전진하는 KCS 선박의 파랑표류력 및 선회성능 평가

Abstract

최근 국제해사기구의 황천 중 최소추진마력에 대한 가이드라인이 제안되고 난 이후 선박의 부가저항 및 파랑 중 조종성능에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 전진하는 KCS 선박의 파랑표류력을 추정하기 위해 모형시험 및 수치해석을수행하였으며, 이를 활용하여 파랑 중 선회성능을 수치적인 방법으로 확인하였다. 파랑표류력 계측 실험은 선박해양플랜트연구소 해양공학수조에서 이루어 졌으며, 다양한 파향, 파장 조건에서 실험을 수행하여 수평면 방향의 파랑표류력을 계측하였다. 수치해석에서는 랜킨패널법 기반의 주파수영역 운동해석 프로그램, SWAN1을 사용하여 파랑표류력을 계산하였으며, 모형시험 결과와 비교하여 정도를 확인하였다. 이렇게 모형시험 및 수치해석을 통해 도출된 다양한 속도, 파장, 파향 조건에서의 파랑표류력을 사용하여 파랑 중 조종성능을 평가하였다. KCS 선형의 경우 횡동요 복원력이 매우 작으며, 장파 영역에서 선회하는 경우 선미파 영역에서 parametric roll이 발생한다. 이를 수치적으로 모사하기 위해서 메모리 효과를 적용한 시간영역 시뮬레이션을 도입하였으며, 비선형 Froude-Krylov 힘과 비선형 복원력을 도입하여 선박 형상의 비선형성을 고려하였다. 이를 통해서 parametric roll을 포함한 파랑 중 선회 시뮬레이션을 수행하였다.