부유식 파랑에너지 변환시스템(Oscillating Water Column)에서 에너지 변환은 입력파와 챔버, 챔버내 공기의 상호작용으로 이루어진다. 이 논문은 파랑에너지를 기계적 운동으로 변환하는 기계적 특성을 해석한다. 단일 진동수 규칙파가 입력되었을 때에 파에 의하여 챔버의 상하운동이 선형적으로 발생하며, 이 상하운동은 챔버내의 압력 변화에 영향을 받는다. 상하운동과 챔버내로 투과한 파, 그리고 챔버내 압력에 의해 발생되는 파에 의해 챔버내의 상대운동을 정하고, 그 상대운동에 의한 공기의 압축 팽창과 온도상승을 근사적 열역학적 방정식으로 해석하여 오리피스를 통한 유량과 압력을 기준으로 에너지 변환요율을 결정하였다. 얻어진 식은 간단하면서도 관련요소의 영향을 전반적으로 표현한다. 개구율 변화에 따른 운동응답을 비교하였다.
Chine형 선체단면 주상체의 자유표면에서의 상하운동에 수반되는 부가질량과 감쇠력을 Ursell-Tasai 방법에 의하여 계산하였다. Chine형에서 구하여진 결과는 같은 선체단면적 계수와 반폭흘수비를 갖는 등가 Lewis형의 결과와 비교하였고 선체단면의 형상이 부가질량 및 감쇠력에 미치는 영향을 고찰하였다. Chine형과 등가 Lewis형 선체단면 주상체에 파고가 일정한 횡파가 입사할 때의 상하운동을 고찰하였다. 이상과 같은 계산 및 고찰을 통하여 다음 결과를 얻었다. 1) 자유표면이 부가질량에 미치는 영향은 chine형이 등가 Lewis형단면보다 큰 값을 갖는다. 2) 선체단면적계수와 반폭흘수비가 같은 경우에 감쇠력의 크기는 Lewis form, single chine, double chine순서이다. 3) 선체단면계수와 반폭흘수비는 상하운동에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 생각되며, 선체단면의 기하학적인 변형이 운동에 미치는 영향은 중요한 요소가 되질 못한다. 4) 감쇠력계수와 선체단면계수와의 관계는 간단한 관계를 유지한다.
부유식 파랑에너지 변환시스템(Oscillating Water Column)에 대한 해석은 입력파와 챔버, 챔버내 공기의 상호작용으로 인하여 어려움이 많다. 이 논문은 이와 같은 요소를 고려하면서도 쉽고 간편한 해석법을 제시한다. 파랑에너지에 의한 자가발전은 파랑에너지를 기계적 운동으로 변환하고 이를 전기에너지로 변환함으로써 가능하다. 본 논문은 파랑에너지에서 기계적 에너지로 변환하는 과정에 집중하여 그 부분의 성능을 해석한다. 단일 진동수 규칙파가 입력되었을 때에 파에 의하여 챔버의 상하운동이 선형적으로 발생하는 것으로 보며, 이 상하운동에 챔버내의 압력 영향을 고려하였다. 상하운동과 챔버내로 투과한 파, 그리고 챔버내 압력에 의해 발생되는 파에 의해 챔버내의 상대운동을 정하고, 그 상대 운동에 의한 공기의 압축 팽창과 온도상승을 근사적 열역학적 방정식으로 해석하였고 오리피스를 통한 유량을 결정하였다. 얻어진 식은 간단하면서도 관련요소의 영향을 전반적으로 표현한다. 결과에 따르면 고정식의 에너지 변환식은 부유식의 특별한 경우로서 파악되었다. 또한 고정식의 시스템을 그대로 부유식으로 바꿨을 때 그 변환효율은 적어지는 것으로 나타났다. 본 해석법은 계산이 간편하므로 설계단계에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
매우 큰 편심하중을 지지하면서 상하로 수직위치를 제어하는 의료용 리프트 칼럼은 수직위치의 정확도를 확보하기 위해 매우 낮은 구조적 변형과 진동은 물론 높은 피로강도가 요구된다. 리프트 칼럼은 일반적으로 3단 슬라이딩 붐구조로 유도전동기로 작동되며, 상하운동에 따라 변동응력을 나타낸다. 본 연구에서는 리프트 칼럼의 상하운동으로 야기되는 변동응력에 따른 피로강도를 수치해석적으로 예측하였다. 한 주기 상하운동에 따른 응력변동은 유한요소해석으로 구하였으며, 피로수명은 Palmgren-miner기법과 재료의 S-N선도를 적용하여 예측하였다. 수치해석의 신뢰성을 확보하기 위하여 리프트 칼럼의 상세형상과 체결부위을 반영한 3차원 FEM모델을 생성하였으며, 칼럼과 패드사이 계면은 접촉조건으로 처리하였다.
본 연구는 OSV(Offshore Support Vessel)의 운동응답 특성을 파악하기 위해 조우주파수와 선속변화에 따라 상하동요 및 종요에 대해 수치해석을 수행하였고 유효마력에 대한 실험값과 비교 해석하였다. 연구결과 뷰포드 스케일(Beaufort Scale) 2의 해상조건에서 조우각 $30^{\circ}$로 고속항주시 상하동요는 가장 크게 나타났고, 뷰포드 스케일 3 및 4일 경우 조우각 $90^{\circ}$로 저속항주시 상하동요가 가장 크게 나타났다. 종요의 경우, 뷰포드 스케일이 증가함에 따라 선형적으로 증가하였고, 조우각 $30^{\circ}$에서 고속항주시 가장 큰 값이 나타났다.
본 연구에서는 상하운동 또는 좌우흔들림운동하에서의 튜브진동에 대한 실험 을 통하여 튜브지지대 인자의 영향을 고찰하고자 하였다.실험은 양단이 고정된 튜 브의 중앙에 지지대가 있는 두마디 튜브의 실험장치에서 수행되었다. 실험시 고찰된 인자들은 튜브편심율, 튜브지지대 두께, 튜브와 튜브지지대간의 간격, 튜브지지대의 위치, 튜브주파수, 선형도, 그리고 튜브거동 형태(nature of the dynamic interaction )등이다.
일반적으로 부유식 해상풍력발전 에너지의 수급성과 효율을 극대화하기 위해서는 하부구조물의 파랑 감쇠로 인한 운동을 저감시키는 것이 중요하다. 선행 연구들에 따르면 파도 중 하부구조물에 설치된 감쇠판에 의해서 발생한 와류점성으로 인해 운동 응답이 감소되는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 5MW급 반잠수식 OC5 플랫폼과 감쇠판이 부착된 두가지 플랫폼을 설계하고, 와류점성으로 인한 운동저감효과를 확인하기 위해 자유감쇠실험과 수치계산을 수행하였다. 모형시험 결과로 낙하 높이를 30 mm, 40 mm, 50 mm에서의 상하 자유감쇠실험을 수행하였을 때 OC5 플랫폼 대비 두 가지의 형태의 감쇠판이 부착된 플랫폼이 상대적으로 운동감쇠성능이 향상되었다. 모형시험과 수치계산 결과에서 형상화한 감쇠판 모델(KSNU Plate 1, KSNU Plate 2)들이 각각 OC5 대비 상하운동 진폭이 1.1배, 1.3배 각각 감소했으며, KSNU Plate 2 플랫폼은 KSNU Plate 1 플랫폼보다 OC5 대비 약 2배 감쇠성능이 좋아진 것으로 나타났다. 본 연구에서는 감쇠판의 면적과 와류점성이 상하동요의 감쇠율과 밀접한 관련을 보여준다.
세계적으로 수요가 증대하고 있는 고속선의 설계시 승선감 또는 내항성은 필수적으로 고려되어야 하는 중요요소이다. 고속선은 필연적으로 과도한 운동을 동반하며 그로 인해 승객들은 극심한 멀미와 구토 등 불쾌한 승선감을 경험하게 된다. 근래에 항공 및 육상 교통수단들의 고급화에 따라 해양 운항선사들도 선박품질의 고급화와 괘적한 승선감 확보에 비상한 관심을 보이며 승객 유치 및 승선률 제고를 도모하고 있다. 본 논문은 고속쌍동선에 대한 내항성능을 추정하고 그 해석결과를 실험과 비교하였다. 상하동요 및 종동요 간의 선형 연성 운동방정식을 사용하였고, 규칙파에 대한 상하동요의 응답특성 곡선을 구하였다. 또한 불규칙파에 대한 운동응답을 추정하기 위하여 ITTC파도 스펙트럼을 적용하였으며, 본 고속쌍동선의 운동성능에 미치는 선수 및 선수각의 영향을 고찰하였다.
앵글씨 분류에 따른 최대개구시 하악의 수직 변위에 대한 차이를 확인하고, 수직 하악운동에 영향을 주는 골격요소를 확인하기 위하여, 측두하악관절 및 저작계 이상에 대한 증상 및 병력이 없으며 발치 및 교정치료의 경험이 없는 광주지역 대학에 재학중인 학생들을 대상으로, 앵글씨 구치부 관계에 근거하여 1급군(남:30명, 여:49명), 2급군(남:18명, 여:24명)과 3급군(남:18명, 여:33명)으로 분류하여 총 172명(연령 범주:20-30세)의 학생을 선택하였다. 전남대학교 병원 구강내과에서 사용하는 계측용자를 이용하여 최대 개구시 상하악 중절치 절단면간의 거리를 측정하였다. 대상자들의 진단모형을 만들어 상하악궁 길이와 폭경를 측정하였다. 대상자들에 대한 두부 규격방사선 사진을 촬영, 작도하고 방사선학적 지표를 계측, 비교분석하였다. 앵글씨 분류 1급군, 2급군 그리고 3급군 절치간 최대개구량은 3급군이 가장 컸으며 모든 군에서 남자가 여자보다 컸다. 구치간 최대개구량은 앵글씨 분류 1급군, 2급군 그리고 3급군에서 각 군간의 유의한 차이는 없었으나, 모든 군에서 남자가 더 컸다. 앵글씨 분류 1급군과 2급군의 하악운동에서 총 하악골 길이, 하악지 길이, 하악 하연부 길이 그리고 상악궁 폭경이 변수로 나타났으며, 상하악궁 길이와는 역상관관계를 나타내었다. 앵글씨 분류 3급군의 하악운동에서 상하악궁 길이와 안면 부길이가 1급군과 2급군과는 다른 중요한 변수로 나타났으며, 상악궁의 폭경과는 역상관관계를 나타내었다. 이상의 결과로 보아 앵글씨 분류 각 군에서 하악개구운동은 안면 골격구조의 영향을 받으며, 각 군간에 영향을 주는 안면 골격 요소들은 차이가 있었다. 따라서 이러한 골격적 요소들은 개구량 개선을 위한 진단과 치료시 고려되어야 할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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