표제지
목차
국문요약문 5
영문요약문 6
제1장. 연구개발과제의 개요 8
제2장. 국내외 기술 개발 현황 24
제3장. 연구 수행 내용 및 성과 38
제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 109
제5장. 연구개발성과의 활용계획 121
제6장. 연구개발성과의 보안등급 125
제7장. 연구시설ㆍ장비종합정보시스템에 등록한 연구시설ㆍ장비 현황 125
제8장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 126
제9장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 127
제10장. 기타 사항 127
제11장. 참고문헌 128
[부록 1] 선박 설계도 129
[부록 2] 총톤수 계산서 137
[부록 3] 모형시험 보고서 138
[부록 4] 선수부 상하가속도 수치해석 보고서 148
[부록 5] 3D 프린팅 의장품 경량화 160
[부록 6] 논문 166
[부록 7] 지식재산권 (특허 및 디자인) 180
[부록 8] 구조용 접착제 이용한 기술 ( 강도 및 경량화) 183
[부록 9] FRP 표면 광택도 185
[부록 10] 시제선 성능계측 성적서 (상하가속도, 속도성능, 격벽 경량화율) 186
[부록 11] 시편 시험성적서 (체결강도, 인장강도, 굽힙강도) 199
[부록 12] 한국교통해양안전공단 안전검사증 202
[부록 13] 사업화 증빙서류 계약서 203
표 1. 수상레저기구 연간등록 대수 9
표 2. 수도권 마리나 구축현황 9
표 3. 동급의 기존 제품(활주형 레저보트)과의 제원비교 10
표 4. 조선해양산업과 해양레저보트 시장 규모 비교 12
표 5. 국내외 해양레저보트 보유현황 12
표 6. 김포아라마리나 등록선박의 제조연도현황 14
표 7. 국내 및 일본의 레저보트 해난사고 비율 15
표 8. 국내 레저보트 수요/생산업체가 판단한 국내외 기술비교 24
표 9. 국내 레저보트 건조업체 현황 27
표 10. 레저보트 미국시장 판매실적에 따른 추이분석, 2010년~2013년 28
표 11. 레저보트 분야 제품별 세계시장 전망 28
표 12. 주요 국가별 특허 현황 분석 33
표 13. 실적선 및 1차설계선의 기본제원 38
표 14. 1차설계선의 흘수별 제원값 38
표 15. 2차설계선의 기본제원 39
표 16. 2차설계선의 흘수별 제원값 39
표 17. 3차설계선의 기본제원 40
표 18. 3차설계선의 흘수별 제원값 40
표 19. Hydrostatics Table 44
표 20. 가속도 해석 결과 50
표 21. Froude number based on displacement volume 51
표 22. Estimated turinig radius(Ds/2) 51
표 23/표 21. 복합소재 성형공법 분류 53
표 24/표 22. 복합소재 성형공법 분류 54
표 25/표 23. Vacuum Infusion 공정과 OOA 공정 비교 55
표 26/표 24. 위상 최적화를 이용한 최적설계시 검토 조건 57
표 27/표 25. 하중조건에 따른 서브케이스 57
표 28/표 26. 비틀림을 받는 구조물의 위상최적화 결과 58
표 29/표 27. 반복조건(대칭조건을 고려한 위상최적화 결과 58
표 30/표 28. 낚시대 홀더 등 역설계 수행 및 위성최적화 수행 60
표 31/표 29. 스탠션 구조해석 결과 65
표 32/표 30. SOLIDWORKS Sustainability: 파트를 사용한 설계 사례 68
표 33/표 31. 스탠션(Stanchion) 환경영향평가 결과 72
표 34/표 32. 구조해석 Load combination 81
표 35/표 33. Z피닝 적용 구조유형 개념설계 83
표 36/표 34. Single lap shear 시험 결과 85
표 37/표 35. 접촉식ㆍ비접촉식 스캐너 비교 94
표 38/표 36. 목형 몰드 3D 스캐닝 작업 개요 94
표 39/표 37. 목형 몰드 스캔 데이터 요약 96
표 40/표 38. 데이터 후처리 프로젝트 요약 96
표 41/표 39. 양산 몰드 및 양산 제품 3D 스캐닝 작업 개요 97
표 42/표 40. 데이터 후처리 프로젝트 요약 98
표 43/표 41. 3D 형상 편차분석 결과 103
표 44/표 42. 매출액 추정 및 현금흐름에 따른 사업가치 결과 107
표 45/표 43. 수익접근법 기반 기술가치평가 절차에 따른 기술가치평가 결과 108
그림 1. 광폭형 고속 레저보트의 해외사례 8
그림 2. 3D 적층가공 융합형 경량 의장품 및 레저보트 개발 해외사례 8
그림 3. 20ft급 한국형 광폭 고속 레저보트 개발 과제의 연구목표 및 비전 10
그림 4. 핵심기술의 기술적 특징 및 사례 11
그림 5. 해양레저산업 성장률 비교 12
그림 6. 해양수산부 마리나 인프라 확충 상황 13
그림 7. 해양레저 핵심산업 고용 규모 조사 결과 13
그림 8. 연구개발 로드맵 및 주요 연구내용 16
그림 9. 광폭형 레저선박의 성능 개선을 위한 선형 및 부가물 연구사례 17
그림 10. 모형시험 및 CFD 기반 최적 선형 및 부가물 개발 연구사례 18
그림 11. 인퓨전 공법 사례 18
그림 12. 기존 복합재료 선박의 오버랩 접합공정 사례 19
그림 13. 최적설계의 개념과 분류 19
그림 14. 3D 적층가공 기반 경량화 최적설계생산기술 19
그림 15. 5축 가공을 적용한 고정밀 목형 제작 및 표면처리 20
그림 16. 위상최적화기반 경량 설계 사례 21
그림 17. 3D 적층가공을 고려한 최적설계 개념 및 효과 21
그림 18. 파랑하중을 고려한 소형 레저보트 구조해석 사례 22
그림 19. Z 피닝(Z-Pinning) 기반 고강도 복합재료 성형 개념 22
그림 20. 인퓨전 성형을 통한 고품질 경량 선체 제작 사례 22
그림 21. 3D 스캐닝 기반 레저보트 몰드 및 선체 품질관리 사례 23
그림 22. 해상시운전을 통한 조종성능평가 사례 23
그림 23. 국내 레저보트 동호회 초청 런칭행사 계획 23
그림 24. Yamaha 社 보트 디자인 사례 29
그림 25. 5축 가공기와 다축 로봇을 이용한 절단 자동화 기술 29
그림 26. Regal 社 보트 디자인 사례 30
그림 27. Felleryacht 社 선체 제작 공정 30
그림 28. 광폭 고속 모터보트 적용 첨단 의장품 사례 31
그림 29. Virtual Engineered Composites (VEC)사의 closed moulding process 개요 31
그림 30. 해양레저산업 분야 세부 기술 분야별 특허점유율 32
그림 31. 해양레저선박 주요국가 연도별 출원동향 32
그림 32. 실적선 대비 1차설계선 선형설계 결과 38
그림 33. 1차설계선 대비 설계변경 결과 39
그림 34. 2차설계선 대비 최종 설계변경 결과 40
그림 35. 부가물 설계안 41
그림 36. 모형시험 수행을 위한 부가물 부착 41
그림 37. 개발선형 3D 모델 - ISO VIEW 42
그림 38/그림 37. 개발선형 Lines 및 Offset table 42
그림 39/그림 38. Loading Condition Table 43
그림 40/그림 39. Hydrostatics Curve 43
그림 41/그림 40. Model Ship No.9024 45
그림 42/그림 41. CASE-1 조건에 따른 모형시험 46
그림 43/그림 42. 저항성능 분석을 위한 모형시험 결과(1) 47
그림 44/그림 43. 저항성능 분석을 위한 모형시험 결과(2) 48
그림 45/그림 44. 구조용 접착제를 이용한 시편의 인장전단시험 결과 52
그림 46/그림 45. 개발 모델에 적용할 일체형 선체구조 실험 52
그림 47/그림 46. OOA 공정 개념도 55
그림 48/그림 47. Membrane 시스템 구성도 55
그림 49/그림 48. LANTOR 사의 Air Bridge 시스템 기본원리 56
그림 50/그림 49. Air Bridge 시스템을 이용한 3차원 형상 성형 56
그림 51/그림 50. 최적설계 문제 정식화 57
그림 52/그림 51. 위상최적화 형상밀도의 개념 57
그림 53/그림 52. 3D 적층가공을 통한 의장품 프린팅 시뮬레이션 및 시제품 제작 59
그림 54/그림 53. 스탠션 제품 규격 분석을 통한 최적설계 수행 62
그림 55/그림 54. 스탠션 강도 규정에 따른 구조설계 시뮬레이션 수행 65
그림 56/그림 55. 전과정평가 범주(ISO 14044) 67
그림 57/그림 56. 재질 선택 68
그림 58/그림 57. 제조 및 사용 옵션 설정 및 유사 재질 비교 69
그림 59/그림 58. 재질 설정 및 보고서 작성 69
그림 60/그림 59. SOLIDWORKS Sustainability: 어셈블리를 사용한 설계 사례 70
그림 61/그림 60. 스탠션(Stanchion)의 지속가능한 설계 71
그림 62/그림 61. 선체목업 프레임 생산설계 73
그림 63/그림 62. 선체목업 제작과정 74
그림 64/그림 63. 일반배치도 75
그림 65/그림 64. 선형선도 75
그림 66/그림 65. 재료배치도 76
그림 67/그림 66. 중앙횡단면도 76
그림 68/그림 67. 학진등재지 게재를 통한 연구 실적 확산 및 검증 77
그림 69/그림 68. 학술대회 발표를 통한 연구실적 확산 및 검증 78
그림 70/그림 69. 대상제품 선정 및 모델링 79
그림 71/그림 70. 개선 설계 결과 및 분석 79
그림 72/그림 71. 위상최적화 기법을 활용한 3D 모델링 및 개선 설계 80
그림 73/그림 72. 3D 적층가공 기술을 활용한 제품 제작 80
그림 74/그림 73. 구조해석 결과 82
그림 75/그림 74. Z-pin의 기본사양 83
그림 76/그림 75. Z피닝 패치 제작순서 84
그림 77/그림 76. Single lap shear test 85
그림 78/그림 77. Single lap shear test_Z-PIN_5mm 85
그림 79/그림 78. Single lap shear test_Z-PIN_4mm 85
그림 80/그림 79. Single lap shear 시험 후 파괴 양상 NO-PIN, Z-PIN 5mm, 4mm 86
그림 81/그림 80. 스티로폼 가공 86
그림 82/그림 81. 수지 도포 87
그림 83/그림 82. 황삭 중삭 정삭 가공 87
그림 84/그림 83. 수지몰드 제작과정 89
그림 85/그림 84. 인퓨전 공법을 통한 선체성형과정 92
그림 86/그림 85. 조립작업을 통한 마무리과정 92
그림 87/그림 86. 선체 목형 프레임 93
그림 88/그림 87. 수적층 방식 적용 사례 93
그림 89/그림 88. 스캐닝 대상 - 20ft급 광폭레저보트 목형 몰드 95
그림 90/그림 89. 보드 마커를 이용한 텍스처 피처 전처리 95
그림 91/그림 90. 스캐닝 대상 - 20ft급 광폭레저보트 양산 몰드 및 양산 제품 97
그림 92/그림 91. 스캐너 위치 지정 및 설정값 조정 97
그림 93/그림 92. 3D 데이터 처리를 위한 다양한 알고리즘 - ICP Registration 98
그림 94/그림 93. Mesh 데이터 후처리 - Surface reconstruction 99
그림 95/그림 94. Visualize point cloud 99
그림 96/그림 95. Vertex normal estimation 99
그림 97/그림 96. Mesh 데이터 후처리 사례를 통한 기법 정립 - Mesh simplification 99
그림 98/그림 97. 두 개체간 편차비교를 위한 다양한 방법 101
그림 99/그림 98. 비교 포인트 사례 기법 적용 - 목형 몰드 101
그림 100/그림 99. 성능계측을 위한 장비설치 (좌 선속, 우 상하가속도) 104
그림 101/그림 100. 속도성능 및 안락성 평가 계측 104
그림 102/그림 101. 조종성능(선회성능) 평가 104
그림 103/그림 102. 시제선 전시회 참가 및 계약체결 106
그림 104/그림 103. 3D 스캐닝 기술 관련 특허 조사 및 선정 107
그림 105/그림 104. 한국해양교통안전공단 도면 승인 필 110
그림 106/그림 105. 해석 보고서 및 ISO기반 해석 112
그림 107/그림 106. 위상최적화 기법 적용에 따른 최적설계 사례 도출 113
그림 108/그림 107. 한국기계기술학회지 113
그림 109/그림 108. 특허 및 디자인 출원증 114
그림 110/그림 109. 구조강도 및 경량화 성적서 114
그림 111/그림 110. 계측성적서 및 계측 115
그림 112/그림 111. 시운전 속도계측데이터 및 성적서 116
그림 113/그림 112. 선수부 상하가속도 계측데이터 및 성적서 117
그림 114/그림 113. 특허 및 디자인 등록증 118
그림 115/그림 114. 한국기계기술학회지 119
그림 116/그림 115. 시험성적서 및 시편 119
그림 117/그림 116. 인장 및 굽힘강도 성적서 120
그림 118/그림 117. ㈜에스컴텍 1단계 해외마케팅 활동 121
그림 119/그림 118. ㈜에스컴텍 마케팅전략 121
그림 120/그림 119. 미국 딜러계약과 2020년 미국 마이애미 보트쇼 출품사진 122
그림 121/그림 120. 참여기업의 글로벌 네트워크 123
그림 122/그림 121. ㈜에스컴텍의 딜러계약 및 구매협약 일부 123
그림 123/그림 122. 국내 시장 확대를 위한 ㈜에스컴텍의 인프라 124
그림 124/그림 123. 해양레저산업 파급효과 분석 124