• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.126-131
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• 2010

본 논문에서는 극지 빙해역을 운항하는 쇄빙선박이나 해양구조물에 작용하는 해빙의 재료특성을 계측할 수 있는 간이 실험 장비를 제작하였다. 극지 빙해역을 운항하는 쇄빙선박의 빙저항이나 해양구조물에 작용하는 빙하중을 추정하기 위해서 극지 현장에서 실규모의 시험을 수행하게 되는데, 저온과 얼음이라는 악조건을 극복하기 위한 빙역학 기술과 특수 장비가 필요하다. 국내에 한국해양연구원 MOERI 빙해수조가 완공됨에 따라 얼음의 특성을 고려한 모형빙 재료특성 시험용 계측장비가 일부 마련이 되었으나 빙해역 현장 시험에 대한 경험이 전무하며, 계측장비에 대한 지식과 기술 역시 확보되지 못한 실정이다. 본 연구에서는 차후 쇄빙연구선 ARAON호를 이용한 빙해역의 실선계측 시 해빙의 강도를 측정하기 위한 계측시스템 마련의 일환으로 시험편 획득을 위한 코어링 장비와, 해빙의 재료특성 중 1축 압축강도를 측정하기 위한 간이 압축시험기 그리고 얼음의 결정구조를 파악하기 위한 편광기를 제작하였다. 또한 극지 현장실험에 적용할 실험기법 확보를 위한 일련의 과정을 마련하기 위해 제작된 장비를 이용해 소양호에서 현장실험을 수행하였고 계측된 결과를 참고문헌과 비교해본 결과 유사한 값을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한조선학회지
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• 제45권1호
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• pp.13-19
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• 2008

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.87-97
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• 1992

극지방의 천연자원의 수송에 필수적인 빙해항행선박은 금후 우리나라의 조선산업이 지향해야 할 기술집약형 선박중 하나로서 국제경쟁에 대비하여 독자적인 연구가 요구되는 분야이다. 본 연구는 빙해항행선박 기본설계의 중요한 인자인 선수부 형상과 평탄빙에서의 쇄빙능력 사이의 상관관계를 밝히는데 목적이 있다. 통상 평탄빙(level ice)에서 선박의 전진속도를 3-4 knots로 볼 때, 탄성으로 취급되는 얼음의 재료특성을 고려하여, 파괴시킬 수 있는 얼음의 최대두께와 파괴된 얼음의 특성길이를 수치적으로 추정하는데 주안점을 두고 있다. 본 연구에서는 빙해항행 선박이 평탄빙에서 연속쇄빙을 하고 있는 상황을 탄성지지기반 위에 놓인 유한 길이의 쐐기보에 작용한 충격하중의 문제로 가정하고 굽힘모멘트에 의해 어떤 위치에서 발생한 최대인장응력이 얼음의 굽힘파괴강도에 도달한다면 그 부분에서 파단이 일어날 가능성이 가장 높다고 판단한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제2권2호
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• pp.59-66
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• 1990

극지방의 해양 환경은 낮은 온도와 함께 여러 가지 형태로 존재하는 얼음의 분포에 의해 큰 영향을 받는다. 빙하와 빙산, 해빙 등 빙역학의 기초적인 이해를 위하여 본 연구는 polycrystalline ice의 재료적 특성과 파괴기구 등을 파악하고 극지 방하유동시 관측되는 creep 변경을 기술하기 위한 constitutive 모델을 제시하였다. 빙변형에 관여되는 여러 가지 물리적 변화 중 microcracking에 의한 재료의 손상을 주요인으로 간주하여 파손역학의 이론을 적용한 3차원 수치모델을 개발하였으며 기발표된 실험 결과와 비교하였다. 1축 균일압축을 받는 경우 실험 데이타와 수치모델은 유사한 거동을 보이고 있으며, 빙변형에 있어서 1, 2기 creep의 소성적 변형특성 뿐 아니라 microcracking에 의한3기(tertiary) creep의 특징까지도 잘 기술해 주고 있다.

• 대한조선학회지
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• 제32권4호
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• pp.57-63
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• 1995

극지개발을 위해서는 극지의 혹독한 자연환경을 대상으로 하는 과학지식과 극지에서 사용되는 특수시설과 장비를 설계, 시공 그리고 운용하는 공학기술이 요구된다. 극지관련 공학기술은 저 온용재료 관련기술, 도로나 교량, 건축물과 같은 극한지 천연자원의 시추와 생산, 수송을 위한 해양구조물과 파이프라인 관련기술, 그리고 얼음의 재료특성에 관한 이론 및 실험으로 크게 구 분할 수 있다. (Table 1). 극지용 구조물과 빙해항행선박 (쇄빙선) 은 일반 해역에서 운용되는 구조물에 비해 형상, 구조강도, 의장, 저온특수설비 등에서 새로운 개념의 기술이 요구되기 때 문에 금후 국내 조선해양산업계가 지향해야 할 고도의 기술집약형 건조물이다. 또한 최근 들어 국내에서도 시베리아 천연자원의 해상운송을 위해 빙해역을 운항할 수 있는 유조선이나 일반 화물선을 확보해야할 필요성이 대두되고 있으며, 또한 국내 조선업계의 생산기술이 비약적으로 발전함에 따라 외국으로부터의 빙해항행선박의 수주도 이루어지고 있으나 아직 이들 선박의 설계를 위한 독자적인 기술은 미흡한 현실이다. 극지개발은 이론적 접근과 함께 실험에 의한 신뢰성 있는 자료를 축적해야 한다. 이를 위해서는 빙해수조(,ice model basin)의 건조나 빙역학 실험을 위한 냉동실험실 (cold room)의 건립을 위한 초기투자가 절실히 요구되며 산업계의 수 요에 따른 포괄적인 산학협동연구가 진행되어야 할 필요가 있다. 빙해수조와 냉동실험실은 빙 해역에 직접 접하지 않은 국가에서 극지공학 연구에 참여하기 위한 필수적인 시설인데 table 2에 대표적인 빙해수조의 설치장소와 규모에 대하여 정리하였다. 이 글은 우리 나라가 쉽게 접할 수 없는 극지환경을 이해하고 가까운 장래에 예상되는 수주경쟁에 대비하여, 국내외의 극지개발 동향을 분석하고 이에 대한 국내의 극지관련 연구의 현황과 앞으로의 전망을 살펴보기 위하여 준비된 것이다. 이 글에서는 극지공학 일반보다는 조선해양분야에 관련된 내용만으로 국한한다.

• 한국해양공학회지
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• 제28권2호
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• pp.126-132
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• 2014

In this study, a method for analyzing the collision and interaction between ice bergy bits and a Mark III type liquid natural gas (LNG) carrier was considered, and the structural safety of a ship's hull and cargo containment system (CCS) was evaluated. In the analysis, a constitutive model implementing the strain rate dependant mechanical property was used to consider the typical material characteristics of ice rationally. A relatively simple and easy ice structure interaction analysis procedure, compared with the accurate but complicated FSI analysis scheme, was suggested. When the ice bergy bits collided with ship's side hull under the four assumed scenarios, the structural behaviors of the ship structure and LNG CCS were simulated by applying the suggested ice collision analysis procedure using the commercial hydro-code LS-DYNA. In addition, the effects of the shapes and colliding speed of the ice bergy bits on the ice-structure interaction and safety of the CCS were examined in detail.

• 대한조선학회논문집
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• 제48권3호
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• pp.254-259
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• 2011

The first Korean-made icebreaking research vessel "ARAON" had her second sea ice trial in the Arctic Ocean in Aug. 2010 after her first voyage to Antarctic Ocean in Jan. 2010 to gather various material and strength characteristics of sea ice. This is a detail report of ARAON 2010 summer Arctic voyage and this paper describes a standard test procedure to obtain proper sea ice data which provide basic information to estimate ice loads and icebreaking performance of the ship. The data gathered from sea ice in the Chukchi Sea and Beaufort Sea during the Arctic voyage of the ARAON includes ice temperature/salinity and the compressive/flexural strength of sea ice. This paper analyses the gathered sea ice data in comparison with data from the first voyage of the ARAON during her Antarctic Sea ice trial.

• 한국해양공학회지
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• 제25권1호
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• pp.49-55
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• 2011

The EG/AD/S model ice, originally developed by Timco (1986), was selected as the primary model ice material for the newly built MOERI Ice Model Basin in Korea. However, the existence of a sugar component in the EG/AD/S mixture may cause a serious maintenance problem, as described in certain references. This study focuses on the tests of the mechanical properties of the EG/AD/S and the EG/AD model ice. In order to understand the influence of sugar in the original EG/AD/S model ice and to find a possible substitute for sugar, a series of tests with the EG/AD model ice were performed, and the results were compared to those of the EG/AD/S model ice. The relatively large size of the MOERI Ice Model Basin made it difficult to control the initial strength of model ice, so it took a much longer time to achieve the target strength. In order to obtain a lower strength and stiffness for the model ice, the amount of chemical additives may be varied to achieve the desired strength level. This paper is a preliminary study aimed at seeking a possible substitute for the original EG/AD/S model ice for utilization in a large-scale ice tank. To understand the influence of sugar in the original EG/AD/S model ice, the mechanical properties of the EG/AD/S and EG/AD model ice, such as flexural strength, compressive strength, and elastic modulus, were tested in the laboratory condition and compared to each other. The warm-up procedure seems to be an important factor to reduce ice strength in the tests, so it is discussed in detail.

• 한국해양공학회지
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• 제22권3호
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• pp.64-70
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• 2008

A full-scale field experiment is an important part in the design of ships and offshore structures. Full-scale tests in the ice-covered sea, however, are usually very expensive and difficult tasks. Model tests in a refrigerated ice tank may substitute this difficulty of full-scale field tests. One of the major tasks to perform proper model tests in an ice towing tank is to select a realistic material for model ice which shows correct similitude with natural sea ice. This study focuses on the testing material properties and the selection of model ice material which will be used in an ice model basin. The first Korean ice model basin will be constructed at the Maritime & Ocean Engineering Research Institute (MOERI) in 2009. With an application to the MOERI ice model basin, in this study the material properties of EG/AD/S model ice of IOT (Institute for Ocean Technology) Canada, were tested. Through comprehensive bending tests, the elastic modulus and the flexural strength of EG/AD/S model ice were evaluated and the results were compared with published test results from Canada. Instead of using an ice model basin, a cold room facility was used for making a model ice specimen. Since the cold room adopts a different freezing procedure to make model ice, the strength of the model ice specimen differs from the published test results. The reason for this difference is discussed and the future development for a making model ice is recommended.

• 한국해양공학회지
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• 제33권5호
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• pp.411-420
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• 2019

It is essential to design crashworthy marine structures for operations in Arctic regions, especially ice-covered waters, where the structures must have sufficient capacity to resist iceberg impact. In this study, a numerical analysis of a colliding accident between an iceberg and stiffened plates was carried out employing the commercial finite element code ABAQUS/Explicit. The ice material model developed by Liu et al. (2011) was implemented in the simulations, and its availability was verified by performing some numerical simulations. The influence of the ambient temperature on the structural resistance was evaluated while the local stress, plastic strain, and strain energy density in the structure members were addressed. The present study revealed the risk of fracture in terms of steel embrittlement induced by ambient temperature. As a result, the need to consider the possibility of brittle failure in a plate-stiffener junction during operations in Arctic regions is acknowledged. Further experimental work to understand the structural behavior in a plate-stiffener junction and HAZ is required.