스트립이론 (Strip theory)
한 줄 정의: 선체를 얇은 횡단면으로 잘라 2차원 해석 결과를 더해 운동을 예측하는 방법입니다.
쉽게 풀면
배가 파도 속에서 어떻게 흔들릴지 계산하려면 선체 전체 주위의 물 흐름을 풀어야 하는데, 이것은 매우 어렵습니다. 스트립이론은 배를 식빵처럼 여러 장의 얇은 횡단면으로 잘라, 각 단면마다 2차원 문제로 유체력을 구한 다음 길이 방향으로 합치는 방식입니다. 계산이 간단하면서도 가늘고 긴 선박의 종동요·상하동요 예측에 꽤 잘 맞아 오랫동안 표준 도구로 쓰였습니다.
왜 중요한가
선박의 내항성능 평가, 파랑 중 운동과 파랑하중 추정, 나아가 파랑굽힘모멘트 산정의 기초가 되는 고전 이론입니다. 계산 비용이 매우 낮아 수천 가지 조건을 훑어야 하는 장기 응답 통계 계산이나 초기 설계 검토에서 지금도 널리 활용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"스트립이론으로 산출한 종동요 응답진폭연산자는 수조 계측치와 파장비 0.8~1.4 구간에서 잘 일치하였다."
조금 더 깊게 보면
이론의 전제는 선체가 가늘고 길어 길이 방향의 유동 변화가 완만하다는 것과, 파장이 선폭에 비해 충분히 길다는 것입니다. 각 단면에서는 부가질량과 감쇠계수를 구해 운동방정식에 넣으며, 단면 형상은 등각사상 등으로 근사합니다. 가늘고 긴 가정이 깨지는 뭉툭한 선수, 큰 선폭의 부유식생산저장하역설비, 고속 활주선에서는 정확도가 떨어져 3차원 패널법이나 전산유체역학으로 대체됩니다.
주의할 점
횡동요는 점성 감쇠의 비중이 커서 스트립이론만으로는 진폭을 과대평가하기 쉬우므로, 경험적 감쇠 보정을 함께 써야 합니다. 3차원 유동을 그대로 푸는 회절이론과 달리, 이 방법은 길이 방향 상호작용을 무시하는 근사라는 점이 본질적인 차이입니다.