무인선 선형설계 및 유체성능해석 기법

Abstract

해양수산부 연구장비 및 인프라구축사업으로 선박해양플랜트연구소에서 주관하는 ‘다목적 지능형 무인선 국산화 개발’ 과제에서는 목표 운용사양을 만족하기 위한 플랫폼 설계를 진행하고 있다. 이전 1~3차년 과제 기간 동안 저항 및 내항성능 두 가지를 동시에 개선하는 방향으로 총 6척의 선형 설계를 진행하였다. 모든 선형은 1/6.5 축척비의 나선모형을 제작하여 수조에서의 정수 및 규칙파 중 모형시험을 수행하고 저항 및 내항성능의 정성적인 개선을 검증하였다. 5차 선형은 저항추진성능 부족, 고속 roll-yaw 불안정성이 파악된 바 있다. 5차 선형에 비해 선폭 증가, 무게중심 하강, 선저경사각 감소, 엔진 마력 증가 등이 반영된 6차 선형은 저항성능과 횡안정성은 일부 향상되었지만 최대속도를 구현하기 위해서는 여전히 추진성능이 부족하며 내항성능의 추가 개선도 요구되었다. 따라서 본 4차년도 과제 중에 새로 설계된 7차 선형은 추진성능 향상을 위하여 엔진마력을 보다 더 늘리고, 내항성능 개선을 목적으로 6차 선형에 비해 선저경사각, 길이-폭 비를 증가시켰다. 단 횡메타센터높이(GM)을 충분히 확보하고 무게중심도 가능한 낮추어 5차 선형에서 야기되었던 횡방향 불안정성을 방지하였다. 7차 선형은 나선모형 수조시험과 자유항주모형 내수면 조종시험, 국외 대형 해양공학수조의 불규칙파 중 모형시험을 수행할 계획이다. 특히 나선모형선-자유항주모형선-실선의 성능 관계에 초점을 두어 축적된 데이터를 비교, 분석하고, 고속 활주선 설계 단계에서 정도 높은 유체성능을 예측하여 이를 선형 설계에 반영할 수 있는 설계 프로세스의 정립을 시도하려고 한다.시에 개선하는 방향으로 총 6척의 선형 설계를 진행하였다. 모든 선형은 1/6.5 축척비의 나선모형을 제작하여 수조에서의 정수 및 규칙파 중 모형시험을 수행하고 저항 및 내항성능의 정성적인 개선을 검증하였다. 5차 선형은 저항추진성능 부족, 고속 roll-yaw 불안정성이 파악된 바 있다. 5차 선형에 비해 선폭 증가, 무게중심 하강, 선저경사각 감소, 엔진 마력 증가 등이 반영된 6차 선형은 저항성능과 횡안정성은 일부 향상되었지만 최대속도를 구현하기 위해서는 여전히 추진성능이 부족하며 내항성능의 추가 개선도 요구되었다. 따라서 본 4차년도 과제 중에 새로 설계된 7차 선형은 추진성능 향상을 위하여 엔진마력을 보다 더 늘리고, 내항성능 개선을 목적으로 6차 선형에 비해 선저경사각, 길이-폭 비를 증가시켰다. 단 횡메타센터높이(GM)을 충분히 확보하고 무게중심도 가능한 낮추어 5차 선형에서 야기되었던 횡방향 불안정성을 방지하였다. 7차 선형은 나선모형 수조시험과 자유항주모형 내수면 조종시험, 국외 대형 해양공학수조의 불규칙파 중 모형시험을 수행할 계획이다. 특히 나선모형선-자유항주모형선-실선의 성능 관계에 초점을 두어 축적된 데이터를 비교, 분석하고, 고속 활주선 설계 단계에서 정도 높은 유체성능을 예측하여 이를 선형 설계에 반영할 수 있는 설계 프로세스의 정립을 시도하려고 한다.