자주도하장비 문교의 도하 동역학 해석을 위한 펌프젯 제어 모델 연구

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확장요약문

자주도하장비(Self-Propelled Crossing Equipment)는 수심 및 유속 등 하천 환경으로 인한 기동 제약을 극복하고, 기동 부대의 신속한 도하 및 전개를 지원하기 위해 도입된 공병 장비이다. 본 장비는 자체 동력을 이용한 수중 이동뿐만 아니라, 필요 시 교량 형태로 차량과 병력이 안전하게 도하할 수 있는 통로를 제공하는 역할을 수행한다.

자주도하장비는 작전 환경에 따라 부교(Floating Bridge)와 문교(Raft) 형태로 운용된다. 부교 운용 시에는 여러 대의 장비가 램프로 연결되어 교량을 형성하므로, 유속 저항에 대응하여 위치를 유지하는 펌프젯 제어가 핵심이다. 반면, 문교 운용 시에는 유속의 영향을 받으며 목표 지점까지 이동해야 하므로, 유속에 의한 편류를 극복하고 계획된 경로를 추종하는 펌프젯 제어가 핵심이다. 문교의 경로 추종은 운전자의 숙련도와 경험에 기반한 수동 조종으로 이루어지며, 이를 도하 동역학 해석 모델에 적용하기 위해서는 펌프젯의 거동을 모사할 수 있는 제어 모델링이 필요하다. 한편, 국내 하천 환경에서는 최고 유속, 하폭, 수심 등 요구 성능을 입증할 수 있는 시험 환경 확보에 한계가 있어, 실제 환경에서의 성능 검증에 어려움이 있다.

본 논문에서는 자주도하장비와 유속간의 상호작용을 고려한 도하 동역학 해석 모델을 구축하고, 이를 기반으로 설정된 경로를 추종하도록 펌프젯의 추력 크기와 방향을 제어하는 알고리즘을 개발하였다. 제안된 모델은 설정된 도하 경로와 현재 위치 간의 오차를 실시간으로 보상하여 추력의 크기와 방향을 제어하도록 설계되었다.

본 연구를 통해 개발된 제어 모델 및 동역학 분석 모델은 실제 시험이 어려운 환경에서의 성능 예측을 가능하게 하며, 향후 실물 시험을 보완하거나 대체할 수 있는 검증 수단으로 활용될 것으로 기대된다.