KR20230140319A - 공기윤활시스템의 성능시험 방법 - Google Patents

공기윤활시스템의 성능시험 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230140319A
KR20230140319A KR1020220074024A KR20220074024A KR20230140319A KR 20230140319 A KR20230140319 A KR 20230140319A KR 1020220074024 A KR1020220074024 A KR 1020220074024A KR 20220074024 A KR20220074024 A KR 20220074024A KR 20230140319 A KR20230140319 A KR 20230140319A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lubrication system
air lubrication
data
ship
measurement section
Prior art date
Application number
KR1020220074024A
Other languages
English (en)
Inventor
김민우
양정식
손석호
최희배
류재연
윤재득
Original Assignee
에이치디현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이치디현대중공업 주식회사 filed Critical 에이치디현대중공업 주식회사
Publication of KR20230140319A publication Critical patent/KR20230140319A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/008—Subject matter not provided for in other groups of this subclass by doing functionality tests
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/38—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes
    • B63B2001/387—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes using means for producing a film of air or air bubbles over at least a significant portion of the hull surface

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활시스템의 성능시험 방법은 선박을 왕복 운항하며 운항 데이터를 계측하는 단계 및 상기 운항 데이터를 기초로 공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 운항 데이터를 계측하는 단계는, 상기 선박이 공기윤활시스템을 작동하고 있는 상태로 왕복 운항하며 상기 운항 데이터를 계측하는 단계를 포함한다.

Description

공기윤활시스템의 성능시험 방법{PERFORMANCE TEST METHOD FOR AIR LUBRICATION SYSTEM}
본 발명은 공기윤활시스템의 성능시험 방법에 관한 건이다.
국제해사기구(international environment protection committee, IMO)의 해양환경보호위원회(marine environment protection committee, MEPC)는 이산화탄소 배출량 감소 노력에 동참하기 위하여, 선박의 설계, 건조시부터 각 선박 당 이산화탄소의 배출량을 산정하고, 운항시에도 이산화탄소 배출을 감축하는 방안을 모색하도록 조치하였다. 그 조치 중 하나로 에너지효율 설계지수(energy efficiency design index, EEDI)를 조선 설계 및 건조 시에 적용하고 있다. 여기서, EEDI는 선박이 1톤의 화물을 1해리 운송할 때 배출되는 이산화탄소의 배출 질량을 의미한다. 에너지효율 설계지수는 국제해사기구에서 2013년에 발의된 것으로, 선박의 종류별, 크기 별 에너지효율 설계지수를 규정하고, 규정해 놓은 에너지효율 설계지수를 초과하지 못하도록 하고 있다. 특히, 2013년에서 2025년까지를 0 단계(phase 0)에서 3단계(phase 3)로 나누고, 각 단계별로 에너지효율 설계지수를 10% 씩 감축을 늘려가도록 요구하고 있으며, 일부 선박에 대해서는 2022년부터 에너지효율 설계지수를 30% 감축하는 3단계를 적용하기로 결정하였다.
한편, 선박의 에너지효율 설계지수를 만족시키기 위하여, 이산화탄소 저감하는 방법 중 하나로 선박의 마찰 저항을 감소시키는 공기윤활시스템(air lubrication system, ALS)이 있다. 여기서, 공기윤활시스템은 선체와 해수 사이의 마찰 저항(friction resistance)을 감소시켜 주는 방법으로서, 선박의 선저부 표면에 압축공기(compressed air)를 분사하여 선체와 해수 사이에 에어 버블(air bubble)을 통한 공기층을 형성하여 선체의 마찰 저항을 감소시키는 시스템을 말한다.
한편, 공기윤활시스템의 성능 시험을 위해서는 해상에서 선박을 운행하며 데이터를 계측하여야 한다. 특히, 공기윤활시스템은 가동 중인 상태와 가동하지 않은 상태 모두 계측하여 비교해야 하므로, 공기윤활시스템의 성능시험 방법에 따라 시운전 소요시간과 소모연료에 차이가 있을 수 있다. 따라서, 공기윤활시스템의 성능시험 방법은 최대한 짧은 운행시간으로 신뢰성 있는 데이터를 취득할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하기 위한 것으로, 소요시간과 소모연료를 최소화할 수 있는 공기윤활시스템의 성능시험 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활시스템의 성능시험 방법은 선박을 왕복 운항하며 운항 데이터를 계측하는 단계 및 상기 운항 데이터를 기초로 공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 운항 데이터를 계측하는 단계는, 상기 선박이 공기윤활시스템을 작동하고 있는 상태로 왕복 운항하며 상기 운항 데이터를 계측하는 단계를 포함한다.
상기 운항 데이터를 계측하는 단계는, 상기 선박이 공기윤활시스템을 작동하지 않은 상태로 왕복 운항하며 상기 운항 데이터를 계측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 왕복 운항하며 운항 데이터를 계측하는 단계는, 제1 계측구간에서 선박이 정상상태(steady state)에 도달할 수 있도록 어프로치 런(approach run) 하는 단계, 상기 제1 계측구간에서 상기 운항 데이터를 계측하는 단계, 상기 제1 계측구간을 왕복 운항할 수 있도록 선회(turn)하는 단계, 선회한 상기 선박이 상기 제1 계측구간에서 정상상태로 운항될 수 있도록 어프로치 런 하는 단계 및 제1 계측구간에서 상기 운항 데이터를 계측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 계측구간은, 각각 N개(N은 1 이상의 자연수)의 제2 계측구간(들)을 포함하고, 상기 선박을 왕복 운항하며 운항 데이터를 계측하는 단계는, 공기윤활시스템의 가동여부 및 상기 제2 계측구간(들)을 기준으로 계측된 운항 데이터를 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다.
공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출하는 단계는, 상기 분류된 운항 데이터를 기초로 상기 제2 계측구간 별로 각각의 공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출하는 단계를 더 포함하고, 상기 에너지 절감량은, 상기 제2 계측구간 별로 산출된 각각의 공기윤활시스템의 에너지 절감량의 평균 값으로 산출될 수 있다.
상기 에너지 절감량은, 공기윤활시스템이 작동하지 않은 상태에서 계측된 동력 대비 공기윤활시스템으로 절감된 동력의 비로 산출되며, 상기 절감된 동력은, 상기 공기윤활시스템이 작동하지 않은 상태에서 계측된 동력에서 공기윤활시스템이 작동하는 상태에서 계측된 동력을 뺀 값으로 산출될 수 있다.
상기 운항 데이터는, 선박의 속력, 선박의 추진 동력, 바람, 파도, 해수 온도 중 하나 이상의 데이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 소요시간과 소모연료를 최소화하며, 공기윤활시스템에 따른 에너지 절감량을 산출할 수 있는 선박의 공기윤활시스템 시험을 수행할 수 있다.
도 1은 선박의 공기윤활시스템을 보여주는 개념도이다.
도 2는 선박이 1회 왕복 운항하는 계측하는 과정을 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활시스템의 시험 과정을 보여주는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기윤활시스템의 시험 과정을 보여주는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기윤활시스템의 시험 과정을 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활시스템의 시험 단계를 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 선박의 공기윤활시스템을 보여주는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 공기윤활시스템(air lubrication system, ALS)은 선체의 침수 표면에 공기를 분사하여 공기층 유동을 형성시킴으로써 마찰 저항을 감소시켜 선박의 추진동력 및 연료를 절감하는 시스템이다.
공기윤활시스템의 성능시험 방법은 선박의 속도성능 시험과 같이 선박의 절대적인 성능을 측정하는 것이 아니라 공기윤활시스템의 작동 여부에 따른 에너지의 절감 정도를 측정하는 상대적인 측정 시험이다. 즉, 별도의 규정없이 공기윤활시스템을 가동한 상태와 가동하지 않은 상태의 신뢰성 있는 데이터의 계측을 필요로 하므로, 시험에 소요되는 시간과 연료를 절감하기 위하여 최적의 경로를 통해 데이터를 계측할 필요가 있다.
여기서, 공기윤활시스템의 에너지 절감량은 공기윤활시스템의 작동에 따른 동력 절감량을 산출할 수 있다. 여기서, 공기윤활시스템의 동력 절감량은 공기윤활시스템 작동을 통한 추진 동력 감소량에서 공기윤활시스템 작동 시 요구되는 컴프레서 동력을 빼는 방식으로 산출할 수 있다. 선박을 운항하면서, 공기윤활시스템을 가동한 상태로 주행한 데이터와 공기윤할시스템을 가동하지 않은 상태로 주행한 데이터를 비교하여, 공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출할 수 있다.
또한, 추진력 감소율(reduction rate of propulsion power)을 통하여, 공기윤활시스템의 성능을 확인할 수 있다. 여기서, 공기윤활시스템을 가동한 상태에서의 추진동력을 'Pon', 가동하지 않은 상태에서의 추진동력을 'Poff'라고 했을 때, 추진동력 감소율(reduction rate of propulsion power)은 (1-Pon/Poff)*100(%)으로 산출할 수 있다.
한편, 선박의 속도성능 시험과 마찬가지로 공기윤활시스템의 시험 또한 파고, 해류, 지형, 바람, 해수 온도 등 환경의 영향을 많이 받으므로, 공기윤활시스템의 시험을 통해 취득한 데이터는 ISO 15016:2015 or ITTC 7.5-04-01-01.1에 따라 환경 보정을 수행할 수 있다.
도 2는 선박이 1회 왕복 운항하는 계측하는 과정을 보여주는 개념도이다.
선박은 질량이 매우 크므로 운항을 개시하거나 선회(turning)하는 경우 등 선박의 움직임이 변화하는 경우에는, 소정의 시간 이후에 비로소 일정한 속도, 출력 등의 정상상태(steady state)로 운항할 수 있고, 정확한 시험을 위해서는 정상상태로 운항 중인 상태에서 계측이 이루어져야 한다. 따라서, 선박의 시험 운항을 개시하는 경우 또는 왕복 운항을 위하여 선회하는 경우에 있어서, 선박의 속도, 출력 등을 계측하는 계측구간 돌입하기 전에는 어프로치 런(approach run)을 통하여 선박을 정상상태(steady state)로 운항하게 할 수 있다. 여기서, 선박의 선회방법은 180°턴, 윌리엄스 턴(Williamson turn), 샤를로 턴(scharnov turn), 또는 싱글 턴(single turn) 등 다양한 선회방법이 적용될 수 있다.
또한, 선박은 선회를 통하여 동일한 계측구간을 왕복 운항하며 운항데이터를 계측할 수 있다. 이를 통하여, 동일한 구간에서 계측 데이터를 획득할 수 있고, 동일한 구간에서 획득한 계측 데이터의 평균 값을 비교함으로써, 지형, 해류, 해수 온도 등의 외부 환경의 영향을 줄일 수 있다. 여기서, 계측하는 데이터는 선박의 속도, 추진동력 및 바람, 파도, 해수 온도 등의 외부환경 상태 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 계측된 선박의 속도 및 추진동력은 ISO 15016:2015 or ITTC 7.5-04-01-01.1에 기초하여 보정될 수 있다.
계측구간은 하나의 계측구간으로 구성될 수도 있고, 후술되는 도 3에 예시적으로 도시된 것과 같이, 적어도 둘 이상의 작은 계측구간으로 구성될 수 있다. 여기서, 복수 개의 작은 계측구간들을 제2 계측구간이라고 하고, 제2 계측구간의 집합으로 구성된 계측구간을 제1 계측구간이라고 할 수 있다. 한편, 제1 계측구간은 하나의 계측구간으로 구성되거나, 제2 계측구간들이 집합된 구간일 수 있다. 또한, 선박은 제1 계측구간 또는 제2 계측구간을 왕복 운항하며 해당 계측구간에서의 운항데이터를 계측할 수 있다. 또한, 해당 계측구간에서 계측된 데이터들의 평균 값을 해당 계측 구간의 운항 데이터 값으로 할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 계측구간으로 구성된 제1 계측구간을 운항하며 측정된 변화하는 속력 데이터의 평균 값을 제1 계측구간의 속력 값으로 출력할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 제2 계측구간 중 1 내지 n 계측구간들의 동력 값은 각각의 계측구간을 운항하며 계측된 동력 값의 평균 값으로 할 수 있다. 즉, 제2 계측구간 중 1 계측구간에서 계측된 평균 동력 값을 1 계측구간의 동력 값으로 할 수 있으며, 제2 계측구간 중 n 계측구간에서 계측된 평균 동력 값을 n 계측구간의 동력 값으로 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활시스템의 시험 과정을 보여주는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 선박은 2회 왕복 운항하며, 총 4개의 제1 계측구간을 포함할 수 있다. 또한, 정상상태에서 운항 중인 선박의 데이터를 계측하기 위하여, 각 제1 계측구간 이전에는 소정의 시간 동안 선박을 정상상태(steady state)에서 운항하도록 하는 어프로치 런(approach run)을 포함한다. 여기서, 어프로치 런에 소요되는 시간은 20분 내지 30분일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 선박이 운항 상태에 따라 다양한 시간이 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 선박의 공기윤활시스템의 성능시험은 공기윤활시스템의 작동여부에 따른 에너지 절감 정도를 측정하는 상대적인 측정 시험이므로, 공기윤활시스템의 작동 상태 및 작동하지 않은 상태에서 계측한 데이터를 비교하여 공기윤활시스템의 성능을 결정할 수 있다. 즉, 도 3을 참조하면, 공기윤활시스템을 작동하지 않은 상태에서 왕복 1회 운항하며 2개의 제1 계측구간을 통하여 데이터를 계측하고, 공기윤활시스템을 작동한 상태에서 왕복 1회 운항하며 2개의 제1 계측구간을 통하여 데이터를 계측할 수 있다.
여기서, 제1 계측구간은 복수 개의 제2 계측구간을 포함할 수 있다. 제1 계측구간을 복수 개의 제2 계측구간으로 나누어 계측하는 경우, 보다 많은 구간에 대한 데이터를 획득할 수 있고, 제1 계측구간 대비 짧은 구간에서 계측하게 되어 외부 환경의 영향을 줄일 수 있다. 여기서, 제2 계측구간은 선박이 10분 운항하며 계측하는 구간일 수 있으나, 10분에 한정되지 않고 다양한 시간이 적용될 수 있다. 또한, 선박이 왕복 운행하며 동일한 계측구간에서 계측하게 되므로, 제2 계측구간은 왕복 운행하는 경우에 계측구간 별 운항 방향만 서로 다른 2개의 데이터를 획득할 수 있다. 즉, 하나의 제2 계측구간에서는 공기윤활시스템을 가동하지 않은 상태에서 왕복 운항하며 측정된 2개의 데이터와, 공기윤활시스템을 가동한 상태에서 왕복 운항하며 측정된 2개의 데이터, 총 4개의 데이터가 계측될 수 있다. 여기서, 공기윤활시스템을 가동하지 않은 상태에서 왕복 운항하며 측정된 2개의 데이터의 평균 값과, 공기윤활시스템을 가동한 상태에서 왕복 운항하며 측정된 2개의 데이터의 평균 값을 산출할 수 있고, 공기윤활시스템을 가동 여부에 따른 데이터의 평균 값을 이용하여, 제2 계측구간 별 각각의 공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출할 수 있다.
다시 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 선박의 공기윤활시스템의 시험은 먼저 공기윤활시스템을 가동하지 않은 상태로 운항하며, 1 내지 n 계측구간에서 계측한 후 선회할 수 있다. 선회한 선박은 동일한 구간을 회항하며 1'내지 n'의 계측구간에서 계측할 수 있다. 즉, 선박은 공기윤활시스템을 가동하지 않은 상태로 동일한 구간을 왕복하며 계측 데이터를 획득할 수 있다. 선박은 다시 선회하여 공기윤활시스템을 가동한 상태에서 동일한 구간을 운항하며 1'' 내지 n''의 계측구간에서 계측할 수 있고, 선박은 다시 선회하여 1''' 내지 n'''의 계측구간에서 계측할 수 있다. 다시 말하면, 제2 계측구간 1, 1', 1'' 및 1'''들은 항로 상 동일한 구간에 위치하는 계측구간일 수 있다.
제2 계측구간 1, 1', 1'' 및 1'''들은 상호 대응되는 구간에서 계측한 데이터를 추출할 수 있고, 공기윤활시스템의 가동여부 별로 대응되는 구간의 평균값을 산출할 수 있다. 즉, 공기윤활시스템이 가동되지 않은 상태에서 1 및 1'에서 계측된 데이터 값을 기초로 해당 계측구간의 평균 값을 계산할 수 있다. 마찬가지로, 공기윤활시스템이 가동되지 않은 상태에서 나머지 구간에 대해 n 및 n' 계측구간까지 해당구간의 평균 값을 계산할 수 있다. 또한, 공기윤활시스템이 가동된 상태에서 1'' 및 1'''에서 계측된 데이터 값을 기초로 해당 계측구간의 평균 값을 계산할 수 있다. 마찬가지로, 공기윤활시스템이 가동된 상태에서 나머지 구간에 대해 n'' 및 n''' 계측구간까지 해당구간의 평균 값을 계산할 수 있다. 이를 통해서, 공기윤활시스템의 가동여부 별로 각 계측구간에 대한 계측 평균 값을 산출할 수 있다.
다음으로, 각 구간 별로 공기윤활시스템의 가동여부에 따른 에너지 절감량을 산출할 수 있다. 공기윤활시스템의 가동여부에 따른 각 구간의 계측 데이터의 평균 값을 토대로 각 구간별 공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출할 수 있다. 각 구간별 산출된 에너지 절감량을 토대로 전체구간에 대한 에너지 절감량의 평균을 산출하여, 공기윤활시스템의 가동여부에 따른 에너지 절감량을 산출할 수 있다. 왕복 시험을 통하여 동일한 계측구간에서 계측 데이터를 추출하고, 공기윤활시스템의 가동여부에 따라 각 구간 별 계측 데이터의 평균 값을 산출하고, 산출된 평균 값을 기초로 각 구간 별로 공기윤활시스템의 가동여부에 따른 에너지 절감량을 산출할 수 있다. 끝으로, 각 구간별로 산출된 에너지 절감량의 평균을 통하여 전체 구간의 에너지 절감량을 산출할 수 있다.
여기서, 공기윤활시스템의 가동여부에 따른 에너지 절감량은 공기윤활시스템 작동을 통한 추진 동력 감소량에서 공기윤활시스템 작동 시 요구되는 컴프레서 동력을 빼는 방식으로 산출할 수 있다. 또한, 공기윤활시스템을 가동한 상태에서의 추진동력(Pon)과 가동하지 않은 상태에서의 추진동력(Poff)을 기초로 산출된 추진동력 감소율((1-Pon/Poff)*100(%))을 산출하여 공기윤활시스템의 가동여부에 따른 에너지 절감량을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기윤활시스템의 시험 과정을 보여주는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 공기윤활시스템의 시험은 공기윤활시스템을 작동시킨 상태에서 왕복 운항하며 계측할 수 있다. 이때, 공기윤활시스템을 작동시킨 상태에서의 시험은 선박의 EEDI(energy efficiency design index)의 속력-출력 시험과 동일한 궤적과 동일한 시간대에서 수행 하여야만 한다. 즉, 공기윤활시스템을 작동시키지 않은 상태에서의 계측 데이터는 선박의 시험 시 필수적으로 수행하는 EEDI의 속력-출력 시험에서 추출할 수 있다. 이 경우, 공기윤활시스템을 가동하지 않은 상태에서 계측하는 단계를 생략할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기윤활시스템의 시험 과정을 보여주는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기윤활시스템의 시험은 선회하는 과정이 없이 진행될 수 있다. 선박은 선회 없이 운항하며, 공기윤활시스템을 껐다 켰다를 반복하며 계측구간 별로 운항 데이터를 취합할 수 있다. 한편, 공기윤활시스템의 가동여부가 변경되는 시점에서 선박이 다시 정상상태에서 운항될 수 있도록 소정의 시간동안 어프로치 런을 하는 구간을 포함할 수 있다. 도 5에 예시된 시험 방법은 일반적으로 도 3 내지 도 4에 예시된 방법에 비하여 장시간의 계측구간을 가지는 운항을 통해 공기윤활시스템의 가동여부에 따른 동력 절감량을 산출하는 경우에 이용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활시스템의 시험 단계를 보여주는 흐름도이다.
공기윤활시스템의 성능시험 방법은 계측구간별로 데이터를 계측할 수 있다(S101). 데이터를 계측한 후에는 공기윤활시스템 작동여부 별로 계측구간의 평균값을 산출할 수 있다(S102). 다시 도 3을 참조하면, 1 내지 n의 계측구간의 계측 데이터와 1' 내지 n'의 계측구간의 계측 데이터의 평균을 산출하여 공기윤활시스템을 가동하지 않은 상태에서의 계측구간 별 평균 값을 산출할 수 있다. 보다 상세하게는, 서로 대응되는 계측구간의 평균 값을 산출할 수 있다. 즉, 서로 대응되는 계측구간 n과 n'의 계측 데이터의 평균 값을 산출할 수 있다. 또한, 1'' 내지 n''의 계측구간의 계측 데이터와 1''' 내지 n'''의 계측구간의 계측 데이터의 평균을 산출하여 공기윤활시스템을 가동한 상태에서의 계측구간 별 평균 값을 산출할 수 있다. 보다 상세하게는, 서로 대응되는 계측구간의 평균 값을 산출할 수 있다. 즉, 서로 대응되는 계측구간 n''과 n'''의 계측 데이터의 평균 값을 산출할 수 있다. 공기윤활시스템 작동여부 별로 계측구간의 평균값을 비교하여, 각 계측구간 별로 공기윤활시스템의 성능에 따른 절감에너지를 산출할 수 있다(S103). 여기서, 공기윤활시스템의 절감에너지는 공기윤활시스템을 가동한 상태에서의 추진동력(Pon)과 가동하지 않은 상태에서의 추진동력(Poff)을 기초로 산출된 추진동력 감소율((1-Pon/Poff)*100(%))을 산출하여 확인할 수 있다. 각 계측구간 별로 산출된 절감에너지의 평균을 계산하여 공기윤활시스템의 성능을 확인할 수 있다(S104).
추진동력 감소율을 이용하여 절감에너지를 산출하는 방법을 예로 공기윤활시스템의 성능시험의 S103 및 S104 단계를 보다 상세하게 설명한다. 공기윤활시스템이 작동하지 않은 상태의 계측구간 n과 n'의 계측 데이터의 평균 값과 공기윤활시스템이 작동하는 상태에서의 계측구간 n''과 n'''의 계측 데이터의 평균 값을 기초로, 각각의 구간별 추진동력 감소율을 산출할 수 있다. 보다 상세하게는, 공기윤활시스템이 작동하지 않은 상태의 계측구간 n과 n'에서 계측한 평균 추진동력(Poff)과 공기윤활시스템이 작동하는 상태에서의 계측구간 n''과 n'''에서 계측한 평균 추진동력(Pon)을 산출한 후, (1-Pon/Poff)*100(%)의 식을 이용하여 해당구간의 추진동력 감소율을 산출할 수 있다. 상기와 같은 방식으로, 1 내지 n의 계측구간에 대응되는 모든 계측구간에 대해서 추진동력 감소율을 산출할 수 있고, 각각의 계측구간의 추진동력 감소율의 평균 값을 산출하여 공기윤활시스템의 성능을 확인할 수 있다.
여기서, 공기윤활시스템의 성능시험은 선박의 속도 조건을 변화시키며 S101 내지 S104의 단계의 시험을 수행할 수도 있고, 하나의 속도 조건에서만 S101 내지 S104의 단계의 시험을 수행할 수도 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 선박을 왕복 운항하며 운항 데이터를 계측하는 단계; 및
    상기 운항 데이터를 기초로 공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 운항 데이터를 계측하는 단계는,
    상기 선박이 공기윤활시스템을 작동하고 있는 상태로 왕복 운항하며 상기 운항 데이터를 계측하는 단계를 포함하는,
    공기윤활시스템의 성능시험 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운항 데이터를 계측하는 단계는,
    상기 선박이 공기윤활시스템을 작동하지 않은 상태로 왕복 운항하며 상기 운항 데이터를 계측하는 단계를 더 포함하는,
    공기윤활시스템의 성능시험 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 왕복 운항하며 운항 데이터를 계측하는 단계는,
    제1 계측구간에서 선박이 정상상태(steady state)에 도달할 수 있도록 어프로치 런(approach run) 하는 단계;
    상기 제1 계측구간에서 상기 운항 데이터를 계측하는 단계;
    상기 제1 계측구간을 왕복 운항할 수 있도록 선회(turn)하는 단계;
    선회한 상기 선박이 상기 제1 계측구간에서 정상상태로 운항될 수 있도록 어프로치 런 하는 단계; 및
    상기 제1 계측구간에서 상기 운항 데이터를 계측하는 단계를 더 포함하는,
    공기윤활시스템의 성능시험 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 계측구간은,
    각각 N개(N은 1 이상의 자연수)의 제2 계측구간(들)을 포함하고,
    상기 선박을 왕복 운항하며 운항 데이터를 계측하는 단계는,
    공기윤활시스템의 가동여부 및 상기 제2 계측구간(들)을 기준으로 계측된 운항 데이터를 분류하는 단계를 더 포함하는,
    공기윤활시스템의 성능시험 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출하는 단계는,
    상기 분류된 운항 데이터를 기초로 상기 제2 계측구간 별로 각각의 공기윤활시스템의 에너지 절감량을 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 에너지 절감량은,
    상기 제2 계측구간 별로 산출된 공기윤활시스템의 에너지 절감량의 평균 값으로 산출되는,
    공기윤활시스템의 성능시험 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 절감량은,
    공기윤활시스템이 작동하지 않은 상태에서 계측된 동력 대비 공기윤활시스템으로 절감된 동력의 비로 산출되며,
    상기 절감된 동력은,
    상기 공기윤활시스템이 작동하지 않은 상태에서 계측된 동력에서 공기윤활시스템이 작동하는 상태에서 계측된 동력을 뺀 값으로 산출되는,
    공기윤활시스템의 성능시험 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 운항 데이터는,
    상기 선박의 속력, 상기 선박의 추진 동력, 바람, 파도, 해수 온도 중 하나 이상의 데이터를 포함하는,
    공기윤활시스템의 성능시험 방법.
KR1020220074024A 2022-03-29 2022-06-17 공기윤활시스템의 성능시험 방법 KR20230140319A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220039222 2022-03-29
KR20220039222 2022-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230140319A true KR20230140319A (ko) 2023-10-06

Family

ID=88296447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220074024A KR20230140319A (ko) 2022-03-29 2022-06-17 공기윤활시스템의 성능시험 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230140319A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A Three-Dimensional Dijkstra's algorithm for multi-objective ship voyage optimization
Prpić-Oršić et al. The influence of route choice and operating conditions on fuel consumption and CO 2 emission of ships
Sun et al. Analysis of the operational energy efficiency for inland river ships
EP3330171B1 (en) Apparatus for predicting a power consumption of a maritime vessel
JP5312425B2 (ja) 船舶運航支援システム
Tsujimoto et al. Development of a calculation method for fuel consumption of ships in actual seas with performance evaluation
Umeda Current status of second generation intact stability criteria development and some recent efforts
JP2016133992A (ja) 船舶の経年変化推定方法、船舶の経年変化推定システム、最適航路計算システム、及び船舶の運航支援システム
Prpić-Oršić et al. Influence of ship routes on fuel consumption and CO2 emission
Wang et al. Benchmark study of five optimization algorithms for weather routing
Tsujimoto et al. Development of a ship performance simulator in actual seas
KR102421464B1 (ko) 선박 에너지 효율 지표를 산출하는 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
CN111025413A (zh) 一种基于无人平台的海洋重力带状测量方法
Coraddu et al. Integration of seakeeping and powering computational techniques with meteo-marine forecasting data for in-service ship energy assessment
KR102109571B1 (ko) 선박의 최적항로 도출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
Tsujimoto et al. On a calculation of decrease of ship speed in actual seas
KR20200009504A (ko) 선박의 에너지 효율 운항 지표 산출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR20200011125A (ko) 환경 하중을 고려한 선박의 속도 증감량 도출 시스템 및 방법과, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR20230140319A (ko) 공기윤활시스템의 성능시험 방법
Feng et al. The influence of wave surge force on surf-riding/broaching vulnerability criteria check
Shaw et al. The strategy of energy saving for smart shipping
KR20200002524A (ko) 선박의 시마진 도출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
Eskild Development of a method for weather routing of ships
Avgouleas et al. Fuel-efficient ship routing
Kano et al. A study on estimation methodology of GHG emission from vessels by using energy efficiency index and time series monitoring data