CFD/와류모델/기포동역학 복합모델을 이용한 NACA16-020 날개 끝 와류 공동의 초생속도와 유동소음 예측을 위한 수치방법론 개발

Abstract

최근 활발한 경제 성장에 교역량의 증가로 인해 해양에서 선박의 수요가 증가하고 있으나, 선박에서 발생하는 소음은 고래와 같은 포유동물이 발생시키는 해양 내 자연적인 음향신호를 교란시킴으로써 해양생태계에 악영향을 끼치고 있다. 배종우 등[1]은 선박 소음과 같이 인위적인 수중 소음은 어류의 청각이나 어체에 피해를 줄 수 있음을 보고한 바 있으며, 손호선 등[2]은 수중 소음이 남방큰돌고래와 같은 해양포유류에 끼치는 악영향을 분석하고 수중 소음 관리 제도를 제안한 바있다. 이와 관련하여 유럽연합과 미국, 아일랜드와 같은 해외 선진국들은 이미 선박에서 발생하는 수중 소음을 규제하기 위한 구체적인 지침들을 확보하여 규제 기준을 제시하고 있다. 수중소음은 군사적인 측면에서도 중요하게 다뤄지고 있으며, 잠수함과 같은 특수 목적용 무기체계는고속 운행이 가능하면서 저소음 설계를 통해 은밀성을 확보해야만 한다. 선박과 잠수함과 같은 수중운송체에서 발생하는 소음은 엔진이나 발전기에서 발생하는 기계류 소음과 프로펠러에서 발생하는 추진기 소음이 있다. 저속에서는 프로펠러에서 발생하는소음보다 기계류 소음의 영향이 더 크지만, 기계류 소음에 대한 많은 연구에 기초한 다양한 저감방법을 통하여 현재는 많이 개선되어, 상대적으로 추진기 소음이 부각되고 있으며, 특히 고속으로 운행 시 프로펠러에서 공동현상이 발생하면 추진기 소음이 폭발적으로 증가하고 있다[3]. 추진기에서 발생하는 소음은 프로펠러의 회전주파수와 날개수의 곱에 해당하는 BPF에서 발생하는 순음소음과 유입 난류와 날개의 상호작용에 인한 유입광대역소음, 날개 경계층내의 난류와 날개 뒷전의 상화작용 의해서 발생하는