• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.521-527
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• 2020

해양구조물에서 점성효과를 고려하여 항력에 기인한 평균 점성 표류력를 구하는 것은 최근까지 잘 고려되지 않았던 설계 요소이다. 특히 저주파 영역에서 파랑과 조류를 모두 고려한 수직 실린더에 작용하는 평균 점성 표류력에 대해 계산하는 것이 가장 중요하다. 따라서 본 연구에서는 파랑과 조류를 고려한 고정된 수직 실린더 구조물에 작용하는 평균 점성 표류력에 대해 해석적 수식 해를 도출하는 과정을 구체적으로 제시하였다. 실린더의 수면 위로 나온 부분을 Splash Zone, 수면 아래의 잠긴 부분을 Submerged Zone으로 구분하였다. 파랑이 존재하는 경우는 Splash Zone에서만 고려되고, 파랑과 조류를 포함한 경우는 Splash Zone과 Submerged Zone 모두에서 각각 식을 구하였다. Splash Zone 및 Submerged Zone에서 모두 상당한 점성 효과로 기인한 표류력이 발생한다. 따라서 본 연구에서 도출한 해석적 해를 통해 주어진 설계 변수들에 의한 평균 점성 표류력을 계산할 수 있으며, 각각의 Case에 해당하는 표류력의 크기가 구체적인 물리적인 범위 내에서 주도적인 영향을 끼치는지 판단할 수 있는 이론적 근거를 제시할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.503-509
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• 2020

Semi-submergible, Tension-leg Platform 등과 같은 부유식 해양구조물에서 점성효과를 고려하여 항력에 기인한 점성 표류력를 구하는 것은 최근까지 잘 고려되지 않았던 설계 요소이다. 본 논문에서는 파랑과 조류를 고려한 부유식 수직 실린더 구조물에 작용하는 평균 점성 표류력에 대한 해석적 수식 해를 구하였다. 기존의 고정된 실린더에서 구한 방식과 같이 실린더의 수면 위로 나온 부분을 Splash Zone, 수면 아래의 잠긴 부분을 Submerged Zone 으로 구분하였다. 파랑이 존재하는 경우는 Splash zone 에서만 고려되고, 파랑과 조류를 포함한 경우는 Splash Zone 과 Submerged Zone 모두에서 각각 식을 구하였다. 기존 연구의 RAO 결과값을 활용하여 고정된 실린더에 작용하는 평균 점성 표류력의 계산 결과와 비교하였다. Splash Zone에서 파랑만 존재하는 경우를 제외하고 대부분의 주파수 영역 대에서 부유식 실린더에 작용하는 평균 점성 표류력의 크기가 상대적으로 고정된 실린더에 작용하는 표류력의 크기보다 크게 나오는 것을 볼 수 있으며, 특히 조류가 상대적으로 더 중요하게 고려되는 경우 더 크게 증가함을 알 수 있었다. 따라서, 본 연구 결과를 통해 부유식 해양 구조물 설계시 항력으로 인한 점성 표류력의 추론을 제시할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.287-296
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• 2020

본 연구에서는 2D 조파수조를 통해 수행된 모형시험결과를 기반으로 원형실린더에 분포하는 파랑충격압력을 시간에 따라 계측하고 이를 CFD해석 결과와 비교하였다. 전산유체역학 해석을 통해 파랑충격력에 직접평가법에 관한 효용성을 확인할 수 있었고, 실험으로부터 구한 파랑충격 시계열 데이터를 그대로 원형단면을 갖는 실제 해양구조물의 부재에 적용하였다. 실린더에 분포하는 변위 및 응력의 특성과 특이점이 바뀌는 것을 확인하였고 실제 시계열을 적용하는 것이 해양구조물의 강도평가를 보다 정확하게 평가할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 선수부에 요구되는 외판의 최소선급규정에 따른 두께 경험식들을 분석하여 적용하고자 하였다. 동일한 재료 물성치를 갖는 강재에 관해 선수외판에 요구되는 구조물의 최소두께와 원형단면 부재에 요구되는 최소두께를 비교·분석하였고 이를 통해 NORSOK standard에 제시되어 있는 구조물의 손상기준을 활용하여 허용 두께치를 추정하고자 하였다. 특히 해양구조물의 갑판충격력(wave in deck)의 경우 이와 관련된 경험식이나 최소두께 요구사항들이 정립되어 있지 않기 때문에 본 연구를 통해 파랑충격력에 따라 요구되는 판재의 최소두께를 제안하고자 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.401-409
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• 2013

이 연구에서는 부유구조체의 단면특성은 동일하지만, 길이가 서로 다른 4가지의 대형 콘크리트 부유구조체에 대하여 운동 특성 및 구조성능의 해석적 연구를 수행하였다. 부유구조체 설치해역은 수심이 35 m인 연안을 대상으로 하였으며, 설치해역에서 발생할 수 있는 파랑주기 3초~10초 34개 규칙 파랑하중을 적용하였다. ANSYS-AQWA를 통하여 부유구조체의 동수역학 해석을 수행하였으며, 운동 특성을 검토하였다. 또한, 34개 파랑하중에서 부유구조체에 최대 응답진폭을 나타내는 위험 파랑하중을 선정하였으며, 선정된 위험파랑하중으로 인해 부유구조체에 도입되는 파압을 도출하였다. 위험 파랑하중으로 인해 도출된 파압을 부유구조체에 매핑(mapping)하여 구조성능을 검토하였다. 해석 결과를 종합해볼 때, 부유구조체의 길이가 증가할수록 부유구조체의 운동이 감소하는 것을 알 수 있다. 이것은 부유구조체와 파랑하중의 상호작용의 효과는 파랑주기와 구조물 길이에 지배적인 것으로 사료된다. 또한, 위험 파랑하중으로 인해 부유구조체의 하부슬래브는 인장응력이 발생하며, 부유구조체 길이는 단면력에 영향을 미치지 못하는 것을 알 수 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.153-168
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• 1993

파랑중을 항해하는 선박의 선체강도에 있어 선체에 작용하는 파랑하중을 정확히 추정하는 것은 매우 중요하다. 파랑하중 추정에 있어서 현재 널리 쓰이고 있는 선형스트립 이론은 배의 운동이 작은 낮은 파고에 의한 선체의 강체운동 응답에 기인한 파랑하중 계산법이다. 그러나, 대파고 파랑중에서 특히 슬래밍이 발생하게 되면 선체는 탄성체로서의 응답특성을 가지게 된다. 따라서 이런 경우 선체운동뿐만 아니라 탄성체 운동을 고려한 파랑하중 선체강도 해석법이 요구된다. 이미 본 연구자들은 이러한 배경으로 비선형 유체력이 선체에 작용할 때 선체변위로부터 파랑하중을 계산하여 선체강도를 평가하는 방법을 제안한 바 있다. 본 논문에서는 이러한 동적강도 해석법을 세가지 선종에 적용시켜 계통적인 수치계산을 수행하여 강체응답 및 파랑하중 특성을 비교, 고찰함으로써 파랑중 선체동적강도법의 기초자료를 제시하고자 한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제13권3호
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• pp.195-201
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• 2001

본 논문은 파랑중에 다전 계류된 원유저장선에 대한 저주파수 운동을 수치 모사하였다. 시간영역에서의 운동방정식은 충격응답함수를 포함하여 수평면상의 운동 즉 전후, 좌우 및 선수 운동을 고려하였다. 시간영역의 운동방정식에 나타난 부가질량, 파랑감쇠계수, 1차항 파랑 강제력 그리고 2차항 파랑 강제력을 주파수 영역의 특이점 분포법을 사용하여 계산하였고, 다점 계류된 계류삭은 체인이 해저면에 닿은 운동 효과를 포함하여 준 정적 현수선 이론으로 산정되었다. 계산 예로서 장파정 불규칙 파랑 중에 놓인 바아지식 원유저장선에 대한 시간 영역 해석을 수행하였다.

• 대한조선학회지
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• 제32권1호
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• pp.36-39
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• 1995

본고에서는 고속선의 항행 안전성과 관련된 공통의 문제로서 파랑중 조종성능에 관해서 언급하 고자 한다. 파랑중 조종성능이 문제시되는 것은 선박이 추파(following seas) 또는 추사 파(quartering seas)를 받으면서 고속으로 항해할 때이다. 보통의 속도 범위에서 운항되는 일반 선박중에서도 컨테이너선, 어선 등과 같이 비교적 속력이 빠른 선박은 추사파중에서 선수 동 요가 크게 일어나며, 보침을 위한 조타량이 커짐과 동시에 힁동요가 심하게 일어나는 것으로 알려져 있다. 이러한 불안정 현상은 정도의 차이는 있을지언정 고속선에서도 마찬가지 경향을 보이고 있다. 파랑중 조종성능을 요약하면 추파 또는 추사파중에서의 복원성과 보침성 문제에 귀착된다, 추사파중에서의 복원성 문제는 선체 중심이 파정에 위치할 때 복원력 저하로써 설명될 수 있으며, 이러한 현상은 파장과 선체 길이가 거의 같고 선속이 파속과 거의 같은 조건하에서 일어난다고 알려져 있다. 이러한 조건을 만족하는 선속은 Froude수 0.4 정도로서 고속선의 운항 범위에 미달되는 속도이다. 추사파중에서의 보침성 문제는 브로칭(broaching-to) 현상으로써 설명될 수 있으며, 브로칭 현상은 파장이 선체 길이의 2배 정도이고, 선속과 파속이 거의 같은 조건하에서 일어난다고 알려져 있다. 이러한 조건을 만족하는 선속은 Froude수 0.56 정도로서 고속선의 운항 범위와 일치하는 속도이다. 따라서 본고에서는 고속선을 대상으로 하기 때문에 복원성 문제는 다루지 아니하고 브로칭 현상에 관해서만 간략히 기술하기로 한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권1호
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• pp.21-27
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• 2007

해양구조물에 유기되는 파랑력과 해양파에 의한 해양 구조물의 운동특성에 대한 연구는 선형이론에 근거한 통계적인 방법에 의해 꾸준히 진행되어왔다. 이러한 연구는 선형이론의 제한성으로 인해 파 스펙트럼의 극한에 해당하는 극한파에 대해서는 적용하기 어려운 점이 있다. 본 연구에서는 극한파에 의해 구조물에 작용하는 파랑하중을 추정하는 수치기법을 개발하였다. 수치기법으로는 변분법에 근거한 유한요소법을 사용하였다. 선형 파랑 집중법을 이용하여 수치적으로 극한파를 구현하였으며, 이를 이용하여 바닥면에 고정된 수직 실린더에 작용하는 파랑하중을 추정하였다. 또한 수직 실린더의 유탄성 응답을 고려하여 강체인 경우와 탄성체의 경우에서 극한파에 의한 파랑하중 변화를 고찰하였다.

• 한국기계연구소 소보
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• 제4권1호
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• pp.71-76
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• 1981

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제1권1호
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• pp.102-111
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• 1998

해양관측시설은 고정식과 부유식으로 나뉘는데 본 고에서는 부유식 해상관측시설과 관련된 파랑하중 및 계류계에 대해 다루었다. 부유식 해상관측시설의 일 예에 대해 운동계산과 표류력 계산을 수행하고 고찰하였다. 또한 계류앵커의 일종인 원형 파일앵커가 수평력을 받는 경우의 모형실험과 파주력 계산을 위한 프로그램을 작성하여 그 계산결과와 비교 고찰하였다. SCUBA 활동으로 설치가능한 파일앵커의 파주력 추정에 기여할 것으로 기대된다.