• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.1045-1053
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• 2013

플레저 보트나 요트는 FRP나 알루미늄으로 제작되고 있으나 FRP는 해양환경오염으로, 알루미늄은 낮은 가격 경쟁력으로 인하여 해당 제품의 시장 지배력이 약화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 선체를 폴리에틸렌으로 제작하여 일본소형선박검사사무규정세칙에서 제안하고 있는 소형선체에 대한 구조 안전성 평가 방법을 통하여 폴리에틸렌 선체의 구조 안전성을 확인한 결과, 폴리에틸렌 보트가 FRP 보트보다 매우 높은 구조 안전성을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.531-542
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• 2017

강선이나 강화플라스틱선 등의 선박 재료는 선박안전법에 규정된 규격재료를 사용하는 경우로서 판두께 측정시험이나 종굽힘강도시험을 통하여 제작 선체의 구조 안전성을 쉽게 확인할 수 있다. 한편, 염가의 폴리에틸렌 등과 같은 비규격재료를 선체 전장이 짧은 플레저 보트의 선체로 사용하는 경우 역학적 특성을 파악하기 쉬워 선체 설계를 수행하기에 매우 유리하고, 대량 생산 시스템을 갖추는 경우 제작 비용이 낮아 해당 제품의 가격 경쟁력을 가질 수 있다. 그러나 폴리에틸렌 선체의 경우 비규격재료를 사용함에 따라 기존의 소형선체에 대한 종굽힘강도시험을 이용하여 선체의 구조 안전성을 평가할 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 플레저 보트의 낙하시험 표준절차인 플레저 보트 검사 기준과 ISO 12215-5를 기초로 폴리에틸렌 선체에 대한 낙하시험을 수행한 후 이것을 기초로 정적구조해석을 수행하여 비규격재료로 개발된 선체의 구조 안전성을 확인함으로서 플레저 보트 검사 기준과 ISO 12215-5의 낙하시험방법이 선체 구조설계에 이용될 수 있음을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.2559-2565
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• 2013

2000년 이후 FRP 보트 선체 제작에 대한 국제적 법적 규제가 강화되고 있다. 본 연구에서는 보트 선체 재료로 폴리에틸렌을 제안하였다. 폴리에틸렌은 저융점 재료로서 보트가 야외에 장기간 노출되는 경우 심각한 열피로를 받을 수 있다. 고밀도 폴리에틸렌 보트 선체에 대한 열적 내구성을 실험적으로 평가하기 위하여 삼점굽힘하중조건하에서 변형률 게이지를 이용하여 열응력을 측정한 뒤 열응력 데이터를 기초로 통계학적으로 열피로 손상을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권10호
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• pp.4726-4732
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• 2013

플레저 보트 선체는 주로 비강도가 큰 FRP로 제작되고 있으나 2000년대에 들어오면서 FRP 선체에 대한 환경오염 및 해양안전에 관한 법적 규제가 강화되고 있어 FRP가 선체재료로서의 활용도가 감소되고 있다. 폴리에틸렌 선체는 FRP 선체의 단점을 보완하면서 가격도 염가여서 차세대 플레저 보트 선체 재료로 거론되고 있다. 개발 폴리에틸렌 보트의 최종 선형은 개발 보트를 둘러싸고 있는 설계 환경과 개념을 분석한 결과 도시적 이미지의 샤프한 선형이었다. 또한, 선형 설계에 필요한 외형 주요 치수는 기존의 실적선을 기초로 결정한 결과, 전장 5.9m, 빔 2.3m, 형심 1.3m 흘수 0.6m이었다. 개발 보트에 대한 선형 디자인한 후 Orca 3D로 엔진 출력을 예측한 결과 개발 보트는 최대속도 30노트에 대하여는 60kW의 엔진이 필요하다. 한편, 활주상태에서 최소 총저항을 나타내는 엔진출력은 28.5kW이고 선속은 19노트로서 설계속도 25노트보다 낮은 속도에서 운전되어져야 보트를 경제적으로 운영할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8447-8454
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• 2015

레저 보트 선체의 구조설계규격과 재료는 ISO 12215-5에 규정되어 있으며 선체 전장이 2.5m이상 24m미만이면서 선체재료가 강, 알루미늄, FRP등에 대해서만 적용할 수 있다. 따라서 선체 전장이 2.5m이하이거나 선체 재료가 ISO 12215-5의 규정 재료이외인 레저 보트인 경우 ISO 12215-5의 구조설계규격을 적용시킬 수 없고 ISO 12215-5의 부속서에 규정된 낙하시험만으로 구조 신뢰성을 확보할 수 있다. 그러나 선체낙하시험은 제작된 선체에 대하여 적용하는 것은 가능하나 선체를 구조설계단계에서 적용하는 것은 상당한 설계 및 시험 비용등을 초래하므로 현장 적용성이 떨어진다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여 일본 소형 선박 검사 사무 규정 세칙에서 제안하고 있는 선체의 종굽힘강도시험규격을 폴리에틸렌 보트 선체의 구조 설계에 응용하여 ISO 12215-5의 비선급표준재료로 제작된 폴리에틸렌 보트의 종굽힘강도시험규격의 허용 설계 변위 기준을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.47-54
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• 2014

선체 내구성은 기존 선급 규격에 의하여 구조 치수를 결정한 후 이러한 치수의 선체구조에 대하여 스펙트랄과 결정론적 및 간이 방법에 의하여 평가되고 있다. 이러한 방법은 선체재료를 선급 규격에서 제안하고 있는 재료로 구성하는 경우에는 적용할 수 있으나 선체 재료를 신소재로 구성하는 경우에는 적용할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 폴리에틸렌 보트 선체에 대한 피로 손상을 평가하기 위하여 선체에 부하되는 단기간 선체 가속도를 직접 측정하고 이러한 데이터를 기초로 구조설계와 피로수명평가방법이 확립되지 못한 소형 선박의 선체 내구성을 선형누적손상 법칙으로 평가하는 방법을 제안하였다. 개발된 폴리에틸렌 보트의 경우 최대 가속도 상태에서 보트에 부하되는 최대 Von-Mises 응력은 1.8MPa로서 $1{\times}10^9$ 사이클 피로강도 5.9MPa 아래에 있고 유한피로수명개념을 적용한 폴리에틸렌 보트의 내구수명은 415년으로 평가되어져 거의 무한수명을 가지고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1551-1561
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• 2012

플레저 선박은 주로 FRP(Fiber reinforced plastic)를 주재료로 제작되고 있으나 2000년대에 들어오면서 FRP 선체에 대한 환경오염 및 해양안전에 관한 법규 규제가 강화되고 있다. 즉, FRP는 재활용이 불가능하며 폐기시 자연에서 분해되는 데 100년이상 걸리는 매우 반환경적 특성을 가지고 있다. 일반 선체 재료로서는 강, 알루미늄, FRP를 제안하고 있으며 이에 따른 구조설계규격 및 재료설계강도를 제안하고 있다. 그러나 소형 선박에 적합한 염가 재료에 대한 연구는 전혀 진행되지 않고 있으며 단지 소형조선산 업계에서 카누나 카약 선체를 폴리에틸렌을 이용하여 제작하여 판매하고 있다. 따라서 본 연구에서는 고 밀도 폴리에틸렌을 이용하여 보트를 설계 및 제작하기 위하여 실적선을 기초로 선체의 선형을 완성한 뒤 ISO 12215-5의 소형 선체에 대한 구조설계기준을 적용하여 선체 치수를 결정하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.309-316
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• 2011

일반적으로 카누는 목재나 FRP 등으로 제작된다. 그러나 소비자들은 기존의 재료에 비하여 염가이면서 친환경 재료를 선호한다. 특히, 선진국에서는 일부 선박에 대하여 FRP 선체 제조를 금지하는 법안을 발표하고 이에 따른 국제협약을 제정하였다. 폴리에틸렌은 식료품 용기나 의료용 용기로 널리 사용되는 재료로서 리사이클 가능한 재료이다. 본 연구에서는 카누 선체 재료로 폴리에틸렌으로 선정하였으며 선형설계는 상용 선형 설계 프로그램인 3D Boat Design을 이용하여 수행하였다. 카누 구조하중은 우선 ANSYS CFX R12.1을 이용하여 선체에 작용되는 압력 분포를 구하고 이것을 ANSYS WORKBENCH R12.1로 넘겨 선체 압력 하중과 패들러 하중을 동시에 고려하였다. 카누 각 치수를 설계변수화하여 응력과 무게를 최소화하는 최적화 과정을 반응표면방법과 만족도 함수를 이용하여 수행하였다. 개발된 카누는 운항시험에서 직진성이나 안정성은 우수하나 운반성과 선회성 및 속도는 보통인 것으로 판단된다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권6_3호
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• pp.1279-1288
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• 2023

Recently, domestic leisure boats have been actively researching eco-friendly product development to enter the global market. Since the hulls of existing leisure boats are mainly made of fiber reinforced plastic (FRP) or aluminum, design techniques for securing structural safety by applying related materials have been mainly studied. In this study, an initial structural design safety assessment of a trimaran pontoon leisure boat with a modular hull structure and eco-friendly high-density polyethylene (HDPE) material was conducted, and sensitivity evaluation and optimization analysis for lightweight design were performed. The initial structural design safety assessment was carried out by creating a finite element analysis model and applying the loading conditions specified in the ship classification regulation to check whether the specified allowable stresses are satisfied. For the sensitivity evaluation, the influence of stress and weight of each hull structural member was evaluated using the orthogonal array design of experiments method, and an approximate model based on the response surface method was generated using the results of the design of experiments. The optimization analysis set the thickness of the hull structural members as the design variable and considered the optimal design formulation to minimize the weight while satisfying the allowable stress. The algorithm of the optimization analysis applied the Gradient-population Based Optimizer (GBO) to improve the accuracy of the optimal solution convergence while reducing the numerical cost. Through this study, the optimal design of a newly developed eco-friendly trimaran pontoon leisure boat with a weight reduction of 10% was presented.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권1호
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• pp.38-47
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• 2023

According to the government policy of environmental regulations, interest of ship, which made with High-Density Polyethylene (HDPE) as a low-carbon and eco-friendly material, is growing as a substitute for the existing fishery boat hull materials such as FRP, aluminum, steel etc. However, regulations related to the production of HDPE ship are still quite incomplete. Even there are no regulations related to structural analysis. Therefore, in this study, structural analysis is carried out by applying different design loads for each international classification for 38ft class HDPE power boats, and the results are compared and analyzed. According to this study, although there is a correlation between the based pressure value and the analysis result value of each class regulation, it is not necessarily proportional. Also, This analysis result shows a difference not only depending on the size of design load, but also application range of the load, the pressure adjustment factor and section shape. However, the occurrence point and trend of the maximum stress values were quite consistent. It is hoped that the results of this study will be used when establishing HDPE ship structure analysis procedures and standards in the future.