최근 산업화에 따른 화석연료의 사용은 지구 온난화, 오존층 파괴, 산성비 등을 유발하며 이는 전 세계적으로 환경 기후 변화와 화석연료의 고갈로 인한 자원위기에 동시에 직면해 있다. 이에 전 세계적으로 지구 환경 보호에 대한 문제가 대두되고 있다. 현재 배출되고 있는 CO₂ 배출량은 2007년 약 317억 톤으로 추정되며 이 중 선박에 의한 CO₂ 배출량은 약 1,046 백만 톤으로 전체 배출량의 약 3.3%를 차지하고 있다. 이에 국제해사기구(IMO)에서는 선박의 에너지 설계 효율 지수(Energy Efficiency Design Index : EEDI)를 적용하였으며, 2008년 배출량 기준으로 2016년부터 1단계 10% 저감, 2020년부터 2단계 20% 저감, 2025년부터 30% 저감을 목표로 하고 있다. 그에 따른 에너지 저감 장치(Energy Saving Device : ESD)에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 그 중 선형 개발과 추진 효율을 향상시키는 에너지 저감 장치(ESD)에 대한 연구가 여러 기관에서 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 온실가스 배출량 감소를 위한 방안으로 에너지 저감 장치(ESD) 중 선박의 마찰저항을 감소시키는 기술인 공기윤활 시스템에 관한 연구를 수행하였다. 선박의 선저에서 공기층의 발달 상태를 직접 확인하는 방법은 어렵다. 공기층의 발달 상태를 확인할 수 있다면 좀 더 효율적인 공기윤활시스템 제어가 가능할 것이다. 이에 대해 부산대학교에서 선박공기기층 발달 상태 감시센서 개발에 대한 선행연구가 있었다. 본 연구에서는 선행연구에서 개발한 공기와 물의 공극률을 확인 할 수 있는 공극률 센서(void fraction sensor)를 이용하여 부산대학교 고속회류수조와 삼서중공업 공동수조에서 분사변수의 변화에 따른 공기윤활특성에 대한 연구를 수행하였다. 공극률 센서를 이용하여 실시간 촬영영상과 비교하여 보았을 때 센서에서 출력되는 data를 기반으로 유동 가시화의 가능성을 확인할 수 있었다. 이를 토대로 경계층두께 기준의 Reynolds number(Re_ 사용은 지구 온난화, 오존층 파괴, 산성비 등을 유발하며 이는 전 세계적으로 환경 기후 변화와 화석연료의 고갈로 인한 자원위기에 동시에 직면해 있다. 이에 전 세계적으로 지구 환경 보호에 대한 문제가 대두되고 있다. 현재 배출되고 있는 CO₂ 배출량은 2007년 약 317억 톤으로 추정되며 이 중 선박에 의한 CO₂ 배출량은 약 1,046 백만 톤으로 전체 배출량의 약 3.3%를 차지하고 있다. 이에 국제해사기구(IMO)에서는 선박의 에너지 설계 효율 지수(Energy Efficiency Design Index : EEDI)를 적용하였으며, 2008년 배출량 기준으로 2016년부터 1단계 10% 저감, 2020년부터 2단계 20% 저감, 2025년부터 30% 저감을 목표로 하고 있다. 그에 따른 에너지 저감 장치(Energy Saving Device : ESD)에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 그 중 선형 개발과 추진 효율을 향상시키는 에너지 저감 장치(ESD)에 대한 연구가 여러 기관에서 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 온실가스 배출량 감소를 위한 방안으로 에너지 저감 장치(ESD) 중 선박의 마찰저항을 감소시키는 기술인 공기윤활 시스템에 관한 연구를 수행하였다. 선박의 선저에서 공기층의 발달 상태를 직접 확인하는 방법은 어렵다. 공기층의 발달 상태를 확인할 수 있다면 좀 더 효율적인 공기윤활시스템 제어가 가능할 것이다. 이에 대해 부산대학교에서 선박공기기층 발달 상태 감시센서 개발에 대한 선행연구가 있었다. 본 연구에서는 선행연구에서 개발한 공기와 물의 공극률을 확인 할 수 있는 공극률 센서(void fraction sensor)를 이용하여 부산대학교 고속회류수조와 삼서중공업 공동수조에서 분사변수의 변화에 따른 공기윤활특성에 대한 연구를 수행하였다. 공극률 센서를 이용하여 실시간 촬영영상과 비교하여 보았을 때 센서에서 출력되는 data를 기반으로 유동 가시화의 가능성을 확인할 수 있었다. 이를 토대로 경계층두께 기준의 Reynolds number(Re_(δ))와 Froude number(Fr_(δ)), 운동량에너지 비 (KER) 그리고 노즐의 직경이 포함되어 있는 무차원화 한 공기분사유량 (Q^(''*))을 기준으로 새로운 공기윤활 확산각 추정식을 새롭게 제안하였다.

The recent use of fossil fuels caused by industrialization causes global warming, depletion of the ozone layer and acid rain, which is simultaneously facing a resource crisis caused by environmental climate change and depletion of fossil fuels worldwide. The problem of protecting the global environment is emerging around the world. The current CO₂ emissions are estimated to be around 31.7 billion tons in 2007, of which about 1,046 million tons of CO₂ emissions by ships accounts for about 3.3 percent of the total emissions. In response, the International Maritime Organization (IMO) has applied the Energy Efficiency Design Index (EEDI) of ships. It aims to reduce emissions by one-phase 10 percent from 2016, two-phase 20 percent from 2020 and 30 percent from 2025. A lot of research has been done on Energy Saving Device (ESD). Among them, research on hull-form development and ESD that improve the efficiency of the propeller is being actively conducted by various fields.
In this study, an experimental study was conducted on the air lubrication system, a technology that reduces the skin friction of ships as a way to reduce greenhouse gas emissions. Air lubrication systems are operating energy saving devices for ships that reduce skin friction on the surface of the hull by injecting air onto the surface of the ship''s hull.
There is no way yet to directly check the development of the air layer in the ship''s hull. If the development of the air layer can be observed, more efficient air lubrication system control will be possible. There was a previous study on the development of the ship''s air lubrication monitoring sensor at Pusan National University. In this study, experiments were conducted using void fraction sensors, which can identify void fraction developed sensor in the previous study.