• 한국해안해양공학회지
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• 제19권5호
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• pp.476-483
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• 2007

이어도에 건설된 다목적 해양과학기지에서는 주위 대류 및 해류의 데이터 수집을 통해 기상, 어장예보 등의 기초 자료를 제공하는 것을 한 가지 목적으로 한다. 그런데 이어도 기지 구조물에 의한 해수 유동의 변화는 과학기지의 관측 데이터에 영향을 주어 정확한 자료 수집을 어렵게 하므로, 이어도 기지 구조물이 주위 유동에 미치는 영향을 분석하고 유동 정보 관측을 평가/보정하는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 이를 위한 기초연구로, 해류와 구조물 사이의 상호 작용을 모사 할 수 있는 알고리즘을 연구, 적용방법을 논의한다. 그 결과, 3차원 전산유체역학을 이용한 수치해석을 통해 이어도 기지 구조물 및 수중암초가 주위 유동에 미치는 영향을 연구하고 정확한 데이터 측정방법을 제안한다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제5권2호
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• pp.77-85
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• 2000

회전반 유체실험을 이용하여 국지적 외력에 의한 순환특성을 모의하는 방법을 고찰하였다. 기존의 실험들은 균일한 외력에 의한 순환특성을 고려하였으나 한국 동해를 고려할 때 바람응력 컬의 남북 방향으로의 분포특성 및 해수면 열 손실의 북부해역에서의 존재를 근거로 공간적인 국지성 및 계절 변화를 염두에 둔 주기성을 복합적으로 모의할 수 있는 방법과 실험을 실시하였다. 바람응력 컬의 국지성은 에크만 층내 압력 경도력을 발생시켜 내부에도 같은 압력 경도력이 전달되어 지형류가 발생되게 하였으며 해수면 냉각을 위해서는 용기의 측면을 국지적으로 냉각시켜 자유표면을 유지할 수 있는 방법을 제시하였다. 남북에 위치한 두 개의 서로 다른 방향을 갖는 폐쇄순환과 서안경계류의 크기 및 이안 위치 변화등을 냉각효과 첨부시 및 응력 컬의 주기성을 갖는 경우를 택하여 실험적으로 관찰하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권6호
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• pp.839-845
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• 2021

본 연구에서는 CO₂ 가스 배출 저감 및 선박 폐열 회수 증대를 목적으로 선박 배기로 버려지는 폐열을 전기로 변환하는 ORC(Organic Rankine Cycle) 발전에 대해 시뮬레이션을 통한 냉매별 효율을 보여주고 있다. 상대적으로 고온인 배기가스의 폐열과 상대적으로 저온인 냉각해수를 이용하여 Aspen HYSYS 11을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 해수냉각 ORC 발전시스템의 시뮬레이션 결과, 작동유체 효율은 R717 냉매가 2.86 %로 가장 높았고, 다음 순으로 R152a, R134a, R143a, R125a로 나타났다.

• 한국음향학회지
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• 제28권3호
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• pp.174-186
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• 2009

경계면이 존재하는 해양에서의 수중 음파 전달 모델링 시 일반적으로 평평한 경계면을 가정하고 Rayleigh가 제안했던 반사계수를 이용해 반사파를 계산할 수 있다. 하지만 해수면이나 해저면과 같은 실제 해양의 경계면은 불규칙적인 거칠기를 가진다. 이러한 경계면에서의 반사 손실은 실험식이나 산란 이론에 기반한 간섭 반사 계수를 계산하여 구할 수 있다. 본 논문에서는 섭동 이론, Kirchhoff 근사법, 작은 가지 근사법과 같은 산란 이론을 이용하여 유체-유체 경계면에 대한 간섭 반사 계수를 각각 유도한다. 이를 이용하여 임의의 거칠기를 가지는 해수면과 해저면에 대한 각 산란 이론의 간섭 반사계수를 계산하며, 이 결과를 Rayleigh 반사 계수와 비교하여 경계면의 거칠기에 따른 반사 손실을 분석한다. 또한, 섭동 이론과 Kirchhoff 근사법의 결과를 일반적으로 적용 범위가 넓은 작은 기울기 근사법의 결과와 비교하여 각 이론의 유효범위에 대해 고찰한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권3호
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• pp.160-163
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• 2008

이산화탄소를 해양에 격리시키기 위하여 액화된 이산화탄소(LCO2, Liquefied Carbon Dioxide)를 노즐을 통하여 깊은 수심의 해양에 분사시키고 이때 발생되는 LCO2 유적이 수직 이동을 하면서 해수 중에 희석되는 방법이 고려되고 있다. 이때 논의의 초점은 LCO2 유적이 희석될 수 있는 충분한 시간이 주어져야 한다는 효용성의 관점과 특정 수심에 너무 오래 머물지 않게 하여 그 유역의 $CO_2$ 농도가 너무 높아지지 않게 하여야 한다는 생물학적 안정성의 문제가 된다. 이들 두 가지 논점에서 공통되는 변수는 주어진 조건에서 LCO2 유적의 수직 운동의 속도가 된다. 본 연구는 LCO2 유적이 LCO2와 해수의 물성뿐 아니라, LCO2와 해수의 경계면에 존재하거나 생성되게 되는 수화물(Hydrate)등의 영향으로 부분적으로 변하는 표면장력에 의하여 그 수직 거동이 크게 달라지는 문제를 수치해석적으로 관찰한 것이다. 축대칭 2유체 유동을 묘사할 수 있는 경계면추적법 (Font Tracking Method)을 바탕으로 간단한 표면장력 모델을 도입하여 경계면의 위치에 따라 변하는 표면장력의 영향을 고려하여 LCO2 유적의 상승속도를 관찰하였다. 유적의 주위를 흐르는 유동에 의하여 유적의 후방으로 쏠린 경계면 오염물은 유적의 경계면이 유연한 벽면과 같은 역할을 하게 만들고, 이에 따라 유적의 변형과 상승속도는 달라짐을 관찰하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권4호
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• pp.301-306
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• 2011

저온 해수에너지를 이용한 난방사이클 및 이와 연계할 수 있는 적정 담수화사이클에 대하여 제안 및 해석을 수행하였다. 난방사이클은 기본 증기압축식 사이클을 이용하여 1단 및 2단압축사이클에 대해 해석을 수행하였고, 담수화사이클은 난방사이클과 연계할 수 있도록 설계하여 해석을 수행하였다. 난방사이클의 증발기 열원으로 5이하의 저온 해수열을 이용하였고, 난방수 온도는 60 이상 공급될 수 있도록 해석하였으며, 사이클 작동유체는 R-134a, R-1234 yf, R-600a를 적용하였다. 사이클 해석 결과, 2단압축사이클을 적용할 경우 1단압축사이클에 비해 모든 냉매에서 압축기 소요동력은 약 15.6% 감소하였고, 성능계수는 약 17.6% 향상되었다. 냉동법 담수화 사이클의 경우 R-134a에 대해서 난방수 60 조건일 때, 1단압축 사이클에 비해 2단압축사이클을 적용할 경우 담수 1kg 생산당 에너지가 약 19.8% 감소하는 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제14권4호
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• pp.333-338
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• 2008

해안 지역은 해수의 운동에너지의 대부분은 해안에서 소산되며 이 과정에서 해안의 토사 등이 유실된다. 수면에 돌출된 방파제에 비해 수중구조물은 해수의 유통을 가능하게 하고 해안선을 따라 해수순환을 가능케 한다. 이 연구에서는 해안 침식을 방지 기능을 갖는 수중구조물을 하부틈새를 갖는 수중장애물로 형상화 하고 후방의 흐름특성을 규명하였다. 실험은 Re =$1.2{\times}10^4$ 조건에서 2프레임 입자영상유속계를 이용하여 속도장을 계측하여 고찰하였다. 측정된 시간평균 속도분포를 분석한 결과 유선의 곡률 효과가 현저히 나타났으며 전단층 주위 유체의 유입 등의 영향으로 박리 전단층 내에서 커다란 와구조가 연속적으로 발생하였다. 또한 하부틈새의 크기가 증가할수록 재순환 영역의 중심이 후류로 이동하고 재순환영역의 강도도 약해지는 결과를 보였다.

• 환경영향평가
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• 제19권4호
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• pp.367-380
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• 2010

수산 해양환경적 측면에서 중요한 위치에 있는 황해(Yellow Sea)의 해양 생태계 변화과정에 대 한 체계적이고 심층적인 연구을 위하여 기후 변화와 관련된 생태 및 환경변화에 대한 황해 해역의 반응성 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 황해해역에서 수온 상승에 따른 클로로필의 변화를 살펴보고, 지구온난화가 해양환경과 생태계에 미칠 영향을 예측하고자 하였다. 황해해역에서 해수유동 모델의 결과를 기초 입력자료로 활용하여 클로로필과 상호작용을 하는 육상유입부하량, 저질 영양 염용출량 및 생물학적 파라메타 등을 입력하여 현재상태를 재현하였다. 우리나라 주변 해수의 온도가 지난 10년간 약 $0.75^{\circ}C$ 상승했다고 가정하였을 때, 본 실험에서는 수온이 선형적으로 연간 $0.075^{\circ}C$ 씩 상승한다고 가정하여 10년 후까지의 Chlorophyll-a 농도 변화를 예측하였다. 예측 결과, 연구해역의 중앙부에서는 전체적으로 농도가 높아지고, 우리나라 연안해역에서 Chlorophyll-a 의 농도가 낮아지는 것으로 예측되었다. 본 연구의 결과를 기초로 하여 10년 이상의 장기적인 예측실험을 한다면 기후변화가 황해해역의 생태계 변화에 미치는 영향을 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.112-112
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• 2018

알루미늄 합금은 내구성과 내식성이 우수한 경량 재료이다. 그 중 Al-Mg계 5083 Al 합금은 가공성 및 용접성이 우수하여 선체 재료로 널리 이용되고 있다. 이는 선체 중량의 경량화로 인해, 연료비 절감과 빠른 선속 등 다양한 이점을 지니기 때문이다. 그러나 선박의 고속화에 따라 선체에 가해지는 유체충격이 증가하고, 압력 저하에 기인하여 캐비테이션-침식 손상이 증가할 뿐만 아니라, 염소이온이 존재하는 해수환경에서는 침식과 부식의 시너지효과로 인하여 재료의 손상이 더욱 가속화된다. 이에 대한 다양한 방지책들이 제안되고 있으나, 강한 충격압을 동반한 캐비테이션 침식-부식 복합 손상 환경에서는 다소 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 알루미늄 5083에 대하여 캐비테이션 환경 하에서 일정 전위를 인가하며 침식-부식 손상이 최소화 되는 전위 구간을 규명하고자 하였다. 먼저, 분극 실험을 선행하여 재료의 전기화학적 거동을 파악 한 후 적용 전위구간을 선정하여, 해당 전위를 인가한 상태에서 캐비테이션 실험을 실시하였다. 전기화학적 분극실험과 캐비테이션-전기화학 복합 실험은 $25^{\circ}C$의 해수 하에서 실시하였으며, 시험편의 노출면적은 $3.24cm^2$으로 하였다. 분극 실험은 개로전위로부터 +3 V까지 2 mV/s의 분극속도로 전위를 인가하였고, 기준전극으로 Ag/AgCl, 대극으로 백금전극을 사용하였다. 캐비테이션-전기화학 복합 실험은 정전위를 인가한 상태에서 대향형 진동법으로 진동수 20 kHz, 진폭 $30{\mu}m$ 진동을 20분간 가하였으며, 혼팁과 시험편 사이의 거리는 1 mm로 일정하게 유지하였다. 실험 후 표면 손상의 정량적 분석을 위해 인가된 전위별 전류밀도를 비교하고, 무게감소량을 측정하였으며, 손상경향 파악을 위하여 3D광학현미경과 주사전자현미경(SEM)을 통해 표면을 분석하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.143-143
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• 2016

알루미늄 합금은 내구성과 내식성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 표면개질을 통해 그 표면 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히 Al-Mg계 5083-H321 Al 합금의 경우 가공성 및 용접성이 우수하여 선체 재료로 널리 이용되는데, 이는 선체중량의 경량화가 가능하여 연료비 절감과 빠른 선속 등 다양한 이점을 지니기 때문이다. 그러나 선속의 고속화에 따라 선체에 가해지는 유체충격이 증가하고 정압 저하에 기인하여 캐비테이션-침식 손상이 증가할 뿐만 아니라 해수환경 특성 상염소이온의 존재로 부식이 가속화되는 등 침식 및 부식의 시너지효과로 손상은 크게 증가한다. 이에 대한 방지대책으로 다양한 표면개질 기법이 제안되고 있으나 강한 충격압이 동반된 캐비테이션 침식-부식 복합 손상 환경에서는 표면처리만으로는 불가능할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 양극산화된 5083-H321을 대상으로 캐비테이션 환경 하에서 일정 전위를 인가하여 침식-부식 손상이 최소화되는 최적전위를 규명하고자 한다. 이를 위해 먼저 분극 실험을 통해 재료의 전기화학적 거동을 바탕으로 임의의 전위를 선정하고 해당 전위를 인가한 상태에서 캐비테이션 실험을 실시하였다. 이때 분극실험과 캐비테이션-전기화학 복합실험 모두 $25^{\circ}C$의 해수에서 실시하였으며, 전기화학적 분극실험은 유효면적이 $3.24cm^2$인 시편에 2 mV/s의 분극속도로 0 ~ -3 V 까지 인가하였고, Ag/AgCl 기준전극과 백금대극을 사용하였다. 캐비테이션-전기화학 복합 실험은 정전위를 인가한 상태에서 $30{\mu}m$의 진폭으로 20분간 실시하였으며, 혼팁과 시험편 사이의 거리는 1 mm로 일정하게 유지하였다. 실험 후 표면 손상의 정량적 분석을 위해 인가된 전위별 전류밀도를 비교하고, 무게감소량을 측정하였으며, 손상특성 분석을 위해 3D현미경과 주사전자현미경(SEM)을 통해 표면을 분석하였다.