함선의 포메이션 패턴에 따른 항적 이미지 분석을 통한 파저항 연구

최영두¹ ; 김세라²^{, *}

1해군 소령/해군사관학교 전자제어공학과 조교수
2해군사관학교 기초과학과 부교수

On Wave Resistances According to Ship-wake Images from Formation Patterns of Vessels

Youngdoo Choi¹ ; Sera Kim²^{, *}

1LCDR, ROK Navy/Assistant Professor, Dept. of Electronics and Control Engineering, Republic of Korea Naval Academy
2Associate professor, Dept. of Natural Science, Republic of Korea

Correspondence to: ^*Sera Kim Dept. of Natural Science, Republic of Korea Naval Academy 1 Jungwon-ro, Jinhae-gu, Changwon-si, Gyungsangnam-do, 51704, Republic of Korea Tel: +82-55-907-5234 E-mail: srkim85@gmail.com

초록

본 논문은 여러 대의 상동선들이 다양한 횡렬 쌍-상동선 포메이션으로 항해할 때 발생하는 파저항의 변화를 전산유체역학(CFD)으로 유도되는 이미지 분석을 통해 항적을 분석 연구한 결과를 제시한다. 편대 항해 시, 선두와 추종 선박 사이의 파간섭 효과로 인해 추종 선박의 저항이 크게 달라질 수 있으며, 최적의 간격 및 배치를 통해 전체 선단의 에너지 효율을 높일 수 있음을 시뮬레이션 결과를 바탕으로 보였다. 특히 다중 선박의 항적 이미지를 브레이드 워드(braid word)로 변환하여, 복잡한 항적 패턴을 정량적으로 비교·분석하는 방법을 소개하였다. 이 방법은 항적의 형태와 수저항의 관계를 그래프로 나타내어, 포메이션에 따른 저항 최적화와 실시간 예측이 가능함을 보여준다.

Abstract

This paper presents the results of an analysis of ship wakes using image data generated from computational fluid dynamics (CFD) simulations for various abreast twin-homologous ship formations. The study shows, based on simulation results, that wave interference between leading and following ships in formation sailing can significantly affect the resistance experienced by the follower vessels, and that optimizing the spacing and arrangement can improve the overall energy efficiency of the fleet. In particular, the paper introduces a method for converting multi-ship wake images into braid words, allowing for the quantitative comparison and analysis of complex wake patterns. This approach visualizes the relationship between wake structure and resistance, demonstrating that resistance optimization and real-time prediction are possible according to formation type.

Keywords:

Ship Wake, Wave Resistance, CFD, Formation

키워드:

항적, 파저항, 전산유체역학, 포메이션

Acknowledgments

이 논문은 2025년 해군사관학교 해양연구소 학술연구과제(함선의 포메이션 패턴에 따른 항적 이미지 분석) 연구비의 지원으로 수행된 연구임.

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