• 한국해양공학회지
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• 제8권1호
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• pp.23-32
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• 1994

A numerical procedure is described for simultaneously predicting the motion and structural responses of tension leg platforms (TLPs) in multi-directional irregular waves. The developed numerical approach is based on a combination of a three dimensional source distribution method, the finite element method for structurally treating the space frame elements and a spectral analysis technique of directional waves. The spectral description for the linear responses of a structure in the frequency domain is sufficient to completely define the responses. This is because both the wave inputs and the responses are stationary Gaussian ran dom process of which the statistical properties in the amplitude domain are well known. The hydrodynamic interactions among TLP members, such as columns and pontoons, are included in the motion and structural analysis. The effect of wave directionality has been pointed out on the first order motion, tether forces and structural responses of a TLP in multi-directional irregular waves.

• 한국해안해양공학회지
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• 제5권3호
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• pp.182-190
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• 1993

본 논문에서는 규칙 또는 불규칙파와 정상외력이 3차원적으로 복합되어 있는 외력조건에서 케터너리 계류부체의 6 자유도 운동변위 및 계류장력의 시계열을 계산하기 위한 시간영역해법을 제시하였다. 입사파낭의 무한대 주파수에 대한 부가질량계수, 그리고 파낭감쇠계수와 파낭강제력계수의 주파수에 대한 변화는 특리점분포법을 이용하여 결정하였으며, 이들 계수들을 이용하여 구성되는 시간영역에서의 운동방정식은 Wilson-$ heta$ 기법을 이용하여 해를 구하였다. 시간영역해법의 결과를 정상외력 조건에서 Newton 방법의 해와, 변동외력 조건에서 주파수영역해법의 결과와 각각 비교한 결과 이들이 서로 잘 일치함을 확인하였다. 아울러, 불규칙파 조건에서 일반적인 제원을 갖는 부유식 방파제를 설정하여 본 기법의 적용을 예시하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제5권3호
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• pp.212-220
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• 1993

불규칙파를 스펙트럼으로 파악하여 천해에서 천수, 굴절, 회절, 마찰 및 쇄파 등에 의하여 변이하는 현상을 해석하였다. 지배방정식은 에너지보존식과 파수벡타보존식인데 파수벡타보존식에 회절효과를 고려하는 항을 포함하였다. 스펙트럼형상을 재현하기 위하여는 선형누적법을 사용하였으며, 스펙트럼에 대한 대표 마찰계수를 간단히 산정하는 약산식을 개발, 사용하여 마찰손실효과를 고려하였다. 또한 천해역에서의 쇄파를 고려하기 위하여 Kitaigorodskii의 평형조건식을 수정하여 적용하였다. 본 연구에서 개발된 모형을 실험조건에 적용하여 검증한 결과, 계산치가 실측치와 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.186-195
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• 2001

The purpose of this study is to develop the time-dependent, one-dimensional numerical model on the interaction between irregular waves and two-layer permeable coastal structures, by extending and modifying the numerical model PBREAK(Wurjanto and Kobayashi, 1992) which is applicable only to one-layer permeable coastal structures. The two-layer permeable coastal structure consists of two permeable underlayers with different permeable media resting on an impermeable slope and an armor layer covering the permeable underlayer. The numerical model of this study simulates the wave over rough permeable underlayer of arbitrary geometry as well as the waves inside two-permeable underlayers of arbitrary thickness for specified normally-incident irregular waves. The utility of the numerical model is founded from comparing with PBREAK and the four hydraulic model tests under irregular waves. The sensitivities of computed results according to typical parameters(porosity, stone diameter, horizontal width of the permeable underlayer) and major factors(friction factor of primary armor layer etc.) discussed.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.468-477
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• 2019

불규칙파에 의한 정온도 평가 시 주로 사용하는 Boussinesq 근사의 수치모형은 항의 개구부 폭이 약 30 m 내외의 좁은 마리나와 같은 소규모 항만에서는 격자 크기의 적용성 한계가 있고, 항 내로 진행하는 파의 회절에 대한 평가 시 정확한 정온도 평가가 어려울 수 있다. 본 연구에서는 정수면의 비정수압 항이 고려되어 해수면과 바닥층에서의 유속으로 계산하는 비선형 천수방정식 모형인 SWASH 모형(Zijlema and Stelling, 2005)을 사용하여 좁은 항의 개구부에서 정온도 평가의 적용성을 검토하였다. SWASH 모형은 구조물 및 지형에 입사하는 반사파 적용 시 수심과 공극율 계수 및 구조물 크기에 따라 부분 반사를 제어한다. 본 연구에서는 실제 구조물 단면 형태에 따른 구조물 전면에서의 반사파의 평가와 단면의 형태 및 구조물의 형태에 따라 반사율 적용성을 검토하였다. 항 내에 진입하는 회절 파랑에 의한 모델의 재현성을 평가하기 위해 구조물 직각 및 경사로 입사하는 영역을 구성하여 기존의 Goda et al.(1978)가 제시한 회절도 이론값과 비교하였다. 수심평균으로 계산된 단면 구조물 반사율 실험 결과는 Stelling and Ahrens(1981)이 제시한 반사율의 개략치와 유사한 반사율을 나타내며, 경계에서의 반사파의 제어와 구조물의 형상 및 지형에 따라 반사파가 잘 재현되는 것으로 판단된다. 회절도 검토 결과 파랑 진입 각도 및 회절파의 형태가 계산치가 이론값과 아주 유사하게 나타나지만, 경사 입사 및 직각 입사 모두 방향 집중도가 작은 경우 파고비가 0.5~0.6인 일부 구간에서 회절도가 저평가되는 것으로 나타났다.

• 한국수산과학회지
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• 제34권1호
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• pp.43-50
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• 2001

규칙파, 불규칙파 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 프레임에 우리형 그물을 부착하여 구성되어 있는 가두리 시설의 운동특성을 분석하기 위하여 정사각형 및 원형 구조의 가두리 시설을 대상으로 예인 수조에서 수리 모형실험을 실시하였으며, 규칙파중 운동 특성은 선형 포텐셜 이론에 의한 수치 해석의 그것과 비교하였다. 그 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 1) 규칙파중 모형 가두리 시설의 상하 및 종 동요는 전후 동요와는 달리 그물의 영향을 거의 받지 않았으므로 이 시설물의운동 특성중 가장 중요한 상하 동요를 해석하는 경우에는 그물을 제외하고 프레임만을 고려해도 된다는 것을 확인하였다. 2) 불규칙파중 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 모형 가두리 시설의 운동 특성은 입사파 주기의 2배 되는 고주파수에서 시설물의 고유 주기 등에 의해 동적 운동의 peak frequency가 나타남으로써 비선형 즉, 2nd order harmonic 성분이 존재하였다 3) 파동 및 흐름장에서 동요 특성이 정사각형에 비해 비교적 작게 나타난 원형이 파도, 조류 등 환경 조건이 거친 해역에 보다 적합한 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.303-303
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• 2020

국내의 주요 외곽시설은 대수심화 및 설계외력의 증대 등으로 경제성 및 안정성 등의 확보를 위해 혼성제 형식의 구조물을 적용하는 사례가 주를 이루고 있다. 혼성제 근고부 안정성과 관련해서는, 설계파에 대한 안정적인 피복재 중량을 구하는 것이 설계상 중요하다. 기존의 직각 입사파에 대한 연구는 많이 수행되어 왔으나, 경사 입사파 조건에 대한 검토 사례는 미미한 실정이다. 또한 직각입사 뿐만 아니라 경사 입사파에 대한 근고부 중량산정식으로 확장된 Tanimoto식을 적용하고 있으나, 수리실험과 중량산정식에 대한 오차가 발생하고 있어 수리실험을 통해 기존의 산정식에 대한 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 경사입사파 조건에 따른 혼성제 제두부 구간의 피복재 안정성에 대하여 실험을 수행하였다. 설치수심은 0.3m 수심으로 고정하고, 입사각도를 0°, 30°, 45°, 60° 및 75°로 변화시켜 실험을 수행하였다. 전체 연장 10m의 모형에서 종점부 1m 구간을 실험구간으로 설정하고, 피복재의 종류는 피복석(50g), 콘크리트 피복블록(Tetrapod, Tripod)를 사용하였으며, 파랑조건은 불규칙파를 적용하였다. 주기 및 파고를 변화시켜 수리실험을 수행하였다. 실험결과는 제두부 구간에 피복된 피복재의 구간별 피해율을 분석하기 위해 구역분할도 적용하였으며, 확장된 Tanimoto식과 비교분석하여 중량산정식의 타당성을 검토하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.174-183
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• 2014

해양 및 해안구조물 하부의 해저지반에 장시간 지속적인 고파랑이 작용하는 경우 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 인하여 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 일단 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 혼상류해석과 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 불규칙파동장하에서 해저지반상 및 혼성방파제의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄소성해저지반응답용의 수치해석프로그램에 입력치로 적용하여 불규칙파동장에서 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 케이슨의 시간변위 및 변위가속도 등을 정량적으로 평가한다. 이로부터 혼성 방파제 전면 및 후면 하부의 해저지반내에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 이에 따라 액상화된 토립자는 흐름에 대한 저항력을 상실하므로 액상화된 지반은 세굴가능성이 클 것으로 판단된다. 또한, 액상화된 지반은 강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 증폭되고, 더불어 혼성방파제의 안정성에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 여기서, 본 연구의 전체 내용을 지면관계상 두 부분으로 나누며, 전반부를 (I)로 하여 구조물의 동적변위와 변위가속도 및 지반변형을 중심으로 다루고, 후반부를 (II)로 하여 지반내에서 간극수압의 시간변동, 액상화 및 유효응력경로 등을 상세히 다루며, 본 연구는 후반부인 (II)에 해당한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.160-173
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• 2014

해양 및 해안구조물 하부의 해저지반에 장시간 지속적인 고파랑이 작용하는 경우 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 인하여 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 일단 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 혼상류해석과 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 불규칙파동장하에서 해저지반상 및 혼성방파제의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄소성해저지반응답용의 수치해석프로그램에 입력치로 적용하여 불규칙파동장에서 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 케이슨의 시간변위 및 변위가속도 등을 정량적으로 평가한다. 이로부터 혼성방파제 전면 및 후면 하부의 해저지반내에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 이에 따라 액상화된 토립자는 흐름에 대한 저항력을 상실하므로 액상화된 지반은 세굴가능성이 클 것으로 판단된다. 또한, 액상화된 지반은 강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 증폭되고, 더불어 혼성방파제의 안정성에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 여기서, 본 연구의 전체 내용을 지면관계상 두 부분으로 나누며, 전반부를 (I)로 하여 구조물의 동적변위와 변위가속도 및 지반변형을 중심으로 다루고, 후반부를 (II)로 하여 지반내에서 간극수압의 시간변동, 액상화 및 유효응력경로 등을 상세히 다루며, 본 연구는 전반부인 (I)에 해당한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제22권1호
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• pp.12-20
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• 2019

감쇠 파동장 기반 초동주시 계산은 기존 파선추적법의 단점을 보완하는 초동주시 계산기법이다. 이 기법은 주파수 영역 감쇠 파동장을 구해야 하기 때문에 수치 모델링이 필수적이다. 하지만 육상 탄성파 탐사 자료를 모사할 경우 불규칙한 지형을 고려해야 하기 때문에 계산 효율이 좋은 유한 차분법을 적용하기 어렵다. 불규칙한 지형을 정확하게 모사하기 위해 유한 요소법을 사용할 경우 계산량이 크게 증가한다는 단점이 있다. 이 논문에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여 embedded boundary method (EBM)를 유한 차분법에 적용하여 불규칙한 지형에서 초동주시를 계산하였다. 제안한 초동주시 계산기법의 정확도와 효율성을 확인하기 위하여 유한 요소법과 비교하였다. 수치 실험 결과 EBM을 적용한 초동주시 계산기법이 유한 요소법을 이용한 방법과 대등한 정확성을 보였고, 계산 효율은 더 향상되는 것을 확인할 수 있었다.