• 대한조선학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.37-43
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• 1995

장거리 고속 수중익 쌍동 여객선의 실선 시운전중에 실시한 응력 계측과 분석방법에 대하여 기술하고자 한다. 고속 쌍동선에 설치된 수중익의 중앙부 스트럿부재에 응력 게이지를 부착하여 항해중인 선체에 작용하는 양력과 파랑 변동하중에 의하여 나타나는 수중익 응력을 계측하였으며 이로부터 수중익의 부재력과 수중익에 작용하는 동적하중을 평가하였다. 계측된 수중익 응력의 크기 성분 분포로부터 선박의 예정 취항 해역에서 선박의 수명 동안 나타날 수 있는 최대 기대 응력값과 수중익 양력을 장 단기 해석을 수행하여 추정하였다. 본 계측의 분석에서 채택한 장 단기 해석에서는 서로 유사한 결과를 얻을 수 있었으며 추정된 수중익의 최대 기대 응력값을 수중익 재료의 항복응력과 비교하므로서 본 쌍동선 수중익 구조의 안전성을 검증하고 최대 기대 수중익 양력을 설계에 적용된 하중변수와 비교하므로서 설계 과정에서 채택한 하중 연수의 타당성을 확인하였다. 본 연구에서 제안된 계측 방법과 데이타 분석 과정은 실선계측 자료를 효과적으로 설계에 활용할 수 있게 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권4호
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• pp.443-450
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• 2014

본 연구에서는 수중익 배치와 종모멘트 특성이 전몰형 수중익선의 종방향 운동 안정성에 미치는 영향에 대하여 Tandem 수중익 모형의 시험을 통하여 고찰한다. 먼저, Canard 날개배치를 가지는 Tandem 수중익 모형을 제작하고 수중익의 양력 및 항력 계측 실험을 수행하여 양력 및 항력 특성을 평가하였다. 또한 종방향 운동의 초기 안정성과 자기 안정성을 가지는 Tandem 수중익 모형의 날개 배치를 결정하였다. Tandem 수중익 모형의 종안정성 시험에서는 선수 및 선미 수중익의 종방향 간격 변화와 종모멘트의 자기안정성 변화에 따른 Pitch 및 Heave 운동 특성, 익주 상태의 종안정성을 평가하였다. 먼저, Canard 날개배치를 가지는 Tandem 수중익 모형을 제작하고 수중익의 양력 및 항력 계측 실험을 수행하여 양력 및 항력 특성을 평가하였다. 또한 종방향 운동의 초기 안정성과 자기 안정성을 가지는 Tandem 수중익 모형의 날개 배치를 결정하였다. Tandem 수중익 모형의 종안정성 시험에서는 선수 및 선미 수중익의 종방향 간격 변화와 종모멘트의 자기안정성 변화에 따른 Pitch 및 Heave 운동 특성, 익주 상태의 종안정성을 평가하였다. 실험 수행 결과 본 연구의 주요 결론의 다음과 같다. 종 모멘트 자기 안정성이 클수록 주어진 고정 pitch 각에서 pitch운동에 대한 자기안정성이 높다. 다음 종모멘트 자기 안정성이 클수록, pitch각도 변화에 따른 pitch운동 및 heave운동의 변동 폭이 상대적으로 작으며 종방향 안정성이 우수하다. 마지막으로 종모멘트 자기안정성이 클수록, 수중익 양력이 동일한 경우, Tandem 수중익의 안정적인 익주를 위해서는 충분한 종모멘트의 자기안정성을 확보하는 것이 필수적인 것을 시험을 통하여 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.29-40
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• 1993

본 연구는 정수면으로 부터 얕게 잠겨 항주하는 3차원 수중익에 의한 비선형 조파현상의 특성규명을 위한 기초연구로서 수중익이 예인수조안에서 일정속도로 항주할 때 자유표면에 발생하는 비선형 파형의 특성과 수중익에 작용하는 유체력을 계산하기 위한 수치해법의 개발을 목적으로 하였다. 수치해법으로는 변분원리에 기초한 유한요소법올 사용하였으며 수중익 근처에서는 비선형 자유표면조건을 엄밀하게 만족시켰고 수중익으로 부터 충분히 떨어진 영역에서는 종래의 선형화된 자유표면 경계조건을 만족시켰다. 수치해법의 계산효율을 높이기 위하여 비선형영역과 선형영역 사이에 인위적인 비선형-선형 완충영역을 도입하여 계산영역을 크게 줄였다. 수중익을 간단한 직사각형 보오텍스계로 표현하여 유속과 몰수길이, 보오텍스의 세기 및 분포의 변화에 따른 비선형 파형의 특성을 조사하였으며 특히 자유 보오텍스선이 비선형 파형에 미치는 영향을 파악하였다. 파동에 의하며 수중익에 유기되는 속도성분들의 크기 및 분포, 양력 및 유기항력에 대한 계산을 수행하여 자유표면의 비선형성에 의한 영향을 규명하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.112-122
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• 1993

자유수면하에서 유한한 속도로 진행하는 2차원 수중익 주위에 발생하는 부분 및 초월 공동문제를 포텐셜을 기저로 하는 양력판 이론에 의해 해석하였다. 2차원 수중익 주위에 선형화된 자유표면 조건, 방사조건 및 무한수심 경계조건을 만족하는 법선 다이폴과 쏘오스를 분포함으로써 양력 및 캐비티 문제를 표현하였다. 수중익 표면에서의 역학적 경계조건은 수중익 내부의 전유동이 0이라는 조건으로 등치 되었고, 캐비티 표면에서의 역학적 경계조건인 압력이 일정 하다는 조건을 만족 시키기 위해 Bernoulli 방정식에 나타나는 정수압을 고려하였다. 계산결과로부터 공동 발생으로 인해 수중익 주위의 파형이 많이 변화함을 알 수 있었다. 또한 지금까지의 공동현상 해석문제에서 무시되었던 정수압의 영향이 자유수면 아래에서 발생하는 초월공동현상에 중요한 역할을 하고 있음이 확인되었다. 즉 수중익의 몰수깊이가 작을 때는 중력의 영향으로 캐비티의 크기가 커지게 되나 깊이 잠김에 따라 감소되고 있으며 양력은 몰수깊이가 커짐에 따라 감소하는 것 알 수 있었다.

• 선박안전
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• 제6권
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• pp.76-84
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• 2001

수중익선과 같은 고속선의 경우 수중익이 수면근처에 접근하면 여러형태의 파를 유기하게 되며 그에 의한 압력의 변화를 유발시킨다. 이에따라 양력이 감소하고 조파저항이 증가하다가 한계 Froude 수에 이르게 되면 파가 더이상 자신의 형태를 유지하지 못하고 부서지는 쇄파가 발생하면서 조파저항은 감소하고 그대신 쇄파저항이 급격히 증가하게 된다. 이에대한 연구의 한 방법으로 수면하에서 정속으로 움직이는 수중익에 의하여 생성되는 정상파 및 쇄파현상에 대한 연구를 회류수조에서 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.21-24
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• 2006

공동 현상은 난류와 이상 유동으로 인해 그 해석에 어려움이 따르게 된다. 따라서 본 연구에서는 Pressure based 알고리즘을 이상 유동 포착 기법 중, volume fraction모델에 Kunz의 공동 현상 모델을 이용, 공동 현상을 해석할 수 있는 코드를 개발하였다. 이를 통해 2차원의 수중익 주위의 정상유동 해석을 통하여 수중익 주위의 압력 분포를 비교, 코드의 검증을 마쳤다. 또한 2차원 수중익 주위의 비정상 해석을 통해 재진입 영역의 발달에 따른 공동의 생성 및 붕괴를 모사하여 실험 결과와 비교하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제39권1호
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• pp.27-32
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• 2003

본 논문에서는 수중익주위의 비선형/비정상 자유표면 유동을 다룰 수 있는 시간영역 수치해법으로 고차 스펙트럴법과 경계적분법을 조합한 고차 스펙트럴/경계적분법을 이용하였다. 이 수치해법은 자유표면 요소수를 N이라 할 때 그 산술 계산량이 NlogN에 비례하여 증가하므로 N 이 클 때는 거의 선형적으로 증가한다. 따라서, 이 수치해법은 자유표면 유통의 계산에 있어 매우 효율적인 방법이다. 적용예로서 균속전진하는 수중익에 의한 발생파형 계산결과를 Duncan/sup 3)/의 실험결과와 비교하였고 대체로 좋은 일치를 보이고 있다. 또한, 전진하며 상하동요하는 수중익에 의한 발생파형과 양력, 후류 보오텍스 둥을 시간영역에서 시뮬레이션하여 본 방법이 수중익주위 자유표면 유동의 다양한 문제들에 적용될 수 있는 강력한 수단임을 보였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제11권4호
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• pp.150-160
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• 2008

현재 국내의 수중 및 해양 시설물 관리는 아날로그 필름에 의한 육안분석에 의존하고 있다. 본 연구에서는 이러한 방법을 개선하기 위하여 보다 정량적인 수중시설물의 공간적인 상태를 분석하고자 하였다. 본 연구는 수중영상 왜곡보정과 모자익 제작의 두 단계로 나누어 진행하였다. 수중영상 왜곡보정 단계에서는 수중 타겟을 제작하고 타겟 격자점으로부터 왜곡계수를 산출한 후, 수중영상으로 포착한 영상점을 왜곡이 보정된 영상점으로 위치 보정하는 기술을 개발하였다. 그리고 모자익 제작 단계에서는 먼저, 수중에 송유관 형태의 파이프를 설치한 후 영상을 획득하였으며, 왜곡보정을 실시한 후 보정된 파이프 영상을 좌표 변환 후, 산출된 특이점을 바탕으로 모자익 영상을 제작하고 필터링을 통해 외곽선 추출하고 파이프와 수중바닥과의 거리를 계산하였다. 그 결과, 실제 파이프와 수중지반과의 거리가 6cm일 때 평균 RMSE 0.3cm로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.159-173
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• 1991

본 논문에서는 양력판 이론을 사용하여 2차원 수중익에 발생한 비 대칭 초월 공동 문제를 포텐셜을 기저로하여 수치 해석하였다. 수중익과 공동 표면에 법선 다이폴을 분포하고 공동 표면에는 공동 형상을 찾기위하여 쏘오스를 분포하였다. 수중익 표면에서의 운동학적 경계조건은 수중익 내부에서의 전체 포텐셜이 0이라는 조건으로 대치하였고 공동 표면에서의 역학적 경계조건은 공동 표면에서의 접선 방향 속도가 일정하다는 조건으로 표현되었다. 표면에 특이 함수를 분포하여 포텐셜을 기저로하여 공동 문제를 해석하였기 때문에 압력 분포에 대하여, 특히 수중익의 앞날 근처에서는 양력면 이론에 의한 결과보다 더욱 향상된 정도의 결과를 얻었다. 본 이론은 먼저 주어진 공동 길이에 대하여 그에 상응하는 공동 형상 및 공동수를 구하였다. 좀더 좋은 결과를 얻기 위하여 새로이 계산된 공동 표면과 수중익 표면에 또 다시 특이 함수를 분포하여 그곳에서 경계 조건을 만족시킴으로써 새로운 공동 형상 및 공동수를 구하는 반복 계산을 수행하였다. 본 이론에 의한 계산 결과의 검증을 위하여 폭 넓은 수렴성 시험을 수행하였으며 특히, Geurst의 선형 이론에 의한 해석해 및 Wu의 비 선형 이론에 의한 해석해, 그리고 Acosta, Parkin, Meijer, Silberman, Waid의 실험 결과와 비교한 결과, 본 이론의 효용성을 입증하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.1-13
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• 1998

본 논문에서는 9절점 라그란지안(Lagrangian) 곡면요소를 바탕으로 한 고차경계요소법(Higher-order Boundary Element Method)을 사용하여 자유수면 아래에서 일정한 속도로 전진하는 3차원 수중익에 대한 유체역학적 특성을 연구하였다. 수치계산법에 있어서 자유수면의 계산결과를 개선하기 위해 겹2차 스플라인(bi-quadratic spline)기법을 도입하였다. 수치기법의 검증에서 잠수된 구와 구형체에 대한 해석해와 수치계산 결과가 잘 일치함을 볼 수 있었다. 수중익 문제에 대한 적용성과 그 타당성을 검증하기 위해서 가로-세로비(aspect ratio; A.R.)가 4인 NACA641A412 단면을 가신 3차원 수중익 주위 유동을 해석하였다. 속도가 일정할 때 받음각(angle of attack)과 잠수깊이 변화에 따른 Wadlin et al.[28]의 양력과 항력 계측 실험결과와 비교하였으며, 각각의 경우에 대해 본 수치계산 결과들이 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것을 볼 수 있었다. 가로-세로비 4의 NACA0012단면을 가지는 수중익에 대한 계산결과에서는 수중익에 작용하는 양력과 항력에 미치는 자유수연의 영향을 고찰하였으며, 서로 다른 속도와 잠수깊이에서 수중익에 의해 발생하는 자유수면의 변위변화를 고찰하였다.