학 연구실

전산유체역학(CFD)은 최근 강력해진 컴퓨터 성능을 바탕으로 하여 선박과 해양공학 분야에 관련된 다양한 유체 운동 현상을 물리적 기반의 수치 시뮬레이션 방법으로 해석하는 연구 분야입니다. 사실, 전산유체역학은 조선해양공학은 물론 항공역학, 기계공학, 토목공학, 환경공학, 바이오공학, 전기공학, 전자공학 등 유체역학을 기반으로 하는 모든 분야에서 활발하게 연구되어 적용되는 학문입니다.
본 연구실에서는 선박 및 해양공학 분야의 비선형 자유수면 현상, 유동에 기인된 운동과 하중 및 유체 충격력과 같은 비선형 유체력을 효과적으로 해석하기 위한 전산유체역학 기법을 연구하고, 선박과 해양구조물 시스템 설계에 필요한 유체역학적 성능 평가 정보 제공을 목적으로 합니다. 또한 유체력으로 인한 구조물의 변형 현상이 동반되는 유체-구조 상호작용(fluid-structure interaction) 해석에 필요한 수치기법 확보와 해양공학 분야의 다양한 문제에 응용을 위한 준비를 하고 있습니다.

갤러리 자료

SVA potsdam 프로펠러성능 CFD시뮬레이션

SUBOFF 잠수함 프로펠러 단독 및 저항-자항 시뮬레이션

손상된 카페리 선박의 파랑중 운동 시뮬레이션

상선 프로펠러의 실선 및 모형선 프로펠러 캐비테이션 및 변동압력 수치연구

함정 방사소음 감소를 위한 에어버블 마스킹 기초연구

해양파 수치 민감도 해석을 통한 해양구조물 FPSO운동 시뮬레이션

타원형 수중익의 날개 끝 보오텍스 및 캐비테이션 CFD시뮬레이션

보유시설 및 장비

본 연구소의 기반시설로서 420 core 대형 전산장비(PC-CLUSTER)와 24 core 및 32 core workstation 2기를 설치 운용 중에 있습니다.

대형 전산장비(PC-CLUSTER)

workstation

지능형 해양시스템 연구실

Dynamic positioning system in harsh environment
얼음이 있는 해역 등 해양 환경 하중이 과도하게 작용하는 곳에서의 동적위치유지 시스템의 제어 방법에 관한 사항을 연구하고 있습니다.

– DP in ice conditions
극지에서는 얼음에 의한 영향으로 부유식 구조물이 제자리를 유지하는 것이 어렵습니다. 따라서 계류시스템과 동적위치유지시스템을 결합한 위치유지 방법을 이용하게 됩니다.

얼음의 이동이 해양구조물의 위치유지에 미치는 영향을 평가하기 위하여 여러 가지 시나리오를 구성하여 시간 영역에서의 시뮬레이션을 수행하고 있습니다.

해양시스템의 동역학 해석에 관한 상용소프트웨어인 OrcaFlex에 파이썬을 이용하여 dynamic positioning과 관련한 제어 모듈과 빙하중등의 외력이 추가로 입력될 수 있도록 모듈화 하였습니다. 이를 이용하여 해양 부유체의 위치유지 성능을 평가하는 방법을 연구하고 있습니다.

Conventional analysis
또한 전통적인 DP 성능 평가에 관한 부분도 수행하고 있습니다. DP 시스템을 장착한 부유체는 여러 가지 기준에 의해 위치 유지 성능을 평가하게 됩니다. 가장 일반적인 방법은 아래에 나타난 바와 같이 Capability plot을 작성하는 것입니다. 여러 가지 고장상황을 고려하여 어느 정도의 환경하중에 대응할 수 있는 지를 도표로 표현하는 것입니다. 본 연구실에서 수행한 AHTS (Anchor Handling Tug Supplier)에 대한 성능평가의 예가 다음과 같습니다.

Offshore drilling system
해양시추시스템의 개발과 관련한 연구를 수행하고 있습니다. 기자재의 국산화를 위해 필요한 핵심기술을 분석하고, 지원하기 위한 시스템을 개발합니다. 해양시추선의 Drill floor에 탑재되는 대형 장비들에 대해 3D 모델링을 수행하고, 각 장비간의 충돌 여부를 검사하여 운영시스템에 전달하는 시스템을 개발하고 있습니다.

시추네트워크로부터 장비의 상태를 전달받아 데이터를 처리하여 충돌을 검사하고, 그 결과를 시추제어시스템으로 전달하고 ACS Viewer에서 자체적으로 가시화하는 작업을 진행합니다.

Viewer는 Unreal 엔진을 사용하고 있습니다.

Autonomous surface vehicles
무인 수상정의 군집 제어와 관련한 사항을 연구하고 있습니다. 여러 대의 무인 선박들을 이용하여 다양한 미션을 수행할 수 있도록 플랫폼과 군집 제어 방법을 개발하고 있습니다.

한화시스템 무인수장정 군집 운용 예상도

LIG 넥스원 무인수장정 '해검'

해양시스템설계 연구실

동의대학교 해양시스템설계 연구실에서는 안정한 선박의 설계를 위한 기본 이론 및 응용 방법을 배웁니다. 선박계산이라는 교과목을 통해 선박의 안정성을 계산하는 법을 배우고, 캡스톤디자인 교과목을 통해 선박 기본설계를 수행하는 법을 배웁니다. 그리고 조선학회 주관 선박설계콘테스트에 참여하여 전국 학생들과의 경쟁을 통해 선박의 기본설계 실력을 완성합니다. 또한 선박 및 해양시스템의 설계에 도움이 되는 각종 시뮬레이션 연구를 수행하고 있습니다.

아래는 최근 수행 중인 연구 주제입니다.
– 다물체계 동역학 및 FEM을 활용한 해상크레인의 인양 해석 및 계류해석
-인공신경망을 활용한 용접 불량 검출

보다 구체적인 연구 내용은 구남국 교수 소개페이지의 논문 및 연구를 참고하시기 바랍니다.

갤러리 자료

다물체계 동역학을 활용한 해상크레인의 설치 시뮬레이션

FEM을 활용한 해상크레인의 계류해석 시뮬레이션

이미지 인식을 통한 용접부위 분석 시뮬레이션

인공신경망을 통한 용접 불량 판별 시뮬레이션