• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.169-174
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• 2004

항만의 계획 및 개발단계에서 중요한 요소 중 하나는 항로의 설계이다. 수심이 확보되어 있는 수역이라면 항로의 설계에서 가장 핵심이 되는 요소는 항로의 배치와 항로폭의 결정이 될 것이다. 본 연구에서는 가변범퍼영역모델을 이용하여 항로를 설계하고 평가하는 것이다. 이 기법에서는 가변범퍼영역을 이용하여 선박의 주요치수, 선박점용이론, 선박의 속력, 선박지휘자의 조선기술과 경험 등을 고려할 수 있으며, 특히 선박에 작용하여 선박의 운동 및 조종특성에 영향을 미치는 모든 외력을 고려할 수 있다. 이를 위해 선박조종자의 선박제어와 외력 등에 의한 선박의 동적데이터를 분석하기 위해 전기능선박조종시뮬레이터를 이용하였다. 이 기법에서는 항로의 적정성과 안전성을 평가하기 위해 점용지수를 이용한다. 항로설계기법을 울산신항개발계획에 적용하였다. 이 계획에서는 항로의 폭은 전장의 1.5배, 만곡부의 곡률반경은 전장의 5.0배로 설계되었으며, 항로부근에는 SBM이 위치하고 있다. 대상선박에 대해서는 항로의 폭과 곡률반경이 적절하지만, 대각도 변침과 항로부근에 위치한 SBM에 의해 선박 조선상의 어려움이 야기되는 것으로 분석되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.286-304
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• 2017

본 연구에서는 어항 등과 같은 소규모 항에서 적용 가능한 격자블록결속에 의한 신형식의 원형유공케이슨을 제안하고, 이러한 방파제의 수리특성을 수치적으로 검토하였다. 본 연구에서 적용한 수치해석 코드는 최근들어 다양한 분야에서 공학적 문제해결을 위해 그 사용예가 급증하고 있는 공중사용허가서(오픈소스 기반) 라이선스 기반의 OpenFOAM(Open Field Operation and Manipulation)에 조파모듈, 투과층 해석모듈, 및 반사파 제어기능 등을 추가한 OLAFOAM을 적용하였다. 본 연구는 먼저, 1) 규칙파 하 3차원슬리트케이슨 방파제에서 파의 파압변동에 대해 기존의 실험 결과와 비교 검토하고, 2) 불규칙파를 조파하여 목표한 파의 재현과 주파수스펙트럼을 비교 검토하여 OLAFOAM의 타당성을 검증하였다. 이로부터 슬리트케이슨과 유사한 원형유공케이슨이 설치된 일정수심의 3차원수치파동수조에 불규칙파를 조파하여 유수실 폭과 유의파고 및 유의주기의 변화에 따른 원형유공케이슨 방파제에서 월파량, 반사율, 파압분포 및 그들의 상호연관성을 면밀히 검토 분석하였다. 이로부터 파압분포는 불투과연직벽체에 대한 Goda 식의 결과보다 매우 작은 결과를 나타내었으며, 반사율은 기존의 슬리트케이슨에서 반사율의 변동범위 내에 존재하는 것을 알 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권7호
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• pp.477-483
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• 2018

본 논문에서는 FM 방송대역(88~108 MHz)에서 동작하는 자동차 전면 글래스 상에 설계되는 투명 안테나를 제안한다. 투명 안테나는 전형적으로 차량 지붕에 설치된 샤크핀 안테나의 공간적 제한을 피하기 위해 차량 전면 글래스에 구현하였다. 전면 글래스에 설계되는 안테나는 낮은 수심감도와 다른 서비스대역의 안테나로부터의 방사간섭 문제를 합리적으로 해결할 수 있다. 전면 글래스는 고유한 closed-line 구조를 가지고 있으며, 이 구조로 인해 전면 글래스 외곽의 차체 표면으로 전류가 흐르게 되어 FM 방송대역 이전 부분에서 첫 공진점이 발생한다. Closed-line 구조를 이용한 표면 전류 길이 제어를 통해 첫 공진점이 FM 대역에서 동작하는 안테나를 설계하였다. 또한, RF 수동소자로 설계하기 적합한 투명전극 소자 마이크로 메탈메쉬 필름의 투명성을 통해 시각적 인식의 최소화 하였다. 측정된 안테나는 FM 대역에서 반사계수는 -6 dB 이하이며, average peak gain은 -0.9 dB이다. 본 연구를 통해 제안된 전면 글래스 투명안테나는 미래의 자동차 안테나 개발에 필요한 공간과 설계 자유에 대한 가능성을 보여주었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.433-443
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• 2010

낙차공은 하천의 경사를 완화시키기 위해 설치하는 대표적 횡단구조물로써 국내 하천에서 쉽게 볼 수 있다. 낙차공물받이부(apron)는 낙차공 본체와 일체화된 구조물로 설치하는 것이 일반적이며 물받이부의 하류부에 바닥보호공을 설치하여 낙차공과 물받이를 보호하도록 설계된다. 이에 본 연구에서는 낙차공 물받이부에서의 세굴현상과 사석보호공을 설치함으로써 발생하는 침하량에 대한 실험을 수행하였다. 세굴은 낙차공에 유입되는 유량이 증가함에 따라 세굴심은 증가하지만 낙차공 하류부의 수심이 증가할수록 세굴심은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 낙차공 물받이부 사석보호공을 포설두께에 따른침하량을 산정하여 세굴심을 제어하고 구조물의 안전을 확보할 수 있는 가능성을 확인하였으며 최종적으로 필터가 없는 사석보호공의 무차원 침하량 산정식을 제안하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권1호
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• pp.9-15
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• 2005

항만의 계획 및 개발단계에서 중요한 요소 중 하나는 항로의 설계이다. 대부분의 경우 수심이 확보되어 있는 수역이라면 항로의 설계의 핵심은 항로의 배치와 항로폭의 결정이 될 것이다. 본 연구에서는 가변범퍼영역모델을 이용하여 항로를 설계하고 평가한다 이 모델은 선박의 주요명세, 선박점용이론, 선박의 속력, 선박지휘자의 조선기술과 경험을 항로설계에 반영할 수 있으며, 특히 선박의 운동 및 조종특성에 영향을 주는 외력을 정확하게 반영할 수 있다. 이를 위해 선박조종자의 선박제어와 외력 등에 의해 생성되는 선박의 동적데이터를 분석하기 위해 전기능선박조종시뮬레이터를 이용하였으며, 항로의 적정성과 안전성을 평가하기 위해 점용도와 점용지수를 정의한다. 개발된 항로설계기법을 울산신항개발계획에 적용하였다. 이 계획에서 항로의 폭은 전장의 1.5배 중심교각 57도인 만곡부의 곡률반경은 전장의 5.0배로 설계하였으며, 항로부근에는 SBM이 위치하고 있다. 모델의 적용결과 항로의 폭과 곡률반경은 적절하지만, 대각도 변침과 항로부근에 위치한 SBM에 의해 선박조선상의 어려움이 야기되는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1706-1710
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• 2007

하천의 교각주위에는 국부세굴현상과 이에 따른 퇴적현상이 나타난다. 특히 교각주위에서의 국부세굴특성은 교량의 안전성과 관련하여 중요한 문제가 되므로 세굴의 크기를 감소하기 위한 대책이 필요하다. 교각주위에서의 국부세굴현상은 교각부 인근에 형성되는 말발굽형 와류가 중요한 역할을 하고 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 교각주위에서의 수류변화를 적절히 제어함으로서 세굴특성을 감소하고자 하는 연구가 행해져 오고 있으며, 교각에 원환(collars)을 설치하거나 조도를 증가시킴으로 세굴감소 대책을 제안하고 있다(Zarrati et al, 2006). 본 연구에서는 교각주위에서의 세굴을 감소하기 위해 원주교각의 표면을 파상형(riblet type)으로 하였으며, 파상형교각의 기본개념은 원주교각 전면에 나타나는 하강류를 파상형 원주내로 흡수하여 세굴작용을 감소시키고자 하는 것이다. 이같은 형식은 원주형 교각에 원환을 설치하는 방법이 대표적이며 하상과 교각사이 경계부에 수평방향의 단일 파형(single riblet type)을 설치한 Sato et al(1993)의 연구가 있다. 이들의 결과에 의하면 원형교각과 비교하여 초기 세굴감소 효과가 있음을 확인하였으나 시간경과에 따라 세굴이 점차 증가하고 있는 바 그 원인으로서 세굴이 진행되면서 하상면과 단일 파형과의 간격이 확대하여 단일파형내로의 흐름흡수 효과가 감소하기 때문으로 보고되었다. 따라서 여기서는 이같은 문제를 해결하기 위해 다단의 오목 및 볼록 파상형(concave/convex riblet type) 원주교각에 대한 국부세굴 특성을 검토하였다. 또한 원주형의 교각에서는 단일원주보다는 원주군으로 설치되는 경우가 대부분이며 이때 교각의 직경(D)에 대한 교각 사이 간격$(L_d)$의 비$(L_d/D)$에 따른 전면교각에서의 수류변화의 영향이 후면교각에 작용하여 상호 복합적인 흐름 및 세굴특성을 나타내므로 이와 같은 복렬형 원주군의 세굴특성을 파상형 원주교각에 적용하여 국부세굴의 크기 변화를 해석하였다. 따라서, 교각주위에서의 수류특성 및 세굴의 변동은 원주군 및 교각파상의 크기와 간격 등과 같은 구조물의 배열조건과 Froude 수, 수심 등의 수리학적 조건에 따라 달라지므로 이의 조건을 체계적으로 변화시켜 가면서 교각주위에서의 국부세굴 및 세굴 감소특성을 검토하였다. 실험결과 오목 및 볼록 파상형 원주 주위에서의 세굴크기는 원형원주와 비교하여 전체적으로 감소하는 것으로 확인되었으며 특히 오목형 $B/\acute{h}=3$에서는 세굴경감효과가 탁월하여 70%이상 감소하는 것으로 확인되었으나 볼록형 $B/\acute{h}=5$에서는 세굴촉진특성이 나타나고 있는 것으로 나타났다. 따라서, 파상형 원주에서는 하강류나 와류를 파상형의 내부로 유도하여 세굴의 크기를 조절할 수 있는 최적의 파상이 존재하고 있는 것으로 예측되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.808-814
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• 2010

본 논문에서는 수중에서 이동하는 무인잠수정의 위치를 측정하는 방법 중의 하나인 단기선 방식(SBL)에 의한 무인잠수정(ROV)의 위치측정 실험을 하이드로폰(Hydrophone)과 DAQ(Data Aquisition) 시스템을 이용하여 수조에서 수행하였다. 실험을 위해서 4개의 하이드로폰 센서를 $3{\times}3{\times}1.7m$의 크기의 수조 벽면에 고정하여 수신 장치로 사용하고, 1개의 하이드로폰 센서는 무인잠수정에 장착하여 송신장치(Pinger)로 사용하였다. 무인잠수정 및 수조 벽에 고정된 센서들이 신호를 송수신함으로써 상호간의 위치추적이 가능하게 하는 실험을 수행하였다. 측정된 신호는 DAQ 시스템을 이용하여 데이터를 취득하였고, LabView 프로그램을 이용하여 실시간으로 무인잠수정의 위치를 계산하여 출력하였다. 위치추정에 사용된 알고리즘은 삼각측량법을 사용하였으며, X, Y방향에 대해서는 비교적 오차가 적은 추정 결과를 나타내었으나 Z방향에 대하여서는 상대적으로 큰 오차를 보여 위치제어용 데이터로 사용할 수 가 없었다. 이에 대한 해결방법으로 무인잠수정에 장착된 수심측정 센서를 이용하여 보완할 수 있을 것으로 본다. 설계된 위치측정 시스템은 추후 실해역 실험을 거쳐 성능시험을 수행하고자 한다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제12A권4호
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• pp.327-332
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• 2005

컴퓨터 그래픽스 분야에서는 해양파(ocean waves)를 표현하기 위한 여러가지 방법들이 있지만, 완전한 해결책은 아직까지 제시되지 못하고 있다. 해양파는 여러가지 원인에 의해 생성되지만, 가장 지배적인 요소는 바람과 중력에 의한 표면 중력파(surface gravity waves)이다. 본 논문에서는 해앙학 분야의 정밀한 해양파 모델에 기초하여, 실시간에 표면 중력파를 시뮬레이션하는 방법을 제시한다. 기존 연구들은 수심이 무한대라고 가정하는 Pierson-Moskowitz(PM) 모델[1]을 사용하여, 얕은 바다를 시뮬레이션하기에는 무리가 따랐다. 본 논문에서는 좀더 정밀한 Texel-Marsen-Arsloe(TMA) 모델[2]을 사용하여 더욱 사실적인 해양파를 표현할 수 있다. TMA 모델을 분석한 후, 3차원 컴퓨터 그래픽스 프로그램들에서 사용할 수 있는 실제적인 구현 모델(implementation model)을 정립하였고, 이를 구현한 프로토타입 시스템은 펜티엄-4 1.6GHz PC들에서 초당 30프레임 이상을 표시할 수 있음을 보였다. 본 논문에서 제안하는 방법은 기존 연구들에 비해, (1) 사용자가 제어할 수 있는 매개변수들이 더욱 다양해짐으로써, 사용자 요구에 적합한 파형(wave shape)들을 다양하게 생성할 수 있고, (2) 정밀한 해양파 모델을 사용하여, 얕은 바다에서도 더욱 사실적인 파도를 표현할 수 있다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.478-488
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• 2023

본 논문은 수중 환경에서의 전통적인 음파 통신을 대체할 수 있는 레이저 통신의 해군 적용 방안을 연구한다. 아두이노 및 MATLAB을 활용한 레이저 송수신기를 구성하여 수조 실험을 진행하여 다양한 수중 환경에서 통신 가능 여부를 확인하였다. 첫 번째 실험에서는 레이저를 통해 데이터를 전송할 때, 통신 간 원하는 메시지를 데이터화하여 전송하고 이를 수신하여 올바른 메시지로 변환되는지 확인하였다. 두 번째 실험에서는 수중 상황에서의 통신 작동 여부를 확인하였으며, 세 번째 실험에서는 CDS 조도 센서 모듈을 사용하여 빛의 세기를 측정하고 다양한 수중 상황에서 레이저 통신의 한계를 측정하여 확인하였다. 또한, MATLAB Code를 활용해 염도, 수온, 수심 등의 데이터를 수집하여 탁도를 계산하고 계산된 탁도(5, 20, 55, 180)에 대해서 최적의 파장값(532nm, 633nm, 785nm, 1064nm)을 제시하였다. 이를 바탕으로 해군 전술 통신, 원격 센싱, 수중 드론 제어 등의 분야에서의 활용방안을 중점적으로 분석한다. 마지막으로 현재의 기술 한계를 극복하고 성능을 향상하는 개선방안을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.459-468
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• 2014

수제는 일반적으로 하천에서의 흐름 방향과 유속을 제어하여 하안 또는 제방을 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하기 위한 목적으로 설치될 뿐만 아니라 운하의 운영을 위한 충분한 수심 확보 목적으로도 이용된다. 특히 하천복원 및 자연하천 정비에 대한 관심이 커지면서 수제는 국부적인 흐름제어와 수중서식처 조성을 위한 주요 수공구조물로 제시되고 있다. 수제는 단일구조물로 설치되는 경우보다는 군수제의 형태로 설치되어 지는데 군수제의 경우 설치간격에 따라 수제역내 흐름이 다양하게 변화하기 때문에 수제간격은 군수제 설계에 있어서 가장 중요한 설계인자라 할 수 있다. 본 연구에서는 설치간격에 따라 다양하게 변화되는 수제주변 및 수제역내 흐름에 대한 검토를 통해 상향수제를 대상으로 수제설치에 따른 적절한 간격을 제시하고자 하였다. 이를 위해 주흐름영역과 재순환영역으로 구분하여 수제주변에서 발생하는 흐름을 대상으로 검토하였다. 주흐름영역은 통수능 저감으로 인해 증가된 유속이 하상안정성에 영향을 미치는 인자로 설치간격에 따른 최대유속의 변화에 대하여 검토하였다. 수제역내 재순환흐름은 수제역내 세굴 및 퇴적에 영향을 미치는 요소로서 수제역내 흐름 및 제방의 안정성에 문제를 야기시킬 수 있다. 재순환영역은 회전류의 규모와 제방부 안정성에 영향을 미치는 제방주변에서의 흐름에 대하여 분석하였으며, 수제역내 발생하는 회전류의 중심점 위치변화에 대한 비교검토를 수행하였다. 결과를 종합적으로 검토한 결과 상향수제설치에 따른 유속저감, 하상안정성확보, 수제역내역류로 인한 제방안정성 확보 등을 고려하였을 때 적절한 설치간격은 최소 4배에서 최대 6배 이내로 설치할 것을 제안하고자 한다.