• 해양환경안전학회지
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• 제26권1호
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• pp.22-30
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• 2020

2016년 3월 6.67톤 어선이 크레인 작업을 하던 중 복원성 상실로 인한 전복 사고가 발생하였다. 전복은 충돌, 접촉, 좌초, 화재 및 폭발의 결과로 발생한 사고는 제외하고 선박이 뒤집힌 것을 말한다. 지난 9년동안(2010-2018), 전복 사고는 전체 해양사고의 2.34%를 차지하고 있으며 증가와 감소를 반복하고 있다. 10톤 미만 소형어선의 주된 전복사고 원인은 부적절한 선적에 따른 복원성 상실이다. 어선법에 따르면 소형 어선은 복원성과 1톤 미만 제한 하중 크레인에 대해서 복원성과 예비검사를 면제해 주고 있다. 본 연구는 고성에서 발생한 소형 어선의 전복 사고 재결서의 원인으로 언급된 사항 중 크레인 증량에 따른 복원 모멘트 감소에 대해 실제 제원이 비슷한 어선을 모델링하여 이를 통해 사고 전·후의 어선 상태를 가상하여 복원성을 비교하였다. 그 결과 기존 보다 무거운 크레인으로의 교체 시에는 복원 모멘트 감소와 현단몰입각의 감소로 전복의 위험성이 증가되었다. 표준재화 상태에서는 입·출항시 보다는 어로 활동을 하고 있는 상황에서의 복원 모멘트가 감소되는 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권4호
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• pp.412-418
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• 2014

본 연구에서는 선박의 우수한 운항 성능과 쾌적한 승선감의 확보를 위해, 부경대학교 실습선인 가야호를 대상으로 해상상태, 선수각 조건, 선속, 그리고 선내 위치별로 수행된 뱃멀미 발현에 관한 5차에 걸친 설문조사 결과와 선체운동해석법(Strip Method)에 기초한 수치계산을 통해서 얻은 계산결과를 비교, 분석하였다. 이를 통해 많은 수의 학생이 승선하는 실습선의 거주구역 배치에 대한 타당성 검증과 함께 항해 중 멀미도를 낮출 수 있는 침로와 선속의 결정에 도움이 될 것이다. 본 연구에 의하면 해상상태가 거칠수록 전체 멀미비율이 높게 나타났으며, 선내 위치별로는 선체의 중량중심에서 멀리 떨어져 있는 선교와 거주구역에서 수직가속도의 가중치가 높았고 멀미비율도 높게 나타났다. 그리고 선수파에 비해 횡요시 수직가속도의 가중치가 높게 나타났다. 멀미도 조사와 MSI 계산의 비교에서는 운동 수직가속도가 증가하면, 상대적으로 멀미도도 증가하고, 수직가속도가 증가하는 구역과 멀미도 발생구역이 일치하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권1호
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• pp.33-39
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• 2017

본 연구에서는 연안여객선의 지간선 체계 구축 사업의 추진을 위한 권역 및 항로를 선정 평가하고자 하였다. 이를 위해 먼저 타 교통수단의 위계형성 구조 및 연안여객선 운영체계의 특성을 분석하여 구축 대상권역 및 대상항로 선정을 위한 평가항목을 추출한다. 두번째는 전문가 설문조사를 통해 구축 대상권역 및 대상항로의 평가항목에 대하여 AHP기법을 이용하여 중요도를 산출한다. 마지막으로 평가항목에 대한 중요도와 대상권역 및 항로를 종합평가하여 최종 후보권역 및 항로를 선정하고자 한다. 그 결과 대상권역은 항로수, 여객수송실적, 차량수송실적, 도서민수 등 4개의 평가항목이 추출되었고, 이들 항목으로 평가한 결과 목포권역이 선정되었다. 또한 도서민, 지자체, 지역적 여건, 여객선 사업자 등 4개의 평가항목으로 평가한 결과 영광권 항로가 선정되었다. 한편 확대시행을 위해서는 터미널 시설확충, 대형 선박의 확보 및 (준)공영제 도입등과 함께 단계적인 추진이 필요하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권7호
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• pp.922-930
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• 2020

지난 10년간 복원력 상실에 의한 어선의 해양사고가 지속해서 증가하고 있으며, 갑작스러운 강풍이 주요 원인으로 지적되고 있다. 이러한 강풍에도 견딜 수 있는 어선의 운동·조종성능을 확보하기 위해서는 정밀한 풍하중 예측 기법이 우선되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 이용한 어선의 풍하중 평가기법을 개발하고자 한다. 특히, 고도 변화에 따라 풍속이 변화하는 계산환경을 모사하여 그 결과를 균일한 속도분포를 가정한 수치해석 결과와 비교 분석하고자 한다. 본 연구에서는 0-180°까지 15° 간격으로 13개의 방향에 대해 풍하중을 계산하였으며, 계산에 사용된 메쉬 모델은 메쉬 의존성 시험을 수행하여 개발하였다. 전산수치해석은 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes) 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+(Ver. 13.06)와 k-ω 난류 모델을 이용하여 정상상태(Steady State) 유동해석을 수행하였다. 수치해석결과를 간략히 살펴보면 Surge, Sway 및 Heave에서 39.5 %, 41.6 % 및 46.1 % 풍하중이 감소하였으며 Roll, Pitch 및 Yaw에서 48.2 %, 50.6 % 및 36.5 % 감소하였다. 결론적으로 본 연구에서는 고도에 따른 풍속 변화 모델을 통해 기존보다 정밀한 수준의 풍하중 추정이 가능한 것을 확인하였으며, 그 결과가 선박의 풍하중 추정 평가기법 발전에 이바지하길 기대한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1244-1251
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• 2022

지난 10년간 선박의 횡동요 복원력 상실에 의한 해양사고가 지속해서 증가하고 있어, 횡동요 운동을 효과적으로 줄일 수 있는 장치가 필요한 실정이다. 횡동요 감쇄 탱크는 단순한 설치만으로 횡동요 저감을 가져오는 대표적인 수동형 제어장치로 그 장점이 널리 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 U-튜브형 횡동요 감쇄 탱크의 수치해석 기법을 개발하고자 한다. 특히, 해석기법의 검증을 위해 자유수면 높이를 실험을 통해 계측하였다. 수치해석기법은 메쉬 의존성, 난류모델 (k-𝜖, k-𝜔, Reynolds Stress Model), 시간 간격 크기 및 반복횟수 등의 영향을 비교하여 개발하였다. 최종적으로 개발된 해석기법은 Realizable k-𝜖이 난류 모델에 10-2s 수준의 시간 간격 크기와 15회의 반복횟수를 적용하였다. 2가지의 U-튜브형 감쇄 탱크의 조건에서 계측된 자유수면 높이를 이용하여 개발된 해석기법을 검증하였다. 본 연구의 수치해석은 RANS 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+ (ver. 17.02)을 이용하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제30권2호
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• pp.200-208
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• 2024

승선 인원이 많은 실습선은 화재가 발생하는 경우 대형 인명피해로 확장될 수 있으며 이에 따라 선원법 및 Safety Life At Sea(SOLAS)에서는 퇴선 훈련에 대한 중요성을 강조해 왔다. 따라서 본 연구에서는 승선 인원이 많은 국립목포해양대학교의 세계로호를 대상선박으로 선정하여 preliminary hazard analysis(PHA) 정성적 위험성 평가 기법을 통해 각 deck의 화재 사고 위험빈도와 심각성에 대하여 예측하였다. 또한 위험성이 높은 구역에서의 화재를 가정 한 뒤, 그 위험성을 정량적으로 예측하기 위하여 대피 시간 및 인구 밀도에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 총 대피시간이 인구 분포가 한 구역에 집중되어 있던 식사 시간을 가정한 시나리오에서 501초로 가장 길게 예측되었으며 시나리오에 따라 일부 deck에서 1.4pers/m² 이상의 상대적으로 높은 인구밀도를 나타내며 대피 인원이 정체되는 현상을 보였다. 본 연구 결과는 다양한 피난 시나리오에 따른 대피시간 및 인구밀도를 정량화하여 실습선의 상황에 맞는 훈련 시나리오를 개발하기 위한 기초자료로서 사용될 것으로 보이며 추후 수학적 모델과 실험값의 비교를 통하여 연구를 확장할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제16권2호
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• pp.128-139
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• 2017

철도는 항공기, 선박 등과 더불어 대표적 대중교통 수단으로서 최근 고속 철도의 등장으로 인해 그 비중이 점점 더 높아지고 있으며, 아울러 대형사고의 위험 또한 증가하고 있다. 이중에서 철도 차량의 차축 베어링은 높은 안전성이 요구되는 부품으로서 최근 이의 고장예측을 위한 건전성 관리기술(Prognostics and Health Management, PHM)에 많은 연구가 집중되고 있다. PHM은 센서를 통해 얻은 데이터로부터 결함관련 특징신호를 추출하고 현재의 고장수준 진단과 미래의 고장싯점을 예측하는 기술로서, 이중에서 가장 중요한 부분은 올바른 특징신호를 추출하는 것이다. 그러나 지금까지의 특징신호들은 잡음으로 인한 심한 변동이나 비단조 경향으로 인해 고장예측에 이용하기에 부족한 점이 있었다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위해 주파수 에너지 이동현상을 기반으로 정보 엔트로피를 특징신호로 사용하는 새로운 특징신호 추출법을 개발하고 IEEE 2012 PHM 경진대회에서 공개된 FEMTO 베어링 수명시험 데이터를 대상으로 기존의 특징신호들과 고장예측 성능비교를 함으로써 그 우수성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.1-7
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• 2013

본 논문에서는 해저케이블 부두 하역용 장비인 코일링 암(coiling arm)에 대한 국산화 자체개발 내용 중 구조설계 및 해석결과 내용을 제시하였다. 상세 구조설계를 위해 3차원 CAD 프로그램을 이용하여 고 정밀도의 모델링을 수행하였고, 유한요소 기법을 이용하여 전산구조해석을 수행하였다. 코일링 암의 활용 목적에 맞추어 하역대상 케이블을 선박에서 케이블 탱크로 하역시 효과적으로 가이드 할 수 있도록 베어링 및 롤러 부품을 설계하여 메인 암이 회전하고 케이블 가이드가 이동할 수 있도록 하였고, 기존의 외국 모델에서 사용하던 와이어 및 모터 시스템을 이용한 케이블 가이드 작동방식을 유압 시스템을 이용한 작동방식으로 변경하여 원가절감을 달성하면서 사용자가 직관적으로 작동할 수 있도록 설계하였다. 장비 자체의 자중 및 하역 케이블 하중조건에 대한 응력 해석을 수행하였고, 유압시스템의 과작동에 따른 파손 가능성을 고려하였다. 케이블 가이드의 운동 및 설치 지면의 경사도에 따른 전복 안전성 해석을 수행하였으며, 설치장소의 풍하중 효과도 추가로 고려하였다. 본 연구를 통해 기존 수입품 코일링 암의 작동방식 개선과 독자적인 구조설계 및 해석 방법을 확립하였으며, 실제 국내 최초로 자체 개발된 제품의 현장설치 완료 및 하역작업의 효율적이고 정상적인 운영을 완료 및 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.137-149
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• 2021

장교는 공공성이 매우 높은 사회기반시설물로 운용 중 안전성 확보가 필수적이며, 붕괴 또는 파손 시 신속한 대처가 필요하다. 사장교의 붕괴 또는 파손을 야기시킬 수 있는 원인은 크게 자연재난과 사회재난으로 분류할 수 있다. 이 중 사회재난에 속하는 충돌사고는 차량이 교량 하부구조인 교각에 충돌하는 사고, 항공기의 결함으로 인한 추락사고 등이 있을 것이며, 해상교량의 경우 주탑 하단에서의 선박 충돌사고가 있을 것이다. 본 연구에서는 수치해석적 접근법을 기반으로 항공기 충돌에 대한 사장교의 구조거동을 평가하는 절차를 제안하고, 충돌해석을 수행하여 절차의 타당성을 보였다. 제안된 절차에는 1) 적절한 항공기 충돌 시나리오 설정, 2) 사장교의 복잡한 거동 메커니즘을 고려한 구조 모델링, 3) 충돌해석을 통한 구조거동 평가가 포함된다. 해석 결과, 본 연구에서 설정한 시나리오는 대상 교량에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났지만, 향후 다양한 시나리오를 통한 충돌해석을 수행한다면 교량에 심각한 손상을 일으키는 하중 위치 및 임계 하중 수준을 결정할 수 있을 것으로 판단한다. 본 연구에서 수행한 충돌해석 절차를 바탕으로 사장교에서 발생하는 항공기 충돌에 대한 간접적인 평가가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권12호
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• pp.73-87
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• 2021

잔교식 구조물은 선박을 안전하게 접안하여 화물을 송수신할 수 있는 구조물로서, 포화된 경사지반에 주로 설치된다. 이러한 잔교식 구조물의 내진설계 시 기준서에서는 예비 설계 방법으로 응답스펙트럼해석법을 활용하도록 제시하고 있으나, 현재 포화지반에 관입된 잔교식 구조물의 모델링 방법에 대한 지침은 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 포화지반에 관입된 잔교식 구조물의 내진성능을 평가하기 위해 동적원심모형실험 및 응답스펙트럼해석을 수행하였다. 동적원심모형실험을 위해 잔교식 안벽 말뚝 중 일부 구간(3×3 군말뚝)을 선정하였으며, 지반 포화 여부에 따라 2가지 모델(건조, 포화)로 분류하였다. 이후 실험 모델에 지반 스프링 방법을 적용하여 응답스펙트럼해석을 수행하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 건조지반 모델 및 액상화가 발생하지 않는 포화지반 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 51% 이내로 발생하였으며, 깊이 별 모멘트를 적절히 모사하는 것으로 나타났다. 그러므로 본 모델의 경우 Terzaghi(1955)가 제시한 수평지반반력상수를 활용하여 모델링을 수행하는 것이 적절한 것으로 판단된다.