• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2007년도 춘계학술발표회
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• pp.203-210
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• 2007

본 논문은 해사위성 통신을 이용한 기상 예보 데이터를 수신하여 운항 선박의 최적 항로 안전 평가 시스템 개발에 관한 내용을 다룬다. 예로부터 선장은 경험적으로 기상, 선박 제원 상태 및 운항 일정을 고려하여 최적의 항로를 선택하여 항해하여 왔다. 이는 선장의 경험을 바탕으로 해류나 파랑에 대한 기상 예보 정보를 활용하여 최적항로를 결정하는 것으로 아직까지 선상에서 항로 결정을 보조해주는 디지털화한 시스템은 그 사례를 찾아보기 힘들다. 본 논문에서는 선박의 운항 효율성과 안전성 관점에서 구성되어져 있는 선상 최적 항로 안전 평가 시스템을 소개한다. 선사와 선장이 요구하는 효율적인 항해를 위해서는 도착예정시간 및 연료소모량을 최소로 하는 최적 항로를 구한다. 이는 선박의 파랑 중 부가저항에 기초를 둔 신속 저하 및 마력 증가를 고려하여 계산한다. 안전성 관점에서는 3D 판넬법에 기초를 둔 선박의 내항 계산을 본 시스템에서 구현하여 내항 평가를 수행하며, 기본적으로 기상 예보는 시스템을 구동하기 위해 우선적으로 확보되어져야만 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.483-489
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• 2016

본 연구는 USCG phase-II의 형식승인 기준인 자연상태 생물군집의 75 % 이상 유지하여야 하는 평가체계에 대비하여 자연생물군집 농축 및 선박평형수관리시스템(Ballast Water Management System, BWMS) 처리 전 후 생물사멸시험을 실시하였다. 자연 식물플랑크톤군집의 농축 조사는 중영양수계인 장목만과 부영양화수계의 마산만에서 동계에 수행하였다. 장목만과 마산만에서 1톤 기준으로 생물을 농축하였을 경우, $10-50{\mu}m$ 크기 생물 현존량은 $4.7{\times}10^4cells\;mL^{-1}$과 $0.8{\times}10^4cells\;mL^{-1}$ 이었고, 농축생물의 생존율은 90.4 %와 88.0 %로 각각 나타났다. 특히 장목만에서는 Skeletonema costatum-like species 같은 체인을 형성하는 소형 규조류가 극우점한 반면, 마산만에서는 $<10{\mu}m$보다 작은 편모조류 및 체인을 형성하지 않는 대형 와편모조류(Akashiwo sanguinea, Heterocapsa triquetra)가 우점하였다. 이와 같은 우점종 세포크기의 차이로 장목만 농축효율이 마산만보다 높게 나타났다. BWMS 장비를 통과한 처리 당일 생물 사멸률은 장목만이 90.4 %로, 마산만의 93 %보다 약간 낮았고, 장목만에서 BWMS 처리 5일 경과 후, 대조군의 대상생물의 사멸률은 6.7 %로 나타났다. 처리군에서는 >99 %로 대부분 사멸되어, 시험생물로서의 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 결과적으로 동계와 같이 해역내 생물량이 낮을 경우, 주간 8시간 수행한 네트의 생물농축만으로 는 USCG Phase II의 형식승인 기준인 500톤 탱크에 $1.0{\times}10^3cells\;mL^{-1}$ 이상으로 자연생물 개체수 밀도를 충족하기는 쉽지 않다는 것을 파악하였고, 이를 보완하기 위해서는 일정기간 자연생물을 대량 배양 및 채집할 수 있는 시스템 도입이 필요할 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권3호
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• pp.279-285
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• 2012

LNGC 주기관의 크랭크 챔버 내 유증기 폭발 방지를 위해 기존의 이산화탄소 가스인젝터가 부착된 오일미스트 감지기 외에 불활성가스 시스템을 설치할 필요가 있다. 특히, LNGC 선박은 액체질소를 손쉽게 확보할 수 있는 장점이 있기 때문에 액체질소를 이용한 불활성가스 시스템을 도입하기 위한 설계 기초 단계로서 해석적 연구를 시행하였다. 또한 액체질소 최소 소모량 시스템을 개발하기 위하여 층상류 모델을 적용하였으며, 층상류 흐름에 미치는 유로관경, 포화압력과 선박동요에 따른 배관 기울기 등의 영향에 대해서도 조사하였다. 또한 질소와 같은 극저온 유체들과 여기에 사용된 예측 모델과의 비교 검토를 통하여 극저온 유체에 대해서도 모델의 유효성을 검증하였으며, 액체질소 불활성가스 시스템의 액체질소를 가스로 상변환 시키는데 소요되는 가열기의 열부하도 예측할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1024-1029
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• 2012

DME는 천연가스로부터 합성할 수 있는 대량의 미래 에너지원으로 한국가스공사는 이의 국내 공급을 위해 해외 자원 확보와 함께 해양에서 생산과 저장을 할 수 있는 FPSO의 건조를 추진하고 있다. 본 논문은 저장탱크 내부에서의 DME의 거동을 분석하여 제시함으로써 관련 기술자의 설계나 DME운영에 도움이 되고자 하였다. DME 증발량과 압력변화의 해석결과는 DME탱크 내 액체의 저장량이 증가할수록 증가하였다. 만선인 98%의 충전에서는 저장압력이 급격히 상승하게 되므로 하루 이상 장기간 저장하여야 할 경우는 만선저장을 피하는 것이 바람직하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권4호
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• pp.550-556
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• 2021

본 연구에서는 상용화된 로프절단장치 타입 중 국내에 가장 많이 도입되어있는 Scissor type을 대상으로 유한요소해석을 수행하여 다양한 로프 걸림 상황에서 안정성이 확보되는 적합한 구조 형태를 평가하였으며, 수조 실험 및 실선 실험을 통해 효용성을 검증하였다. 연구 결과, 로프 걸림에 의하여 프로펠러축이 회전하지 않을 경우 엔진에서 발생하는 지속적인 토크로 인하여 로프절단장치에 비틀림이 발생하고 유한요소 해석상 자유도가 구속되어 있지 않은 하부의 블레이드에서 가장 높은 변형이 발생하는 것을 확인하였다. 블레이드의 두께가 증가할수록 최대변형량은 줄어들고 최대응력은 낮아져 안전율이 증가하는 결과가 나타났으며, 동일한 블레이드 두께에서 토크의 변화량이 최대응력과 최대변형량에 미치는 영향은 로프절단장치의 외력이 미치는 위치와 무관하며 정비례하게 감소하는 것으로 나타났다. 해석 결과를 토대로 실시한 수조실험 및 실선실험 결과, 모든 조건과 환경에서 로프 및 어망이 원활하게 제거되는 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제21권4호
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• pp.229-234
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• 2015

현재 국내에서 수소 관련 연구에 대한 관심이 매우 크나 수소원으로 사용하는 디젤 등 연료 내 존재하는 황 화합물을 제거하는 흡착 시스템 개발 관련 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 연료전지용 디젤 흡착 탈황반응기에 대한 기초 디자인 연구를 수행하였다. 유량에 따른 반응기 내부의 유동 변화와 출구에서의 황 화합물의 농도를 반응기의 지름 및 길이를 변화시켜가며 해석하여, 출구에서의 황 화합물의 기준 농도 (1 ppm)를 맞추기 위한 탈황 촉매의 성능을 예측하였으며 반응기의 길이 증가가 지름 증가보다 효율적임을 확인하였다. 또한, 충전된 탈황 촉매의 투과율에 따른 내부 유동 및 농도 변화를 살펴보았다. 본 연구 결과는 선박 연료전지용 디젤의 흡착 탈황 반응기 디자인 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다. 또한, 연료전지뿐 아니라 일반적으로 정유사에서 생산되는 디젤유의 황 함유량을 감소시키는 저황 시스템 디자인에 활용할 수 있으며 이러한 의미에서 석유화학 산업의 청정화 기술 확보에 이바지할 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제23권2호
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• pp.140-147
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• 2017

본 연구에서는 연료전지용 디젤 흡착 탈황 반응기에 사용된 촉매를 재생하는 공정을 수치해석을 통해 모사하고 분석하여 관련된 기초 공정 정보를 도출하였다. 촉매 재생에 사용되는 질소 퍼지가스의 유량, 충전된 탈황촉매의 투과율, 반응기의 크기, 반응기의 단열 성능에 따른 정상상태 해석을 통해 각각의 요소가 촉매 재생에 미치는 영향들을 살펴보았다. 온도의 영향을 거의 받지 않았던 탈황공정과 달리 촉매의 재생 공정에서는 온도 변화에 따라 영향을 크게 받았으며 이전 탈황 연구에서 중요한 공정 변수였던 충전된 촉매의 투과도, 충전층의 공극률 등은 큰 영향을 미치지 못했다. 비정상상태 해석을 수행하여 재생에 소요되는 시간을 예측하였으며 퍼지가스의 유량과 온도를 변화시키며 재생에 소요되는 시간을 분석한 결과, 퍼지가스의 유량을 높이는 것 보다 온도를 높이는 것이 재생에 더 효율적임을 확인하였다. 본 연구 결과는 선박 연료전지용 디젤의 흡착 탈황 반응기의 재생 공정 개발에 활용될 것으로 기대된다. 또한 본 결과는 연료전지뿐 아니라 일반적으로 정유사에서 생산되는 디젤유의 황 함유량을 감소시키는 저황 시스템 디자인에 활용될 수 있으며 이러한 의미에서 석유화학 산업의 청정화 기술 확보에 이바지할 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.354-360
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• 2022

해양플랜트 상구구조물의 중량 절감을 위한 알루미늄 핸드레일 적용을 위하여, 소재의 항복강도 향상 및 관련 국제기준에 부합한 강도평가를 통하여 설계가 이루어지고 있다. 기존에 해양프로젝트에 설치된 알루미늄 핸드레일은 플랫폼에 설치 시 소켓에 볼트 연결되며, 소켓의 설계 정도에 따라서 핸드레일 처짐 량이 크게 좌우된다. 그러나 국제기준에서는 소켓에 대한 중요성 언급이 없으며, 별도의 평가 절차나 기준도 모호하다. 따라서 본 연구를 통해서 핸드레일 소켓 설계 시 고려해야 하는 주요 인자들에 대한 강도 해석을 수행하고, 최적의 치수를 도출하였다. 개발모델의 구조 안전성을 확보하기 위하여, 실험을 통한 검증을 수행하였고, 국제기준에서 요구하는 허용 처짐 이내에서 모두 만족함을 확인하였다. 개발된 국산화 모델은 기존 외국 제조사와 비교하여 가볍고, 생산성이 향상되어 향후 많은 분야에서 사용이 될 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.259-264
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• 2023

본 논문에서는 3차원 엮임 재료의 재료 물성치들을 효율적으로 분석하고 추후 최적설계 연구에 활용하기 위해서 파라메트릭 배치 해석 워크플로우를 제시하였다. 3차원 엮임 재료를 구성하는 와이어들 사이의 간격을 설계 매개변수로 하는 파라메트릭 모델에 대해서 임의의 변수 조합을 가지는 2,500개의 수치 모델을 생성하였으며, 상용 프로그램인 매트랩과 앤시스의 여러 모듈을 사용하여 체적탄성계수, 열전도도, 유체투과율과 같은 다양한 재료 물성치들을 배치 해석을 통해서 자동으로 얻어질 수 있도록 구성하였다. 이와 같이 얻어진 대용량의 재료 물성치 데이터베이스를 활용해서 회귀 분석을 수행하였으며, 그 결과 설계 변수들과 재료 물성치 사이의 경향성과 수치 해석 결과의 정확도를 검증하였다. 또한 확보된 데이터베이스를 통해서 3차원 엮임 재료의 물성치를 예측할 수 있는 인공 신경망을 구성하고 학습시켰으며, 그 결과 임의의 설계 매개변수 값들을 가지는 엮임 재료 모델에 대해서 구조 및 유체해석 과정 없이도 높은 정확도로 재료 물성치들을 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권3호
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• pp.148-153
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• 2006

본 연구는 선박에서 배출되는 배기가스의 농도 측정, 연소효율 평가와 국제해사기구에서 권장하는 인덱싱 방법의 검토를 통해 이산화탄소 규제관련 대응전략 수립을 위한 기초자료 확보에 목적을 둔다. 평가된 평균 연소효율은 새 엔진의 경우 98%, 신조선의 경우 96.5%로 조사되었다. 연소효율은 엔진 및 선박의 노후로 점점 감소할 것으로 예상되며, 연소효율이 높으면 배기가스 중에 이산화탄소의 농도가 증가하고 연소효율이 낮으면 불완전연소 생성물의 방출이 증가되기 때문에 문제가 된다. 유해 오염물질을 방출하지 않고 가장 효율적으로 이산화탄소를 제어하기 위해 연료 대체, 연료 저소모 엔진 개발 및 경제적 선속 유지를 위한 해운사간 협조가 필요할 것이다. 국제해사기구의 인덱싱 방법을 검토한 결과, 보다 실제에 가까운 이산화탄소 배출량을 산출하기 위해서는 사용 연료의 탄소 함량을 조사하고 국제해사기구의 권장 수치와 비교하여 지수화 작업을 진행하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.