• 제목/요약/키워드: 파랑해석

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휨 모멘트를 받는 박스거더 구조 강도 실험에 대한 수치해석 방법에 관한 연구 (A Study on the Numerical Analysis Methods for Predicting Strength Test Result of Box Girder under Bending Moment)

  • 이명수;박주신
    • 해양환경안전학회지
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    • 제29권5호
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    • pp.488-496
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    • 2023
  • 선박 및 교량 구조물은 일종의 길이가 긴 박스형 구조로서 수직 굽힘 모멘트에 대한 저항력이 설계의 주요 인자이다. 특히 선박 거더는 반복적으로 불규칙적인 파랑하중에 장시간 노출되어 있기 때문에 구조부재의 연속 붕괴 거동을 정확하게 예측하는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 논문에서는 순수 휨모멘트를 받는 박스거더의 하중 변화에 따른 좌굴을 포함한 소성 붕괴 거동을 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 분석대상은 Gordo 실험에서 사용한 세 가지 박스거더로 선정하였다. 구조강도 실험 결과와 비선형 유한요소해석에 의한 결과를 비교하여 차이가 발생하는 원인에 대해서 고찰하였다. 본 논문에서는 카본스틸 재료의 제작 시 필연적으로 사용하는 용접열에 의한 초기 처짐의 영향을 반영하기 위하여 전체와 국부적인 처짐 형상의 조합을 제안하였고, 이 결과는 실험 결과와 거동 및 최종강도 추정율이 7% 이내에서 잘 일치하고 있었다. 논문에서 검토한 절차 및 초기 처짐 구성에 대한 내용은 향후 유사 구조물의 최종강도를 분석하는데 좋은 지침으로 사용할 수 있다.

불규칙파-해저지반-혼성방파제의 상호작용에 의한 지반과 구조물의 동적응답에 관한 수치시뮬레이션 (II) (Numerical Simulation of Dynamic Response of Seabed and Structure due to the Interaction among Seabed, Composite Breakwater and Irregular Waves (II))

  • 이광호;백동진;김도삼;김태형;배기성
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제26권3호
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    • pp.174-183
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    • 2014
  • 해양 및 해안구조물 하부의 해저지반에 장시간 지속적인 고파랑이 작용하는 경우 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 인하여 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 일단 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 혼상류해석과 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 불규칙파동장하에서 해저지반상 및 혼성방파제의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄소성해저지반응답용의 수치해석프로그램에 입력치로 적용하여 불규칙파동장에서 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 케이슨의 시간변위 및 변위가속도 등을 정량적으로 평가한다. 이로부터 혼성 방파제 전면 및 후면 하부의 해저지반내에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 이에 따라 액상화된 토립자는 흐름에 대한 저항력을 상실하므로 액상화된 지반은 세굴가능성이 클 것으로 판단된다. 또한, 액상화된 지반은 강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 증폭되고, 더불어 혼성방파제의 안정성에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 여기서, 본 연구의 전체 내용을 지면관계상 두 부분으로 나누며, 전반부를 (I)로 하여 구조물의 동적변위와 변위가속도 및 지반변형을 중심으로 다루고, 후반부를 (II)로 하여 지반내에서 간극수압의 시간변동, 액상화 및 유효응력경로 등을 상세히 다루며, 본 연구는 후반부인 (II)에 해당한다.

불규칙파-해저지반-혼성방파제의 상호작용에 의한 지반과 구조물의 동적응답에 관한 수치시뮬레이션 (I) (Numerical Simulation of Dynamic Response of Seabed and Structure due to the Interaction among Seabed, Composite Breakwater and Irregular Waves (I))

  • 이광호;백동진;김도삼;김태형;배기성
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제26권3호
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    • pp.160-173
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    • 2014
  • 해양 및 해안구조물 하부의 해저지반에 장시간 지속적인 고파랑이 작용하는 경우 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 인하여 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 일단 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 혼상류해석과 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 불규칙파동장하에서 해저지반상 및 혼성방파제의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄소성해저지반응답용의 수치해석프로그램에 입력치로 적용하여 불규칙파동장에서 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 케이슨의 시간변위 및 변위가속도 등을 정량적으로 평가한다. 이로부터 혼성방파제 전면 및 후면 하부의 해저지반내에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 이에 따라 액상화된 토립자는 흐름에 대한 저항력을 상실하므로 액상화된 지반은 세굴가능성이 클 것으로 판단된다. 또한, 액상화된 지반은 강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 증폭되고, 더불어 혼성방파제의 안정성에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 여기서, 본 연구의 전체 내용을 지면관계상 두 부분으로 나누며, 전반부를 (I)로 하여 구조물의 동적변위와 변위가속도 및 지반변형을 중심으로 다루고, 후반부를 (II)로 하여 지반내에서 간극수압의 시간변동, 액상화 및 유효응력경로 등을 상세히 다루며, 본 연구는 전반부인 (I)에 해당한다.

친수공간 이용효율성 개선을 위한 중요도·만족도 분석 - 국내·외 드래곤 보트 페스티벌을 위한 친수공간 사례로 - (An Importance and Satisfaction Analysis for Improvement Efficiency Use of Waterfront - A Focus on the Waterfront Analysis for Domestic and Foreign Dragon Boat Festival -)

  • 안병철
    • 한국조경학회지
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    • 제44권4호
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    • pp.86-99
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    • 2016
  • 본 연구에서는 친수공간을 적극적으로 활용하는 수상레포츠인 드래곤 보트 페스티벌을 통해 친수공간의 외적 환경과 내적 공간구조의 분석하고, 이용효율성을 증진시키는 방안을 고찰해 보고자 하였다. 홍콩, 부산, 인천, 대전 등 국내외 4곳의 대상지를 통해 친수공간의 이용효율성에 영향을 미치는 요소에 대한 이용자들의 중요도와 만족도를 분석하고, 이에 따른 기초데이터를 제공하여 친수공간의 문화컨텐츠 활성화에 도움이 되고자 하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 12항목에 대한 중요도 분석에서 친수공간 주변의 현대적 관광자원이 가장 높게 나타났으며, 수변경관, 수변광장 및 오픈스페이스, 편의시설, 교통접근성, 수변녹지, 전망공간, 역사적 관광자원, 보행접근성, 수면의 폭, 수질, 수심, 파랑 등의 수면조건, 계류시설 순으로 분석되었다. 둘째, 수변경관성은 대상지의 공간 구조적 문제라기보다는 도시 규모에 따른 외적 환경 요인에 의한 것으로 해석되며, 친수공간 입지선정에 영향을 미칠 수 있는 중요한 요인으로 해석된다. 수변 녹지경관의 분석에서 국내 대상지의 만족도가 높은 것은 최근 천변공원 등이 친수적 행위를 고려하여 조성된 원인에 있다고 볼 수 있다. 전망공간은 수변 쾌적성 체험과 드래곤보트를 비롯한 수상레포츠의 역동성을 입체감 있게 볼 수 있는 주요 인프라로서, 이용효율성을 위해 개선되어야 할 부분이라고 판단된다. 셋째, 관광자원적 요소는 친수공간 이용효율성에 영향을 미치는 중요도가 높은 인자로서, 역사적 자원보다는 현대적 관광자원에 더욱 민감히 반응하는 것으로 나타났는데, 이는 젊은 계층들의 쇼핑, 레저 등을 위한 관광인프라가 영향을 미친다고 분석되며, 홍콩과 부산은 주변 관광자원 인프라가 인접해 있는 친수공간 이용에 유리하게 작용한다는 것을 보여준다고 할 수 있다. 넷째, 교통 접근성 분석에서, 홍콩과 부산 두 곳 모두 지하철에 의한 교통 접근성이 우수한 지역의 영향으로 높게 평가되었으며, 대전은 교통 인프라에 비해 상대적으로 낮은 장소적 인지도의 영향 탓으로 만족도가 낮게 분석되었다. 홍콩의 보행접근성은 친수공간이 도심으로 연결되어 있고, 부산은 주거단지와 쇼핑센터 등의 이용객들이 도보로 접근할 수 있는 위치에 의한 결과로 분석된다. 마지막으로, 수면의 폭의 중요도 만족도 분석에서, 인천을 제외하고는 3곳 모두 수면의 폭이 200m 이상이며, 일정수준 이상의 수면 폭이 수상레포츠를 즐길 수 있는 집중력을 저해하는 결과로서 해석될 수 있다. 수질, 수심, 파랑 등의 수면 조건의 분석에서, 부산은 설문조사시 수질에 대한 문제가 제기되었으며, 대전 갑천의 경우는 대회 참여자들에 의해 적정수심에 대한 문제점이 제기되었다.

이어도와 주변 해역의 표층퇴적물 분포와 퇴적물 기원지 (Distribution Patterns and Provenance of Surficial Sediments from Ieodo and Adjacent Sea)

  • 장태수;정종옥;이은일;변도성;이화영;손창수
    • 한국지구과학회지
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    • 제41권6호
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    • pp.588-598
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    • 2020
  • 해양환경과 기상연구 거점으로서의 중요성에도 불구하고, 수중에 잠긴 화산섬, 이어도의 퇴적물과 해양지질학적 연구는 부족하다. 이 연구의 목적은 이어도 해저에 분포하는 퇴적물의 종류와 분포양상, 그리고 그 퇴적물의 기원지를 밝히는 것이다. 이를 위해 이어도와 그 주변에서 박스코어러를 사용하여 25점의 표층퇴적물을 획득하였으며, 퇴적물 입도분석과 XRD 점토광물 분석을 수행하였다. 이어도의 정봉은 북부에 존재하며, 남부는 파식대지가 나타난다. 따라서 화산체의 남부는 파랑에 의한 침식작용으로 사라지고, 북부에 일부만 살아남은 것으로 해석된다. 입도분석결과, 패각과 산호편을 포함하는 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체와 파식대지에 주로 분포하며, 니질 퇴적물은 이어도 주변해역의 깊은 곳에 나타난다. 점토광물은 일라이트가 대부분을 차지하며, 녹니석과 카올리나이트 순으로 풍부하다. 삼각도표에 도시한 결과, 세립질 퇴적물은 모두 양쯔강(장강) 기원 영역에 도시되었다. 결과적으로 조립질의 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체의 풍화침식의 산물과 서식 생물의 골격, 껍질로서 운반과 퇴적과정에서 파랑이 주요한 역할을 한 것으로 해석되며, 반면에 세립질 퇴적물은 여름철 장강으로부터 이어도 해역으로 유입된 것으로 보인다. 이와 같이, 이어도의 퇴적작용은 여름철 장강 유입수와 태풍의 영향이 큰 것으로 해석된다.

규칙파동장하 잠제 주변지반의 동적거동에 관한 수치해석 (Regular Waves-induced Seabed Dynamic Responses around Submerged Breakwater)

  • 이광호;류흥원;김동욱;김도삼;김태형
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제28권3호
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    • pp.132-145
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    • 2016
  • 잠제와 같은 중력식구조물 하부 해저지반에 고파랑이 장시간 작용하는 경우 토립자 내 간극의 체적변화를 일으키는 과정에서 과잉간극수압이 크게 발생될 수 있고, 이에 따른 유효응력의 감소에 의하여 구조물 근방 및 하부의 해저지반에 액상화가 발생될 수 있다. 지반액상화가 발생 및 발달되면 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아진다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법과 유한요소법에 기초한 탄 소성지반응답용 수치해석프로그램을 적용하여 규칙파동장 하에서 잠제의 변위, 그리고 해저지반 내에서 간극수압(진동성분과 잔류성분), 간극수압비 등과 같은 지반거동의 시 공간변화로부터 액상화 가능성을 정량적으로 평가한다.

저반사구조물을 이용한 파력발전에 있어서 압축공기흐름 및 작용파압에 관한 수치해석 (Numerical Analysis of Pressurized Air Flow and Acting Wave Pressure in the Wave Power Generation System Using the Low-Reflection Structure with Wall-Typed Curtain)

  • 이광호;최현석;김창훈;김도삼;조성
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제23권2호
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    • pp.171-181
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    • 2011
  • 최근 생산비용을 절감하고 고밀도의 해양에너지발전시스템을 구축하기 위한 다양한 접근이 시도되고 있다. 본 연구에서는 방재와 파랑에너지의 이용이라는 두 목적을 달성하기 위하여 가장 효율적인 에너지의 변환시스템으로 널리 알려져 있는 파력발전장치인 진동수주형(OWC, Oscillating Water Column) 파력발전시스템을 적용한 curtain식 저반사구조물에 대해 단주기파랑의 작용하에서 공기터빈에 직접 작용하는 압축공기의 흐름속도와 구조물에 작용하는 파압에 관한 특성을 3차원수치실험으로부터 검토한다. 해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 이상류(二相流) 수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사파고의 변화와 curtain wall의 침수심에 따른 압축공기의 속도변화 및 작용파압의 특성을 확인하였고, 더불어 반사율이 최소가 되는 주기에서 압축공기의 최대속도가 발생하는 것을 확인하였다.

10MW급 해양온도차발전을 위한 라이저 개념설계 (Conceptual Design of a Riser for 10 MW OTEC)

  • 정동호;권용주;김현주
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.29-35
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    • 2015
  • 본 연구에서는 10 MW 용 라이저의 개념설계를 수행하며, 수치해석을 통하여 개념설계안에 대한 동적거동 특성을 분석한다. 전체 시스템은 크게 두 가지 개념으로 제안하며, 라이저가 자유롭게 매달린 형상을 가지는 경우에 대하여 라이저의 단면 설계를 수행한다. 라이저의 단면계수를 증가시키고, 비중을 조절하기 위하여 라이저 두께에 따라 중공을 형성하는 설계안에서는 라이저 아래 끝단에 중량체를 설치한다. 중공 없이 균일한 FRP 재질로 이루어진 라이저는 끝단 중량체 없이 자유롭게 매달린 형상으로 설계된다. 두 가지 설계 개념에 대하여 거동 특성 분석과 안전성 평가를 위하여 동적 거동해석을 수행한다. 끝단 중량체가 설치된 중공을 가지는 라이저의 응력은 중량체의 중량에 지배되는 것을 알 수 있다. 중량체 없이 자유롭게 매달린 라이저는 강한 조류가 작용하는 환경에서 파랑 및 부유체 가진이 작용하는 경우에, 해수면 부근에 응력이 집중되는 것을 알 수 있다. 자유롭게 매달린 대구경 라이저의 설계에서 조류는 매우 중요한 설계 요소라는 것을 알 수 있으며, 라이저 하부 끝단에 중량체를 설치함으로써 응력을 일부 줄일 수 있다는 것으로 나타났다.

3차원 불규칙 수치파동수조(3D-NIT) 모델의 적용성에 관한 연구 (Application of Three-Dimensional Numerical Irregular wave Tank(3D-NIT) Model)

  • 이광호;백동진;김도삼
    • 해양환경안전학회지
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    • 제18권5호
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    • pp.388-397
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    • 2012
  • 본 연구에서는 3차원수치파동수조에 규칙파뿐만 아니라 안정적인 불규칙파가 조파될 수 있는 새로운 조파시스템 3D-NIT(3-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델을 제안한다. 그의 타당성을 검증하기 위하여 1) 조파지점에서 계산파형과 목표파형을 비교 검토하고, 2) 경사수심역에 설치된 호안구조물을 대상으로 산정된 기존 월파량에 대한 실험치와 비교 검토하며, 3) 연직원주 구조물에 작용하는 파력 및 구조물에 의한 파랑변형의 해석에 적용하여 기존의 수치 및 수리실험결과와 비교한다. 이상의 결과를 기초로 3D-NIT모델을 경사수심역에 설치된 원주구조물에 작용하는 쇄파력의 해석에 적용하여 입사파고, 구조물의 이격거리 등에 따른 작용쇄파력의 특성을 규명하고, 더불어 국내현장의 특수방파제에 적용하여 반사율, 월파량 등을 검토하였다. 그 결과 본 연구에서 제안하는 3D-NIT모델을 이용한 수치실험결과는 기존의 수리모형실험을 잘 재현하고 있음을 확인하였고 복잡한 형상을 갖는 해안구조물의 해석에 적용할 수 있음이 확인되었다.

부진동의 제어를 위한 공진장치의 현장적용 (Application of Wave Resonator to the Field for Controlling Secondary Undulation)

  • 이광호;범성심;김도삼;최낙훈;박종배;안성욱
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제24권1호
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    • pp.58-65
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    • 2012
  • 본 연구에서는 장주기파에 의한 부진동 및 공진에 의한 선박의 이상동요를 저감시키기 위하여 공진장치를 실해역의 기설 항에 부착하여 그의 제어능을 수치적으로 검토하였다. 수치해석에 2차원타원형완경사방정식에 기초한 유한요소모델인 상용소프트웨어 SMS (Surface water Modeling System)의 CGWAVE MODULE을 적용하였고, 직사각형모델항만에 대한 기존의 실험 및 해석결과와의 비교 검토로부터 부진동해석에 대한 SMS의 타당성과 유효성 및 적용한 마찰계수값의 타당성을 검증하였다. 이로부터 직사각형항만에 공진장치의 부착유무에 따른 부진동의 비교검토로부터 그의 제어능을 확인하였다. 그리고, 포항신항에서 발생될 수 있는 부진동 및 계류선박의 장주기동요를 감쇠시키기 위하여 여러 크기의 공진장치를 적용하여 선박의 이상동요를 발생시키는 공진주기를 보다 장주기측으로 이동시키는 방안을 검토하였고, 이로부터 그의 유용성을 확인할 수 있었다.