인하대학교는 김유일 조선해양공학과 교수 연구팀이 최근 개발한 ‘방향파 스펙트럼 기반 선박구조 디지털 트윈 기술’이 조선·해양 산업 디지털 전환을 이끄는 핵심 기술로 주목받고 있다고 4일 밝혔다.

 

김유일 교수 연구팀이 개발한 기술의 핵심은 선박의 운동, 변형, 가속도 등의 계측 정보를 활용해 실제 해상에서의 파도 방향·주기·크기를 역추정하는 데 있다.

 

연구팀은 선체를 ‘이동식 파랑 관측 플랫폼(Wave Buoy Analogy)’처럼 활용하는 개념을 도입했다. 기존에는 파도 관측을 위해 파랑 부이를 사용해 방향·높이·주기·에너지 등을 측정했지만, 연구팀은 운항 중인 선박 자체가 그 역할을 대신 수행하도록 알고리즘을 개발했다.

 

 

이를 통해 선박이 파도를 만날 때 발생하는 주파수 변환 문제(조우주파수와 절대주파수 간 에너지 변환)와 파도 정보를 역으로 계산할 때 나타나는 수학적 불안정성(스펙트럼 기반 역문제의 부정정성) 등 핵심 기술 난제를 해결하는 데 성공했다.

 

이번 기술은 기존처럼 센서가 부착돼 있는 특정 부위만 점검하던 방식에서 나아가, 선체 전체의 구조적 안전성을 종합적으로 평가할 수 있도록 발전했다. 선박 구조 안전성 모니터링 기술의 범위를 크게 확장시킨 전환점으로 평가된다.

 

연구팀의 기술은 현재 한화오션의 스마트 선체 구조 건전성 모니터링 솔루션에 핵심 기반 기술로 적용돼 조선·해양 산업의 디지털 전환을 가속화하고 있다. 특히 한화오션이 미국 선급(ABS)으로부터 ‘스마트 선체구조 건전성 Tier 3 개념승인(AiP)’을 받는 데 중요한 역할을 했다.

 

한화오션은 해당 기술을 바탕으로 선박 구조 상태를 실시간 통합 평가하고, 피로 수명 예측과 정비 시기 선제 파악 등 예방적 유지관리 체계를 구현하는 시스템을 완성했다. 한화오션은 이 기술을 적용한 전 주기 구조 건전성 관리 플랫폼을 내년 상용화할 계획이다.

 

박성건 한화오션 구조·진동소음연구팀장은 “글로벌 선주사들이 디지털 기술을 계약 조건에 적극 반영하고 있고 선급 역시 관련 규정을 정비하고 있다”며 “인하대와 한화오션이 오랜 시간 기초연구부터 함께해 온 결과가 산업 현장에서 활용되며 조선·해양 분야 디지털 트윈 기술 발전에 기여한 의미 있는 사례”라고 강조했다.

 

김유일 인하대 조선해양공학과 교수는 “이번 성과는 대학의 원천기술이 상용화로 이어진 모범 사례로, 국내 조선해양 분야 디지털 트윈 기술 경쟁력 강화에 중요한 이정표가 될 것”이라고 말했다.

 

연구팀은 앞으로도 선박·해양구조물 안전성 향상을 위한 디지털 트윈, 구조 건전성 모니터링(SHM), 파랑·구조 상호작용 분석 기술 등 연구를 지속하며 산학협력을 확대할 계획이다.

 

헬로티 이창현 기자 |