[과제기획 6호] 품목지정 품목요약서

품목번호	2022-전략투자분야-일반-01			산업 기술 분류	중분류Ⅰ				중분류Ⅱ
품목유형	■ 원천기술 □ 혁신제품				조선/해양시스템
융합유형	□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 ■ 해당없음
해당여부	□ IP연계 □ 표준연계 □ 디자인연계 □ BI연계 □ 경쟁형 □ 복수형 □ 국가핵심기술 □ 서비스형 □ 안전과제 □ 탄소중립 □ 국제공동 □ BM형 □ 원스톱형 □ 챌린지형 □ 통합형 □ 실증형
R&D 샌드박스 유형	□ R&D 샌드박스(일반) □ R&D 샌드박스(지정)
품목명	고속선 및 소형선박의 성능 해석시스템 및 고속예인수조 디지털 트윈 시스템 개발					품목코드 (HSK10)	류			호		소호		통계부호
	(TRL : [시작] 3단계 〜 [종료] 5단계)						X	X		X	X	X	X	X	X	X	X
1. 개념 및 산업동향
ㅇ 개념 - 고속선 및 소형선박의 특성을 고려한 선형설계 및 고효율 성능해석 시스템을 개발하고, 고속예인수조의 활용을 통하여 저항성능 및 운동특성을 비교 검증하는 디지털 트윈 시스템 구축 - 제품형태 : 중·소형조선소, 엔지니어링 회사, 연구소 간 공동연구, 설계정보 활용·호환 기술 및 대규모 클라우드 기반 고성능 컴퓨팅 장비를 포함한 저비용의 Open-Design 설계지원 시스템 Open-Design 설계 : 솔루션, 프로세스 및 정보 공유를 통해 동료 및 전문가들로부터 피드백을 수집해 더 나은 제품 생산을 위한 설계 오픈소스 기반의 고속 및 소형선박의 성능해석 시스템, 전산수치수조와 고속예인수조 연계한 디지털 트윈 고속예인수조, 준-실시간 선박 성능평가 시스템 - 기술형태 : 친환경선박 전환 시장수요 대응 고속선 및 소형선 성능평가 시스템과 고속예인수조(High-speed Towing Tank, HTT) 활용 기술 ㅇ 국외 기술동향 - 전통적 조선강국인 유럽, 미국 및 일본에서는 고속선 성능검증을 위한 기반 및 기술개발 실적 확보 (CFD 및 모형시험 관련 기술) - (유럽) 연근해에서 소형 고속선박(high-speed craft, HSC)의 배출가스 저감을 위하여 선형 및 추진기의 최적화 및 환경 지속성(OPEX and Low emission)을 목적으로 설계 및 제작의 디지털 전환에 대한 관심 및 투자 증대 (HELCOM Assessment on maritime activities in the Baltic Sea 2018). 이를 통하여 기존 HSC 설계 툴(Maxsurf, Orca3D, DELFTship, FastShip, Freeship 등)의 한계를 극복하고 비선형 유체력, 기계학습, 인공지능 등을 고려한 SCT(Smart Computational Tools)를 개발하기 위한 연구 진행 (Technologies Applied to Naval CAD/CAM/CAE 2019, IMDC 2018) - 해외 고속선 선두 그룹 Paumier Marine, CMN Group, Swedeship, Grup Aresa, Damen Shipyards Group, Delta Power Group, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH, Rolls Royce Plc, Austal, Babcock International Group
2. 지원 범위
ㅇ 수요기관(중소형조선소 및 설계엔지니어링 업체) 수요기반 개발선 4종 선정 및 개발 - 단동형, 쌍동형 활주선, 수중익선 등을 포함한 고속선 표준 선형개발 ㅇ 고속선 및 소형선 선형설계 S/W 개발 - 선박의 외형인 선형을 모델링 할 수 있는 선형설계 시스템 - 추진기/부가물(러더, 덕트, 핀 등) 설계기능 지원 - 고속활주선 및 소형선박 표준선 설계 수행을 통한 설계 S/W검증 - 유체해석 전처리 단계(Pre-Processing)에서 선형변환, 격자 자동생성/변환 기술개발 - 성능해석 시스템과 연동하여 성능해석 자동화와 선형 최적화 등의 기술기반 구현 ㅇ 대규모 클라우드 고성능 컴퓨팅 기반 Open-Design 시스템 구축 - CPU&GPU 연산 시스템 및 제반 환경 구축 - 다양한 조선해양분야에 대한 클라우드 기반의 웹서비스 시스템 구축 타 SW와의 연계, 잡스케줄러 포함 ㅇ 디지털 고속예인수조 기술 - Open source 기반 CAD/CAE 시뮬레이션 워크플로우 구축 CAD 입력, 격자 생성 자동화, 성능평가 시뮬레이션 포함 - 실시간 시뮬레이션 대응 시간 고효율화 알고리즘 개발 - 고속선 및 소형선박의 유동 특성 예측 기술(항주 자세/침수 면적 변화, Flying over 등) - 예인수조 모형시험 결과와의 비교 검증을 통한 해석시스템 고정도화 ㅇ 고속선 및 소형선박 성능평가 위한 디지털 트윈 기술 - 고속선 및 소형선박의 모형선 시험을 통한 스케일 효과 도출 * 각 선종별 스케일 3개 이상 모형선 제작 및 성능평가 * 모형선 스케일 효과를 고려한 실선 성능 예측 - 개발선박 성능검증 시스템을 활용하여 고속예인수조 특성을 반영한 수치수조 개발 (디지털 트윈/고속예인수조 시뮬레이터) - 2개 이상의 예인수조 설비 및 시스템에 대하여 비교 시험과 피드백을 통한 디지털 트윈 시스템 구축 및 물리수조와 디지털 수조 결과의 상관관계 도출 - 물리수조 파랑환경 구동 데이터의 디지털 수조에의 연동 재현 기술 - 실험-시뮬레이션 동기화 기술 - 실선 성능 추정을 위한 기반 기술 확보 및 프로세스 정립 * 고속선 및 소형선박의 특성을 고려한 모형시험 및 해석 기술 개발 - 고속선 및 소형선박 관련 타기관(국내 또는 국외)의 수조시험 기술 벤치마킹 * 2개 선종 이상 모형시험 및 실선 시운전 결과와 비교 검증 ㅇ 개발 S/W 및 시스템의 서비스 - 접근성이 우수한 웹 서비스를 통한 개발 시스템의 활용도 제고 - 중견/중소형 조선사 및 설계엔지니어링 업체에 기술지원 방안 도출
3. 지원 필요성
ㅇ 기술적 지원필요성 - 중소형 조선소의 특화선종인 고속선 분야의 성능해석을 통한 설계기술력 확보로 기존 대형 조선소 위주의 생태계에서 중소형 조선산업의 경쟁력 제고 - 현재까지 고속선 성능검증을 위한 기반이 국내에서는 미흡하여 전적으로 외국에 의존하였으나, 고속예인수조 기반구축이 완료되어 고속선 성능해석 연구를 통한 중소형 조선소 및 설계엔지니어링 업체 설계역량 확보 가능 - 국내 성능해석 기술은 세계적으로 기술 우위이나 대형 조선소 위주의 대형저속 상선 분야에 한정되어 있어, 중소형 고속선 해석기술의 원천기술 확보가 시급 ㅇ 경제적 지원필요성 - 국내에 충분한 기술적 역량을 갖추고 있음에도 초기에 도입된 외산 SW에 밀려 현재는 국내에서 관련 기술의 개발이나 역량 강화 매우 미흡 - 독점적 위치의 외산 S/W는 비싼 가격에 중소 조선소에서는 대응에 많은 어려움을 겪고 있으며, 국가 지원을 통해 이를 대체할 우수한 품질의 S/W를 개발하여 국내 중소조선소 및 설계엔지니어링 업체에 저비용으로 보급 ㅇ 정부/정책적 지원필요성 - 고속선에 대한 성능검증 개발 실적이 전무하고, 민간 주도형의 개발한계로 자체 개발 지연 - EEXI(현존선박에너지효율지수) 및 CII(탄소집약도) 등의 신(新) 규정에 대응하기 위해 대형 조선소에서는 자체적인 R&D 투자를 진행하고 있으나, 중소형 선박 산업의 경우 이에 대한 대비가 매우 미흡하여 정부 지원을 통한 공동연구 과제 도출 필요
4. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월, 2차년도 : 12개월, 3차년도 : 12개월, 4차년도 12개월) ㅇ 정부출연금 : ‘23년 10억원 이내(총 정부출연금 40억원 이내) ㅇ 주관기관 : 비영리기관 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수