5조-결과보고서 갑갑

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5조-결과보고서 갑갑에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
2-1. 양항력 이론
2-2. 캘리브레이션
2-3. 6자유도 운동
2-4. 선박의 횡요감쇠장치
2-5. 선박의 타란?
2-6. 선박의 타의 중요성
2-7. 선박의 타의 종류
2-8. 캐비테이션 이론
2-9. 캐비테이션 영향
2-10. 캐비테이션 회피 방안
3. 실험 방법
4. 실험 결과 분석
5. 결론 및 고찰
6. 참고 문헌

본문내용

게 좌우하는 러더에 관한 기본적 지식 습득, 날개의 양항력 발생에 관한 메커니즘의 이해를 위해 다시 한번 선수 과목을 복습하여 완벽히 숙지 할 수 있었고 전산기기를 조작할시 모든 실험의 기초가 되는 Calibration에 관한 지식 및 방법 습득 또한 실험을 통하여 확실히 익힐 수 있었다. 무엇보다 실험이후 계측된 데이터를 통하여 러더의 양항을 면밀히 추정해보는 단계에서 선행 학습한 이론들을 적용하여 우리 모두 구체적 전공 지식향상에 큰 경험을 했다고 생각한다.
우리가 추정을 하며 도달한 결론은 다음과 같이 요약 할수 있다. 각도가 커지면 커질수록 양력은 점차 줄어들고 항력은 점차 늘어나는 것을 볼 수 있었다. 이에 양력이 줄어드는 이유로는 영각이 늘어날수록 유체의 흐름과 충돌이 늘어나고, 또 러더 하면에서 유체의 흐름이 러더 하면을 따라 흐르기 때문에 유효만곡도가 증가하여 러더 하면의 유체의 흐름은 보다 긴 거리를 흘러야함으로 보다 큰 압력감소 현상이 발생하기 때문이었다. 이와 같은 압력 차이에 의해 커다란 힘이 아래로 작용하여 양력이 줄어든다. 그러나 양력의 크기는 영각이 늘어남에 따라 어느정도까지는 줄어드나 영각이 한계에 달하면 급격한 양력의 변화가 나타다 양력이 0에 가까워진다. 항력이 늘어나는 이유로는 러더에 영각을 주면 유체의 흐름을 받는 표면적이 넓어지게 되고 그로 인하여 항력이 늘어나게 된다.
이와 같이 선박의 러더가 양·항력에 미치는 영향에 대해 공부하면서 실제크기의 실험의 어려움을 극복하기 위하여 모형실험을 하게 된다는 것과 이 모형실험을 실제 실험과 같게 하기 위해서 러더의 경우 실제 선박의 난류의 영향을 모형 러더에서 난류를 극대화 시키는 난류 촉진 장치라는 것이 있다는 것을 알게 되었고, 양력이라는 것이 단순이 비행기가 뜨는 원리가 아니라 선박의 타에도 영향을 미치게 된다는 것을 책이나 인터넷을 통해서만 보다가 실제 실험을 통해서 직접 볼수 있어 매우 뜻 깊었다. 특히 실속의 경우 항공기에서나 빈번히 일어 날 문제라 생각했는데 그보다 훨씬 느리다 할 수 있는 선박용 러더 주위의 유동에서도 일어날 수 있는 문제라는 사실을 알게 되어 한층 전공지식 함양에 도움이 되었다.
공학을 전공하면서 무엇보다 안타까우면서도 도전의욕이 앞서는 것은 공학에 내재한 불완전성이다. 다시 말해 공학은 이중성이 있는 학문이다. 몇 곱하기 몇에 무얼 적분하고 무얼 대입하면 그 답이 몇으로 똑떨어지는 명쾌한 학문이면서도 결국 그 기저엔 당장 인간에게 유용한 도구나 재화를 창출해내야 하는 필연성이 있어, 불가능 한 이론에서 적절한 타협점을 찾아내야 하는 이중성이 내재돼있다. 특히나 이번실험에서 아쉬운 점은 완벽한 수조환경을 만들어 줄 수 없었다는 것이다. 또한 이런저런 조건을 감안하고 개선하여 최적의 조건을 만들어 줬다 하더라도 약간의 Scale Effect 정도는 감수해야한 한다는 점도 그렇다. 실선과 같은 크기에 실제 해상과 같은 조건을 감안한 모델을 만들어 내지 않는 한 오차가 날 수 밖에 없기에 완벽한 모델링은 존재하지 않는다. 이에 현재 인간의 기술력에서보완책이 무엇인가에 몇 종류의 유체역학 관련 서적을 공부해보니 이르길, 우선 몇가지 명확한 계수 혹은 비율 등을 맞춰나가 계측하는 방법, 이후에 여러 가지 오차의 요인을 감안하는 방법은 많은 경험이 뒷받침이 되어 경험론적으로 그 원인을 파악하고 해석하는 길밖에는 없다 한다. 또한 실선에 적용할 때 오차가 될 수 있는 요인들도 아쉬움이 남는다. 우리는 애초에 가정을 세울 때 계산과정에서의 난해함을 피하고자 여러가지 외부 효과를 무시하고 값을 도출해 냈기 때문에 이 모든 요소들이 영향을 미칠 때면 항해 중 실선의 러더성능은 우리의 계산 값과는 차이를 보이게 (유동적일 수밖에 없다) 될 것이다.
이 아쉬움들은 우리 공학도가 앞으로 개척해나갈 길이 많다는 걸 반증함에 기쁨으로 남지 않나 생각한다. 건조예정의 선박이 진행하게 될 항로를 따라 해상환경을 예측하여 러더 설계에 감안을 한다던가, 컴퓨터 모델링을 강화하든 정확한 해상기상예측 프로그램을 발명하든 우리가 가야 할 Blue Ocean은 무궁무진하다. 또한 이번 실험을 준비하고 수행하며 조원 모두 아쉬움을 느꼈던 점은 시중에 조선해양공학에 특화된 서적의 양이 만족스럽지 못하다는 점이다. 아무래도 조선해양공학의 원류는 기계공학에서 출발하는 연유에 학습도중 의문이 생기면 기계공학 관련 서적에서 해당부분을 찾아내어 학습하는 경우가 종종 있었다. 조선해양공학에 특화된 서적이 있었던 경우에도 내용이 너무 짧아 이해에 많은 시간을 할애했다. 이번 실험에 적용했던 ‘항력과 양력 이론’만 해도 서적에 그 내용이 명쾌한 건 좋았으나 실험 후 계측된 데이터에 적용을 시키는 데에 난해하여 시행착오가 많았다. 배우는 학생입장에서 스스로 부족한 공부량과 전공지식을 드러내는 것 같아 부끄럽긴 하지만 데이터 분석 중, 해당서적 ‘양항력 계산‘ 부분에 딸려 있지 아니했던 ‘예시문제 하나’가 너무 간절하기만 했었다. 학생 때의 이러한 경험과 고민을 잊지 않고 전문 엔지니어의 신분이 됐을 때 조선공학의 모든 부분을 집대성하는 전문 서적을 발간하는 목표를 갖는 것도 우리에겐 큰 기쁨이 될 수 있지 않나 생각한다.
6. 참고 문헌
- 윤점동, 2006, 선박조종의 이론과 실무, 세종출판사, 부산.
- 변상경, 2002, 선박의 이해, 한국해양연구원, 대전, pp. 98-151.
- 이승건, 2004, 선박운동조종론, 부산대학교출판부, pp.61-73.
- 이창주, 2004, “Rudder생산 Data생성에 관한 연구”, 목포대학교 대학원 석사학위논문
- 김성표, 2006, “혼-타의 간극 고비테이션 침식 저감을 위한 실험적 연구”, 대한조선학회논문집, 제 43권, 제 5호, pp. 578-585.
- 임상전, 2003, 기본조선학, 대한교과서, pp.630
- 대한조선학회 선박유체역학연구회, 2009, 선박의 저항과 추진, 지성사, pp.288
- 대한조선학회, 1993, 조선해양공학개론, 동명사
- Yunus A. Cengel & John M. cimbala, 2005, 유체역학, McGraw-Hill

키워드

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