• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.648-656
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• 2022

국제해사기구(IMO)의 온실가스(GHG) 감축 전략과 같은 환경규제를 강화함에 따라 친환경 선박 및 대체 연료 등 기술 개발이 확대되고 있다. 그의 일환으로 해운사와 조선사를 중심으로 에너지 저감과 풍력 추진 기술을 활용한 선박 추진 기술이 대두되고 있다. 풍력 추진 기술의 확보와 실증 연구를 조선 및 해운 분야에 도입함으로써 친환경 기술을 활용한 고부가가치 시장을 창출할 수 있으며, 운항선박의 연료 소비율을 줄임으로써 연비를 약 6~8 % 정도 향상시켜 GHG의 감축을 기대할 수 있다. 로터 세일(Rotor Sail, RS) 기술은 원형 실린더가 일정한 속도로 회전하여 유체를 통과할 때 실린더의 수직 방향으로 유체역학적 힘을 발생시키는 기술이다. 이를 마그누스 효과(Magnus Effect)라고 하며, 본 연구에서는 선박에 설치된 풍력보조추진 시스템인 RS 주위의 난류 유동특성에 관한 수치해석적 연구를 통하여 추진효율을 높일 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 그래서 RS의 공기 역학적 힘에 영향을 미치는 매개변수로써 속도비(Spin Ratio, SR)와 종횡비(Aspect Ratio, AR) 변화에 따른 양력계수(C_L)와 항력계수(C_D)를 도출하였고, RS 끝단 플레이트(End Plate, EP) 적용에 따른 RS 주변 유동특성을 비교하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.107-113
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• 2007

본 연구에서는 정적 풍하중에 대한 교량의 취약도 평가 방법을 제시하였으며, 이를 이용하여 대상 교량인 6경간 엑스트라도즈드교에 대하여 정적 풍하중 취약도 분석을 수행하였다. 정적 풍하중산정과 하중조합은 국내 설계기준을 사용하여 산정하였으며, 이때 정적 풍하중에 대한 불확실성과 확률분포 특성은 난수를 사용하여 고려하였다. 취약도 곡선은 대수 정규분포함수의 형태로 나타내었으며, 이때 변수인 중간값과 대수표준편차는 최우도추정법(maximum likelihood method)에 의하여 구하였다. 취약도 분석을 수행한 결과 대상교량은 정적 풍하중에 대하여 안전한 것으로 평가되었다.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.363-371
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• 2023

한 척의 선박을 건조하기 위해서는 다양한 크기의 블록(block)들을 이동 및 탑재해야 한다. 이러한 과정에서 블록의 체결 방법 및 각 조선소 설비 특성에 맞는 다양한 기능에 부합하는 러그를 사용하고 있다. 블록 구조의 중량 및 형태에 따라서 러그의 크기와 형상이 다양하며, 샤클(shackle)이 체결되는 홀 주변에 부족한 강성을 보완하기 위하여 덧판(doubling pad)을 용접하여 구조를 보강한다. 리프팅(lifting) 조건별 러그의 설계를 하는 방법은 보 이론(beam theory)에 의한 수계산 방법과 유한요소해석 모델링을 이용한 구조해석을 수행하고 있다. 해석적 방법의 경우, 요소의 종류와 모델링 방법에 따라서 결과 차이가 발생하여 표준화된 평가법의 정립이 필요한 상황이다. 이러한 모호한 방법론 적용 시 블록의 이동 및 반전(turn-over) 과정 중에서 심각한 안전 문제를 유발할 가능성이 있다. 본 연구에서는 러그의 실제 탑재공정에 따른 구조 응답을 평가할 수 있는 모델링 조건, 평가법을 확정하고자 다양한 변수의 영향을 수치 구조해석을 통하여 비교 및 분석하였다. 러그 홀(hole) 주변 덧판부와 용접 비드(bead)를 표현한 모델링 기법이 가장 실제적인 거동 결과를 주고 있다. 실제 러그와 동일한 조건(용접부 비드만 주재료와 연결)의 모델링에 등가하중을 적용한 결과는 MPC 하중 적용 결과보다 낮은 최종강도를 나타낸다. 더불어 해석 시간 단축을 위해서 2차원 쉘(shell) 요소를 적용한 경우, 덧판 두께를 85% 수준으로 감소시켜서 안전사용하중을 예측할 수 있음을 확인하였다. 논문에서 검토한 다양한 변수의 영향들 결과는 러그 설계 및 안전사용하중 예측에 근거 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권1호
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• pp.65-74
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• 2020

본 연구에서는 당동만을 중심으로 빈산소가 발생하는 물리적 해양환경 특성을 파악하고, 로지스틱 회귀분석을 이용해 빈산소 발생확률을 예측하였다. 관측 자료를 분석한 결과, 브런트-바이살라 주파수는 수심이 깊은 만 입구보다 수심이 얕은 만 내측에서 더 크게 나타났다. 이는 당동만 내측에서 담수 유입으로 인해 표층 염분이 낮아져 강한 밀도 성층이 형성되었기 때문이다. 시간적으로는 6월 ~ 9월까지 리차드슨 수와 브런트 바이살라 주파수가 매우 높게 나타났고, 9월 2일 이후로는 성층이 완화되어 감소하는 경향을 보였다. 당동만에서 관측된 용존산소 및 수온, 염분 자료를 분석한 결과, 저층의 용존산소 농도는 공통적으로 표층과 저층의 수온차에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편, 수심차(dz)를 고정된 변수로 두고, 수온차(dt)의 변화에 의한 빈산소의 발생 확률의 변화를 계산한 결과, 수심차(dz)가 각각 5 m, 10 m, 15 m, 20 m일 경우, 수온차(dt)는 8℃, 7℃, 5℃, 3℃일 때 빈산소 발생확률이 70 %를 상회하는 것으로 나타났다. 이는 당동만에서 수심차(dz)가 커질수록 빈산소 발생에 필요한 수온차(dt)는 작아지게 된다는 것을 뜻하며, 특히 당동만에서 수심차(dz)가 20 m 내외인 지역은 빈산소가 발생하기 매우 쉬운 환경이라는 것을 알 수 있었다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2012년도 전기공동학술대회 논문집
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• pp.43-46
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• 2012

2011년 IMA의 자료[1]에 의하면, 현재 251척의 부유식 생산설비가 운영되고 있으며, 이중 FPSO가 차지하는 비율은 64%에 이른다. 또한, 가장 각광을 받고 있는 부유식 생산설비의 유형인 FPSO는 현재 40여척을 건조 (New building) 및 개조(Conversion)를 하고 있다. 전체적인 FPSO의 개발 및 건조 프로젝트는 일반 선박 프로 젝트와는 다르게 환경적, 정치적, 상업적인 영향을 많이 받는다. 예를 들면, 같은 구역에 석유/가스 채굴을 위한 프로젝트를 승인받은 기업들은 각자의 기술력, 재정상태, 채굴구역의 정치적인 영향력에 따라서 프로젝트의 초기 개념설계부터 전혀 다른 방향으로 구축할 수 있다. 이러한 변수가 많은 프로젝트를 성공적으로 수행하기 위해서는 각 단계별 세부 계획도 동시에 이루어져야 한다. 본 연구에서는 이러한 세계적인 해양구조물의 대표 격인 FPSO의 특성을 보고하고 이와 관련되는 프로젝트의 다양한 수행 절차 및 시스템/장비에 대해 설명한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.53-55
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• 2014

Offshore 에서의 oil & gas 생산은 해상이라는 환경으로 인한 고유의 특성 때문에 항상 다수의 변수들에 영향을 받으며, 막대한 비용이 소요되기 때문에 비용을 최소화하며, 비용 대비 수익을 최대화시키기 위한 optimal design이 필수이다. 본 논문은 가상의 offshore plant와 이에서 생산된 oil의 수요지들을 설정하여 시장수요에 따른 offshore 생산의 최적화 문제를 연구대상으로 하며, 다수의 offshore oil fields를 보유한 major oil company가 당면할 수 있는 offshore production에 관한 문제를 일반화하여 정의하고, 이윤을 극대화시킬 수 있는 최적화 모형을 혼합정수계획모형(mixed integer programming)으로 정식화 하였다. 최적화 모형의 해는 Microsoft office excel solver를 통해 구하였으며 그 계산실험의 결과를 요약하여 보고한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.595-603
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• 2010

염소이온 침투를 받는 해양환경 콘크리트의 확률기반 내구수명 예측을 위해 몬테카를로 시뮬레이션 방법이 많이 사용된다. 그러나 몬테카를로 시뮬레이션 방법은 해석에 매우 긴 시간이 소요되며 해석결과도 매번 다른 결과를 준다. 이에 비해 신뢰성해석에 자주 사용되는 모멘트법은 계산에 소요되는 시간의 거의 없고, 동일문제에 대해서는 항상 동일한 결과를 주는 장점이 있다. 이에 이 연구에서는 신뢰성이론의 모멘트법을 염소이온 침투에 대한 부식개시확률 산정에 적용하였다. 이를 위해 먼저 일계이차 모멘트법과 이계이차 모멘트법에 의한 파괴확률 산정 프로그램을 개발하였다. 개발된 해석 프로그램들을 사용한 예제해석을 통하여 일계이차 모멘트법에 비하여 이계이차 모멘트법이 더 정확한 부식개시확률 산정결과를 줌을 확인하였다. 또 부식개시확률에 미치는 각 확률변수의 영향을 평가하는 민감도 해석을 수행하였으며, 가장 큰 영향인자는 피복두께로 나타났다. 특히 피복두께의 변동계수 변화에 의한 영향이 평균값 변화에 의한 영향 보다 더욱 현저함을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권3호
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• pp.221-226
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• 2012

본 연구는 미리 지정된 항로를 따라 항해하기 위한 선박의 Track-keeping에 대한 기초 실험 연구 분석결과를 제시하였다. 항로상에 위치한 여러 가지 변침점을 설정하고, 해당 선박이 그 항로를 항해하도록 알고리즘을 구성, 모형선을 이용한 실험 결과를 보여주었다. 지정된 구역에서 GPS로 변침점을 설정하고, 그 포인트를 Data화하여, 미리 프로그램된 알고리즘에 입력하면 해당 선박이 자동으로 항로를 항해하도록 설계되었다. PD 제어를 이용하여 침로 유지 알고리즘을 구성하였고, 선박 자동 Track-keeping 결과는 모니터링 가능토록 하였고, 변수를 설정 변경하도록 설계되었다. 제시된 알고리즘은 실험을 통하여 그 알고리즘의 효용성을 확인할 수 있었으며, 실선의 항해 자동화 및 충돌회피, 자동접안 등의 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.107-112
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• 2004

선박의 대형화 추세에 따른 항만 운영의 효율성 및 대형 선박의 접안 안전성을 향상시키기 위해서는 먼저 선체에 작용하는 접안에너지를 합리적으로 산출하여야 한다. 선박의 접안에너지는 방충재와 같은 항만시설물의 설계에 대한 허용 기준을 결정하는 변수임과 동시에 도선사 및 선박의 조선자에게는 예인선의 필요 마력이나 접안속도 둥을 결정하는데 있어 중요한 판단 요소로 활용된다. 본 연구에서는 현재 사용되고 있는 운동역학적인 방법을 토대로 한 접안에너지 산출 방법에 대해 유체역학적인 측면에서 문제를 제기하고, 부두 전면의 수심과 선박의 형상에 따라 변화하는 천수역 선체부가질량을 고려한 접안에너지의 산출 방법을 제안한다. 또한 천수역에서 선체에 작용하는 부가질량을 고려한 접안에너지 산출 방법을 사용하여 1600TEU급에서 12000TEU급까지의 컨테이너 선박을 대상으로 계통적으로 각각의 접안에너지를 계산하고, 현행의 접안에너지 산출방법과 비교 검토를 실시한다.