조선해양공학과: 조선해양창의실험

안녕하세요, 공우 13기 조선해양공학과 남승우입니다.

저는 조선해양공학과의 몇 없는 실습수업 중 하나인 ‘조선해양창의실험’ 과목에 대해 소개하고자 합니다. 이론수업+지필평가로 구성되어있는 대부분의 전공과목과 달리, ‘조선해양창의실험’은 지필시험 없이 평가가 이루어져 학점이 부여되는 전공선택과목입니다. 과목명만 보면 실험을 위주로 강의가 진행될 것처럼 보이지만, 강의는 크게 이론수업+실험실습+텀프로젝트 세 부분으로 나누어지며, 텀프로젝트가 큰 비중을 차지합니다.

장애물 인식 후 회피 중인 선박

 

강의에서 무엇을 배우나요

강의는 크게 세 부분으로 나누어져 강의가 진행됩니다.

첫 번째, 이론수업입니다. 학기 시작 후 초반에는 조선해양공학과에서의 실험의 의미, 아두이노 사용법, 전기전자 기초, 컴퓨터를 이용한 데이터 축적, 데이터의 통계적 처리실험 방법, 실험오차와 불확실성 해석 등을 배우며 이론 위주의 강의가 진행됩니다. 강의 내용은 크게 어렵지 않으며, 이론 위주의 강의를 통해 실험을 진행하고 결과를 해석할 때 필요한 기초지식을 학습할 수 있습니다. 이론수업에 대한 평가는 간단한 과제를 통해 이루어집니다.

구조 분야 실험실습에 사용된 인장 시험기

두 번째, 실험실습입니다. 약 두 달 정도의 이론수업이 끝나면 한 주에 한 번씩, 총 3주간 세 번의 실험을 진행하게 됩니다. 각 실험은 조선해양공학과 대학원 실험실에서 준비해주시며, 유체, 구조, 해양 분야의 실험을 각각 수행하고 보고서를 작성하여 제출합니다. 매년 실험의 내용은 조금씩 변동이 될 수도 있지만, 제가 들었던 2022년 1학기 강의에서는 부분 침수 조건의 프로펠러에서 발생하는 공기유입 현상을 관찰하고 추진 성능 저하 분석 및 6분력을 계측하는 실험(유체 분야), 시편을 이용한 기둥의 좌굴 및 인장 실험(구조 분야), 그리고 마지막으로  Flow loop 장비를 이용한 severe slugging과 밸브 컨트롤을 통한 severe slugging mitigation 실험(해양 분야)을 수행하였습니다.

텀프로젝트에서 주어진 코스

마지막, 텀프로젝트입니다. 텀프로젝트의 주제는 ‘수상 부유체의 장애물 회피 및 이동’으로, 주어진 코스에 있는 장애물을 선박이 인식하고 탐색된 장애물을 회피하며 출발지점을 출발하여 반환지점을 돌아 다시 출발지점으로 되돌아오는 과제입니다. 선체 자체는 RC보트 등의 기성품을 사용하여도 무방하며, 아두이노와 같은 MCU와 각종 센서 등을 사용하여 장애물을 인식하고, 인식된 값을 바탕으로 프로펠러와 방향타를 제어하여 장애물과 충돌하지 않고 코스를 완주하면 성공입니다. 시간 제한 및 시간 기록은 없으며, 코스 완주 여부와 장애물 충돌 횟수 그리고 선택한 경로의 난이도를 기준으로 최종 점수가 산출됩니다. 위의 그림을 보시면 왼쪽 경로가 오른쪽 경로보다 장애물이 하나 더 있는 것을 확인해 볼 수 있습니다. 즉, 완주시간과 무관하게 장애물과 충돌하지 않고 어려운 코스를 선택하여 완주하는 게 최종 목표입니다. 단, ‘10초 전진-좌선회-5초 전진-우선회’와 같은 하드 코딩은 불가하며, 꼭 장애물을 인식하여 선회하도록 코딩을 해야합니다.

 

강의를 통해 얻은 점

앞서 말씀드린 대로, 대부분의 전공수업과는 달리 직접 실험해보고 선박을 만들어볼 수 있어 새로운 경험이었습니다. 실험 데이터를 수집하고 처리하는 과정과 실험 결과를 분석하는 과정을 통해 조선해양공학의 다양한 분야를 직접 몸소 경험해볼 수 있는 유익한 강의였습니다. 예를 들어, 재료역학에서 배우는 기둥의 좌굴, 인장과 관련된 수식을 과거에는 단순히 외웠지만, 강의를 통해 직접 구조 실험을 진행해보며 그 수식의 의미와 배경을 이해해볼 수 있었습니다.

또한 텀프로젝트에 많은 시간을 투자하며, 실패도 하며, 원인을 분석하여 한 단계씩 발전시키는 일련의 과정을 통해 실패 원인 분석에 대한 공학적 시야를 넓힐 수 있었고, 최종 성공을 했을 때는 뿌듯함과 큰 기쁨을 느낄 수 있었습니다.

텀프로젝트에서 제작한 선박

 

맺으며

이렇게 조선해양공학과의 실습 전공과목인 ‘조선해양창의실험’에 대해 간단하게 살펴보았습니다. 평소 실험이나 선박 제작 및 아두이노를 다루는 데에 관심이 있다면 이 강의를 적극 추천드립니다.  텀프로젝트에 많은 시간을 할애해야 하지만, 그만큼 더 많은 지식을 습득하고 성장할 수 있는 계기가 될 것입니다.

추후에 기회가 된다면, 텀프로젝트 경험담을 들려드리고자 합니다. 다음 전공백서에는 선박을 제작하는 과정, 장애물 회피 및 선회 코딩, 수많은 테스트와 업데이트 과정, 그리고 텀프로젝트의 소소한 팁에 대해 작성해보겠습니다.