실선에 의한 트롤어구의 유수저항 특성
Flow resistance characteristics of trawl nets through the real fishing vessel
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초록
본 연구는 예망마력 2,000HP 기준으로 설계․제작된 실물 트롤그물과 첨단 계측장비가 탑재된 대형 트롤어선을 이용하여 해상에서 예망속도, 즉 유속에 따른 그물의 망고와 망폭, 전개판 간격, 끌줄의 장력 변화 등을 측정하고 유사한 규모의 트롤어구에 대한 저항특성을 연구한 Kim (2012)의 논문 자료와 비교․분석함으로써 트롤어구의 유수저항 특성을 분석하였다. 그물어구의 유수저항 R은 그물의 종류와 구조, 구성 재료 및 형상 등에 관계없이 저항계수 k, 그물의 벽면적 S, 유속 v라고 할 때 R=ksv2으로 주어지며, 그물의 벽면적 S와 유속 v는 그물의 특성과는 상관없는 값으로 어구의 유수저항 특성은 저항계수 k에 의해 표시되는 것이 보통이다. 또한 유수저항 과 유속 와의 관계는 의 형태로 표시되며, 상수 a와 지수 b의 값은 실험을 통해 구해진다. 본 연구에서 해상실험에 사용한 실물 트롤그물은 날개, 몸통, 끝자루 등 3개 부위로 구성되는데 설계도상의 그물감 면적 가 747.3m2 (A)와 1,262.2m2 (B)로 그물의 규모차이가 있는 두 종류이다. 해상실험 결과, 트롤그물의 저항은 전체적으로 유속 가 증가함에 따라 저항 R(kgf) 값도 증가하는 형태를 보이지만 그물의 규모와 유속에 따라 저항 값이 차이를 보였다. 즉, 유속 v=1m/s 이내에서는 그물의 규모가 (B)의 약 60% 수준으로 작은 (A) 그물에서 저항 값이 더 크게 나타나고 이후의 유속에서는 그 증가 폭이 점차 둔화되어 (A), (B) 그물의 저항 값이 거의 같아지는 형태를 보였으며, 유속 v=1m/s 이상에서는 유속 가 증가함에 따라 (B) 보다 (A)그물에서 저항 R(kgf) 값이 더 낮게 나타났다. 이러한 결과는 유속이 낮을 경우 (A), (B) 그물 간의 규모 차이와 그물실의 지름과 크기, 부력과 침강력 등의 차이 및 예망에 따른 그물의 수중 형상변화에 의해 그물의 저항 값의 차이가 발생하는 것으로 파악된다. 특히, 유속이 v=1m/s 이상에서 그물의 저항 값은 그물의 날개부위나 몸통부위 보다 끝자루부의 구성 차이에 영향을 받는데 (A), (B) 그물의 끝자루부는 d/l의 비율 값이 1.19로 끝자루 그물코 크기가 120 m인 (A) 그물에 비해 (B) 그물은 60 mm로 작아서 그물에 유입된 물이 쉽게 투과되지 못함으로써 끝자루부가 저항을 증가시키는 요인이 되는 것으로 판단된다. 해상실험을 통해 구한 (A) , (B) 두 그물의 저항 R과 유속 v 및 그물의 면적 S값을 대입하여 저항계수 k를 계산하면, 유속 v가 증가함에 따라 지수함수적으로 감소하여 k=cv-m의 형태로 주어진다. 유속 v=1m/s 일 때의 k값을 나타내는 상수 c(kgf․s2/m4)는 6.72와 3,75 였으며 유속 v의 증가에 따른k 의 감소 정도를 나타내는 m의 값은 1.14와 0.94로 유속이 증가함에 따라 두 그물 간의 차이를 보였다. 또한 예망시 트롤그물의 망고 는 유속 v가 증가함에 따라 지수함수적으로 감소하여h=fv-n 으로 주어지는데, 유속 v의 증가에 따른 f의 감소 정도를 나타내는 n의 값은 0.85였고, v=1m/s 일 때 h값을 나타내는 f의 값은 4.35로 나타났다. 따라서 트롤어구 예망속도가 증가함에 따라 그물 입구의 망고는 낮아지고 망폭은 커지는 형태임을 알 수 있다. 이상과 같이 본 연구는 해상에서 실물 트롤어구의 유수저항 특성을 파악한 것으로, 첨단 수중 계측장치가 완비된 신규 실습선을 이용함으로써 기존 연구보다 신뢰성 높은 정보취득이 가능하였고 이를 통해 예망 중인 트롤어구의 수중 형상변화와 그에 따른 유수저항 특성을 보다 정량적으로 분석할 수 있었다.
Abstract
The purpose of this study is to identify the flow resistance characteristics of the trawl net according to the towing speed of the vessel using two trawl nets designed and manufactured based on 2,000 HP. The trawl net consists of wings, bag and cod-end part, two types with wall area of 747 m (Sae Dong Baek) and 1,262 m (Dong Baek) with differences 1 2 2 in the size of the trawl net. The result of sea experiments are as follows: the flow resistance of trawl net at the flow velocity = 1 m/s or higher is affected by the difference in the composition of the cod-end rather than the wing or bag part of the Sae Dong Baek´s trawl net, Dong Baek´s the cod-end part has a ratio value of 1.19, compared to Sae Dong Baek´s trawl net with a size of 120 m, and Dong Baek´s trawl net is small at 60 mm. Therefore, the water entering into the net cannot easily pass, which is considered to be a factor that increases resistance at the cod-end part. In the result of the experiment, it was found that decreases exponentially when increases which makes . The constant values when = 1 m/s were 6.72 and 3.75, and values were 1.14 and 0.94, showing a difference between the two nets as the flow velocity increased. The height at the mouth of bottom trawl net decreases exponentially as the current velocity increases; such height given by where the constant and values are 0.85 for the increase in the flow velocity and the value when =1 m/s is 4.35. Therefore, this study investigated the flow resistance characteristics of trawl net at sea. It was possible to obtain more reliable information than previous studies by using a real fishing vessel with advanced underwater measurement devices. As a result, it was possible to analyze the underwater shape change of trawl net and the resulting flow resistance characteristics more quantitatively.