• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.13-27
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• 2018

사석경사식 방파제의 안정성에 있어 파랑에 의한 사석마운드내의 침투흐름의 영향이 연구되었다. 침투흐름은 일반적으로 태풍시 방파제 주변 수위차에 의해 발생된다. 기존 사석마운드의 안정해석법은 정적해석으로 활동면 상의자중(콘크리트블록, 사석, 필터, 보호층)에 의한 수직력과 콘크리트 블록에 작용하는 파압에 의한 수평력(Goda 식으로 산정)의 힘의 평형조건으로 결정된다. 그러나 이 정적방법은 사석마운드 내의 파랑에 의한 침투흐름을 고려할 수 없다. 이런 침투흐름은 사석마운드의 안정성을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 침투 작용시 사석경사식 방파제의 안정성에 대해 CFD 프로그램(OpenFOAM)과 한계평형해석법(GeoStudio)을 이용하여 검토하였다. 수치해석결과 침투로 인해 사석경사식 방파제의 안정성이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 수치해석 결과는 사석마운드의 안정성이 시간에 따라 변하는 것을 보여주었다. 특히 파가 방파제를 월류하고 침투류에 의해 상치콘크리트 측면과 하부에 강한 양압력과 사석마운드 내부에 간극수압이 크게 발생하는 시점에 가장 불안정 상태를 보이는 것으로 나타났다. 따라서 동적 파랑에 의한 침투류의 영향을 고려한 동적해석도 정적해석과 함께 검토할 필요가 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.23-32
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• 2023

혼성제 사석 기초 마운드 상에 거치되는 피복재의 소요중량을 산정하기 위한 결정론적 해석과 더불어 신뢰성 해석을 수행하였다. 사석 기초 마운드 경사, 피해율 그리고 입사파수를 고려할 수 있도록 안정수 산정을 위한 기존의 경험식을 수정하였다. 수정된 산정식은 기존 경험식을 개발하는 과정에 사용했던 것과 동일 조건에서 수학적으로 일치한다. 먼저 결정론적 설계법으로 임의의 대표단면에 대하여 여러 가지 조건을 변화시키면서 사석 기초 마운드 보호에 필요한 피복재의 소요중량을 산정하였다. 사석 기초 마운드 경사가 급할수록, 입사파수가 증가할수록 기존의 경험식으로 부터 산정된 피복재의 소요 중량보다 더 큰 피복재의 소요중량이 필요함을 확인하였다. 그러나 허용 피해율을 크게 부여하면 반대 경향이 나타난다. 한편, 본 연구에서 처음으로 사석 기초 마운드 피복재에 대한 신뢰성 해석이 수행되었는데, 이는 결정론적 설계법으로 산정된 피복재가 얼마나 안정한지를 정량적으로 확인하고, 파괴에 미치는 각 확률변수들의 불확실성에 따른 영향의 정도를 살펴보기 위함이다. 신뢰성 해석 결과에 의하면 기존 경험식이 만족하는 조건에서 산정된 피복재의 소요중량은 재현기간 50년 설계파 조건에서 단위 년에 1%의 피해가 발생할 확률 1.2%를 갖는다. 또한 영향계수 산정 결과에 의하면 입사각에 따라 약간 다르지만 전반적으로 안정계수, 파고 그리고 사석 기초 마운드상의 수심 순으로 파괴에 미치는 영향이 큼을 확인할 수 있었다. 마지막으로 안정수 산정식에 음함수적으로 포함되어 그 영향이 쉽게 확인되지 않는 확률변수의 변화에 따른 민감도 분석이 수행되었다. 해석 결과에 의하면 사석 기초 마운드의 수심이 깊어 질수록 파괴확률이 급격하게 감소하였다. 그러나 반대로 사석 기초 마운드의 폭이 커질수록, 입사 파랑의 주기가 짧을수록 파괴확률은 커지는 것으로 확인되었다.

• 한국해양공학회지
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• 제24권1호
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• pp.90-98
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• 2010

In this paper, vibration-based structural health monitoring methods that are suitable for caisson-type structures are examined by an experimental evaluation. To achieve the objective, four approaches are implemented. First, vibration-based structural health monitoring methods are selected to monitor the structural condition of caisson-type breakwaters. Second, a lab-scaled caisson structure is constructed to verify the selected monitoring methods. Third, the vibration characteristics are numerically analyzed using an FE model due to the change in the rubble mound condition. Finally, experimental vibration tests of the lab-scaled caisson structure are performed to monitor the vibration responses due to changes in rubble mound conditions and the performances of the selected methods are examined from the monitoring results.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권6호
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• pp.435-440
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• 2010

사석 방파제와 같은 불연속 구조물의 안정 해석이 수행되었다. 파랑장의 계산에는 CADMAS-SURF를 이용하고 마운드의 변형 해석에는 개별요소법을 이용하였다. 파랑장과 구조물 변형과의 상호작용을 고려하였고, 마운드를 구성하는 요소의 다양성에서 비롯되는 물성치들을 고려하기 위해 스프링계수, 점성, 마찰계수를 몬테카를로법에 의해 랜덤하게 입력하였다. 또한 수치해석 결과를 검증하고 해석 모델의 타당성을 검토하기 위해 모형실험을 실시했다. 모형실험에서는 마운드를 구성하는 요소로써 유리구를 이용했고, 실험결과와의 비교를 위하여 요소의 크기를 수치해석의 모델요소와 일치시켰다. 그 결과 수치해석결과와 모형실험결과가 정성적으로 일치했으며, 본 해석 모델의 타당성이 검증되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.128-137
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• 2023

본 연구는 비정형 바닥판을 갖는 중력식 구조물의 사석마운드 지반반력을 대상으로 하였다. 구조물 바닥을 강체로 가정하고, 사석마운드는 압축에 대해서만 저항하는 바닥에 균일하게 분포하는 선형스프링으로 모형화하여 지반반력 산정식을 유도하였다. 바닥 형상이 사각형인 경우, 그 유도된 식이 설계에 사용되고 있는 식으로 변환됨을 보임으로써 유도 과정에 오류가 없음을 확인하였다. 또한, 비정형 바닥 형상이 사각형으로 수렴할 때의 지반반력의 거동과 그 수렴값을 살펴봄으로써 유도된 식의 타당성을 입증하였다. 실제 설계에서 사용되고 있는 방법의 적정성을 살펴보기 위하여 기 설계된 방파제 단면에 대한 단부 지반반력을 계산하고 설계서에 제시된 값과 비교하였다. 그 결과, 설계에 사용한 방법이 비안전측의 결과를 주었다는 것을 확인하였다. 특히, 극한 설계조건의 경우와 같이 연직하중의 편심이 큰 경우에 그 차이가 더 크게 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.169-177
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• 2017

최근 수송선박의 대형화에 따라 기존 항만 시설의 접안 깊이 확보에 대한 필요성이 증가하고 있다. 증심공법은 기존 항만시설의 접안 깊이를 확보하는 방법으로, 필요 깊이만큼 사석마운드를 굴착한 후 그라우팅을 통해 보강한다. 이 연구에서는 사석마운드 보강을 위한 그라우팅 재료로 가소성 그라우트를 사용할 경우 보강성능과 충진성능에 대해 검토하고자 하였다. 2가지 가소성 그라우트 배합에 대해 압축강도실험을 수행하여 지반보강효과를 검토하였고, 직경 400 mm, 높이 530 mm 크기의 실린더형 실험체 5개를 제작해 충진성능을 평가하였다. 구조물의 안전성 확보를 위해 요구되는 개량체의 소요강도는 6 MPa이며, 이 연구에서 사용한 가소성 그라우트 배합 모두 재령 7일에 9 MPa 이상으로 소요강도를 만족하는 것으로 확인되었다. 충진성능 평가 실험체의 충진상태를 육안으로 관찰한 결과, 이 연구에서 목표로 설정한 사석 채 움 높이까지 가소성 그라우트가 잘 채워지는 것을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.270-285
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• 2018

해안 항만구조물을 대표하는 혼성방파제의 설계에서 파랑하중에 의한 사석마운드 및 해저지반의 내부에서 과잉간극수압의 거동과 그에 따른 구조물의 파괴가 논의되어 왔고, 이를 수치시뮬레이션기법으로 규명하려는 시도가 있어왔다. 수치시뮬레이션에 관한 대부분의 연구에서는 선형 및 비선형의 해석법이 적용되었지만, 난류모델를 고려한 강비선형해석법이 적용된 사례는 거의 없었다. 본 연구에서는 VOF 법에 의한 쇄파현상과 LES 법에 의한 난류모델을 고려하는 고정도의 혼상류해석법인 olaFlow 모델을 적용하였으며, 규칙파-해저지반 및 규칙파-혼성방파제-해저지반의 상호작용해석에 관한 기존의 수치해석해 및 실험치와의 비교로부터 olaFlow 모델의 타당성을 입증하였다. 이로부터 혼성방파제의 케이슨과 사석마운드에서뿐만 아니라 해저지반의 내부에서 규칙파랑하중에 의한 수평파압, 과잉간극수압의 공간분포, 평균유속, 평균와도의 공간분포에 관한 특성 및 와도 크기의 평균분포와 평균난류 운동에너지와의 관계를 검토하였으며, 나아가 혼성방파제의 안정성을 논의하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.129-145
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• 2019

해안 항만구조물을 대표하는 혼성방파제의 설계에서 파랑하중에 의한 사석마운드 및 해저지반의 내부에서 과잉간극수압의 거동과 그에 따른 구조물의 파괴가 논의되어 왔고, 이를 수치시뮬레이션기법으로 규명하려는 시도가 있어왔다. 수치시뮬레이션에 관한 대부분의 연구에서는 선형 및 비선형의 해석법이 적용되었지만, LES 법에 의한 난류모델과 VOF 법에 의한 쇄파현상을 고려한 강비선형혼상류해석법이 적용된 사례는 거의 없었다. 본 연구의 선행 연구에서는 규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용해석에 혼상류해석법인 olaFlow 모델을 적용하였다. 본 연구도 동일한 해석법을 사용하여 불규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용해석을 수행하며, 이로부터 혼성방파제의 케이슨과 사석마운드 및 해저지반 근방에서 유의파고와 유의주기의 변화에 따른 수평파압, 과잉간극수압(시간변동 및 주파수스펙트럼), 평균유속, 평균와도 및 평균난류운동에너지 등을 검토하였다. 이로부터 케이슨 전면 사석마운드 수평부상에서는 최대무차원과잉간극수압, 평균난류운동에너지 및 평균와도가 동일하게 커지고, 또한 케이슨 전면의 정수면 근방에서는 항내측으로, 해저면 근방에서는 항외측으로 향하는 순환류가 형성되는 등의 중요한 결과를 알 수 있었다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.82-89
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• 2005

The vibrohammer compaction methods had been applied more and more to the rubble mound lying under the gravity quay wall in Korea. 1g Shaking table tests were performed to evaluate on the dynamic behavior of gravity quay wall with different relative density of rubble mound. The settlements, relative displacements and accelerations of gravity quay wall were measured and analysed.

• 한국항해항만학회지
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• 제39권3호
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• pp.253-260
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• 2015

열악한 작업환경 때문에 수중항만공사를 기계화하려는 많은 노력들이 시도되고 있다. 본 논문은 수중항만공사 중 사석 고르기 작업을 수행하는 수중건설로봇에 대해 기술한다. 로봇의 블레이드는 울퉁불퉁한 지형에서도 사석 마운드를 기준면에 대해 평편하게 고르고, 다목적암은 사석을 파고, 채울 수 있게 설계되었다. 본 연구는 로봇에 설치된 위치 및 방위 센서와 동기를 이루면서 주행과 스윙운동이 포함된 다목적암과 블레이드의 기구학을 해석한다. 기준수심센서에 부여된 월드좌표에 대해서 블레이드와 다목적암의 위치와 방위를 나타내고, 기준면과 나란한 고르기 작업을 위한 형상을 찾는다. 고르기 작업을 위한 유압제어시스템을 개발하며, 로봇에 의한 육상 및 수중 사석 고르기 작업을 실시해 실험결과를 보인다. 로봇의 작업속도는 잠수부보다 8배 정도 빠르며 작업품질도 우수한 것으로 평가된다. 잠수부가 작업할 수 없는 대수심에서는 효율성이 더 좋을 것으로 기대된다.