A Study on the Appendages Optimization of a High Speed Semi-Planing Monohull using DOE

고속선은 선체 중량을 지지하는 방식에 따라 단동선, 다동선, 수중익선, 공기 부양선 및 위그선 등이 있으나 경제성, 보편성, 운 용성 등의 장점으로 인해 단동선이 가장 많이 건조되고 있다 (Lee, et al., 2010; Seo, et al., 2005). 단동선은 운용되는 속력 범위에 따 라 배수량형 선형(displacement hull), 반활주형 선형(semi-planing hull)과 활주형 선형(planing hull))으로 구분할 수 있다. 이들은 각 각 고유의 성능 특성을 가지고 있지만, 일반적으로 고속 운항 영 역에서 과도한 선미트림, 선수에서의 물보라 발생 및 선저부의 압 력 불균일에 기인한 속력 저하 등의 공통적인 특성을 보인다. 이 를 개선하기 위해 선형개발과 함께 부가물에 대한 많은 연구가 지 속적으로 수행되어 선미쐐기(stern wedge), 수직쐐기(vertical wedge), 물보라억제장치(spray strip), 선미판(stern flap), 핀 스케 그(fin skeg) 등이 개발되었으며, 그 종류와 형상에 따라 항주시 트림을 1~3°이상 개선시키고, 저항은 3~10% 정도 감소시키는 것으로 보고되고 있다 (Seo, et al., 2005). Karafiath and Fisher (1987)는 프리깃과 구축함에서의 선미쐐 기가 미치는 저항과 트림 및 연료 소비량 감소에 대해 쐐기 크기 별로 속장비(velocity-length ratio)에 따라 체계적으로 연구하였 으며, Muller-Graf (1991)는 둥근 빌지(round bilge) 선체에 부착 된 물보라억제장치의 위치에 따른 각종 성능변화에 대한 연구를 수행하였다. Seo, et al. (2005)는 60M급 반활주형 단동선형에 6 종의 선미쐐기와 2종의 물보라억제장치의 최적 조합에 대한 연구 를 수행하였으며, Lee, et al. (2010)은 선미쐐기와 물보라억제장 치의 형상, 크기 및 설치 위치의 최적 설계를 수반한 반활주선의 선형 설계 과정을 소개하고 모형시험을 통해 검증하였다. Park, et al. (2011)은 워터제트 추진 고속선의 선수미부 부가물이 침로 안정성 개선에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 일반적으로 최적의 부가물 조합을 찾기 위해서는 모든 경우의 수를 실험하는 완전요인실험(full factorial test)이 적용되어야 하 지만, 형상별/위치별/속력별로 수백가지의 실험을 동시에 수행해 야 하는 완전요인실험은 모형시험 비용 과다 발생, 실험 일정 장 기화 등으로 인해 현실적으로 어렵다. pISSN:1225-1143, Vol. 51, No. 3, pp. 184-192, June 2014