• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 춘계학술대회논문집; 부산수산대학교, 10 May 1996
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• pp.11-21
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• 1996

선박은 화물 및 여객을 수송하는 해상교통 수단으로써 여객 및 승무원의 안락성, 탑재장비, 기기의 성능 보전 상, 화물 및 구조부재의 안전성 차원에서 진동제어가 주요 해결 기술의 하나이다. 또한 최근 선박의 대형화, 고속화로 인해 엔진과 프로펠러의 기진력은 커지는데 반해 구조 강도계산 기술의 발달로 인해 선체구조 경량화가 촉진되어 선체의 유연성이 커질 뿐 아니라 전통적인 선체 구조와 기관, 축계 강성사이의 균형이 깨어짐으로 선박의 진동제어는 더욱 중요시 되고 있다. 선박의 경우 건조 후에 진동제어를 위한 조치를 취하는 일은 매우 제한적이고 많은 비용이 들기 때문에 설계단게에서 선박진동제어를 위한 사전 노력이 충분히 이루어지는 것이 중요하다. 따라서 선박의 주 기진원인 프로펠러, 주기관 등의 기진력 자체를 적정화하는 노력과 함께 그로 인한 응답을 극소화하기 위해 설계 단계부터 인도까지 단게별로 많은 노력을 기울이고 있다. 단계별 진동제어의 한 예를 Fig.1에서 보여주고 있다[1]. 선체와 같이 복잡한 대형구조물의 진동특성 및 응답을 계산함에 있어서 컴퓨터의 발달과 유한요소법과 같은 해석기술의 발달로 실제 구조와 매우 유사한 3차원 모델링이 가능하게 되어 해석의 정도를 높일 수 있게 되었다. 그러나 프로펠러 기진력, 유체와의 연성효과, 감쇠특성 등을 정도 높게 산정하는 데는 아직도 많은 어려움이 있다. 이와같은 문제는 진동응답의 계산정도를 저하시키는 주요 요인이 되어 설게단계에서 충분히 진동 제어가 이루어졌다 하더라도 건조 후 실제운항 시 진동문제가 발생되는 경우가 있다. 건조 후 진동문제 발생시 구조변경을 통한 해결은 한계가 있기 때문에 각종 진동제어 장치의 연구개발이 최근에 활발히 이루어지고 있다[2]. 본 고에서는 설계단계에서부터 건조 후까지의 선박진동제어 과정[1,2,5,6]을 단계별로 고찰하여, 점점 까다로워져 가는 선박 진동규제[3,4]에 대처하고 승무원의 안락성에 대한 욕구, 구조물의 안전성, 장비의 성능보존이 만족되는 저진동 선박의 건조를 위해 향후 해결해야할 과제들을 도출하여 선박진동분야이 연구개발 방향을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.863-868
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• 2009

최근에 이상기후로 인해 예측하기 힘든 기상현상들이 돌발적이고 대규모의(또는 설계빈도를 초과하는) 집중호우를 야기하여 댐과 같은 수공구조물의 안전을 위협하고 있다. 그러므로 이러한 대규모의 집중호우로 발생되는 댐의 붕괴에 대한 대책을 수립하는 것이 매우 중요하다. 특히 댐의 붕괴가 도시의 침수로 이어지는 경우는 더욱 많은 인명과 재산피해를 발생시키므로 도시지역을 흐르는 범람홍수파의 특성에 대한 규명은 매우 중요하다. 본 연구에서는 홍수범람파의 특성을 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 모의하였다. 저류 수심 0.4m, 두께 0.8m의 댐이 붕괴하여 붕괴폭이 1m가 된다고 가정하였고, 도시지역은 댐으로부터 5m 거리에 위치한다고 가정하였다. 대상 도시지역은 $0.3m{\times}0.3m{\times}0.6m$($L{\times}W{\times}H$)인 정사각형 블록들을 $5{\times}5$ 정방향으로 배치하였고, 수리실험 결과와 비교 검증하였다. 그리고 범람홍수파가 흐름방향과 일치하게 접근해오는 경우와 도시지역으로의 접근각도에 따른 범람홍수파의 변화를 보기위해 흐름방향에 대하여 각각 $10^{\circ}$, $22.5^{\circ}$, $45^{\circ}$ 회전시킨 경우에 대해 수치모의를 수행하였다. 그리고 각 경우의 침수영향들을 비교하여 그 차이점을 분석하였다. 모의 결과 범람홍수파의 접근각도가 흐름방향에 대해 커질수록 도시선단에서 도수는 적게 일어났고 유속도 감소하였으며, 수심은 증가하였다. 본 연구의 결과를 토대로 범람홍수파가 흐름방향과 일치하게 접근해 올 때가 가장 위험한 case 라는 것을 알 수 있다. 이 결과는 추후 유체-구조물간의 연성해석을 통하여 범람 홍수파의 흐름이 건물에 주는 영향까지 파악한다면 예방대책 수립의 보다 더 정확한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국해양공학회지
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• 제33권2호
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• pp.131-138
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• 2019

This study focused on the roll motion characteristics of a two-dimensional (2D) rectangular floating structure under regular beam sea conditions. An experiment was conducted in a 2D wave tank for a roll free decay test in calm water and the roll motion in a range of regular waves with and without heave motion to investigate the motion response and heave influence on the roll motion. A numerical study was carried out using Reynolds-averaged Navier Stokes (RANS)-based CFD simulations. A grid convergence test was conducted to accurately capture the wave condition on the free surface based on the overset mesh and wave forcing method. It was found in the roll free decay test that the numerical results agreed well with the experimental results for the natural roll period and roll damping coefficient. It was also observed that the heave motion had an impact on the roll motion, and the responses of the heave and roll motion from the CFD simulations were in reasonable agreement with those from the experiment.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.9-18
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• 2016

고층빌딩이나 해양 라이저와 같은 세장 구조물은 구조시스템의 동적 불안정의 주요 원인인 와류유기진동(vortex-induced vibration, VIV)에 의한 동하중에 매우 취약하다. 와류유기진동이 라이저의 고유진동수 영역에서 발생하는 경우 Lock-in현상으로 피로파괴의 우려가 있다. 본 논문에서는 Lock-in 영역에서 구조물과 유동의 동적거동에 대한 수치해석을 다루었으며, 유동조건 변화에도 불구하고 공진 주파수가 유지되는 현상에 대해 분석하였으며, 유입유동에 대해 수직방향으로 자유진동하는 1자유도의 2차원 원형실린더 단면에 대한 비정상 층류를 가정하였다. 각 시간 단계에서 물체의 움직임을 고려하여 유동장 격자를 재생성하며 비정상 유동과 물체의 운동에 대한 지배방정식을 순차적으로 수치해석하여 유체-구조 연성해석을 수행하였다. 결과는 선행연구와 잘 일치함을 보여주었고, Lock-in 현상에 대한 특성을 잘 나타내었다. Lock-in 영역에서는 양력뿐만 아니라 항력도 크게 증가함을 보여주었으며, 실린더의 수직변위는 직경의 20%까지 이름을 나타내었다. 양력과 수직변위의 상관분석을 통해 실린더가 Lock-in 영역에서 양력과 수직변위의 위상차가 동기로부터 반동기로 천이함을 확인하였으며, 이러한 변화가 Lock-in 영역에서 나타나는 공진거동의 원인이 되는 것으로 판된되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.512-519
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• 2023

소음공해는 인간과 해양환경에 악영향을 끼치며, 선박과 해양구조물에서 발생하는 유동소음을 예측을 통해 소음에 대한 안전성을 평가하고 해양환경을 보존할 수 있다. 기존 수중구조 유동소음 해석기법은 전산유체역학과 FW-H음향상사식을 이용한 하이브리드법 기반이다. FW-H는 무한공간에서의 음향전파를 가정하여 소음해석을 수행하기 때문에 음파의 반사와 산란, 회절의 영향이 나타나는 근접장 해석이 제한적이다. 반면 격자볼츠만기법 기반의 직접법 유동소음해석을 수행하면 근접장 음향효과를 소음해석에 반영할 수 있다. 직접법 해석은 유동과 소음이 연성된 해석이 수행되고 구조경계에서의 반사와 회절, 유동에 의한 매질 불균일성에 따른 산란효과가 반영된다. 그간 격자볼츠만기법이 수중조건에서 수치적으로 불안정하여 수중환경에 적용이 불가능했다. 하지만 수중환경에서 사용할 수 있는 DM-TS 격자볼츠만기법 충돌연산자가 개발되어 수중으로 확장이 가능해졌다. 본 연구에서는 파이프내 원형구멍에 대하여 격자볼츠만기법 해석을 수행해 수중 유동소음해석이 가능함을 보였다. 격자볼츠만기법 해석을 통해 도출한 유동과 소음을 각각 실험과 비교하여 해석의 신뢰도를 확보하였다. 파이프내 유동소음에 의한 주요 압력 피크가 해석에 반영되었으며 이를 통해 격자볼츠만기법을 이용한 근접장 유동소음해석이 가능함을 확인했다.