• 한국해양공학회지
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• 제33권2호
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• pp.116-122
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• 2019

Among the various wave power systems, Salter's duck (rotor) is one of the most effective wave absorbers for extracting wave energy. The rotor shape is designed such that the front part faces the direction of the incident wave, which forces it to bob up and down due to wave-induced water particle motion, whereas the rear part, which is mostly circular in shape, reflects no waves. The asymmetric geometric shape of the duck makes it absorb energy efficiently. In the present study, the rotor was investigated using WAMIT (a program based on the linear potential flow theory in three-dimensional diffraction/radiation analyses) in the frequency domain and verified using OrcaFlex (design and analysis program of marine system) in the time domain. Then, an experimental investigation was conducted to assess the performance of the rotor motion based on the model scale in a two-dimensional (2D) wave tank. Initially, a free decay test (FDT) was carried out to obtain the viscous damping coefficient. The pitch response was extracted from the experimental time series in a periodic regular wave for two different wave heights (1 cm and 3 cm). In addition, the viscous damping coefficient was calculated from the FDT result and fluid forces, obtained from WAMIT, are incorporated into the final response of the rotor. Finally, a comparative study based on experimental and numerical results (WAMIT & OrcaFlex) was performed to confirm the performance reliability of the designed rotor.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권1호
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• pp.1-15
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• 2018

In ocean industry, free surface type ART (Anti Roll tank) system has been widely used to suppress the roll motion of floating structures. In those, various obstacles have been devised to obtain the sufficient damping and to enhance the controllability of freely rushing water inside the tank. Most of previous researches have paid on the development of simple mathematical formula for coupled ship-ARTs analysis although other numerical and experimental approaches exist. Little attention has been focused on the use of 3D panel method for preliminary design of free surface type ART despite its advantages in computational time and general capacity for hydrodynamic damping estimation. This study aims at developing a potential theory based hydrodynamic code for the analysis of floating structure with baffled ARTs. The sloshing in baffled tanks is modeled through the linear potential theory with FE discretization and it coupled with hydrodynamic equations of floating structures discretized by BEM and FEM, resulting in direct coupled FE-BE formulation. The general capacity of proposed formulation is emphasized through the coupled hydrodynamic analysis of floating structure and sloshing inside baffled ARTs. In addition, the numerical methods for natural sloshing frequency tuning and estimation of hydrodynamic damping ratio of liquid sloshing in baffled tanks undergoing wave exiting loads are developed through the proposed formulation. In numerical examples, effects of natural frequency tuning and baffle ratios on the maximum and significant roll motions are investigated.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제2권3호
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• pp.136-149
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• 2016

Green water impact occurs frequently on offshore platform due to waves with a height greater relative to the freeboard of the structure. This phenomenon exerts a large impact load on the deck. In this paper, offshore platform models with green water protectors of various shapes were fixed to the center of a 3D wave tank to measure the impact pressure acting on the various points on deck and protectors. The impact pressure distribution differed depending on the protector shape, and various patterns of wave creeping up the protector were observed. The protector shape that exerted the lowest pressure impact on the deck will be useful in the deck design of offshore platform, and the model test results will be expected to be used for designers to select the best protector form.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권1호
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• pp.51-60
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• 2016

본 연구에서는 투과성 잠제의 형상 및 평면배치에 따른 방류 흐름제어 기능을 분석하기 위하여 유체 투과성 구조물 해저지반의 비선형 상호간섭을 직접해석 할 수 있는 PBM (Porous Body Model) 기반의 3차원 수치파동수조(NWT; numerical water tank) LES-WASS-3D를 이용하였다. 먼저 이용하는 LES-WASS-3D의 타당성 및 유효성을 확보하기 위하여 투과성 구조물를 통과하는 댐 붕괴파의 전파특성에 관한 수리모형실험과 계산결과를 비교 분석하였다. 투과성 잠제를 고려한 방류시뮬레이션으로부터 투과성 잠제의 적절한 형상 및 평면배치는 방류유속을 저감하고 흐름을 유도하는 데 상당히 효과적인 것을 알 수 있었다. 또한 투과성 잠제의 형상 및 평면배치에 따른 흐름제어에 대한 적용성은 평균류분포, 연직유속분포를 통하여 확인할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.248-257
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• 2011

본 연구에서는 규칙파동장에 있어서 인장계류된 원형부유체의 파랑응답해석에 2차원 Navier-Stokes solver에 기초한 새로운 수치파동수조모델을 제안하였다. 본 수치파동수조모델에서는 이동구조물과 유체와의 상호작용을 해석하기 위하여 직각좌표계에서 임의형상의 불투과경계를 갖는 구조물과 유체와의 연성해석이 가능한 IBM(Immersed Boundary Method)과 자유수면 추적을 위한 VOF(Volume of Fluid)법을 결합하였다. 부유체운동에 대한 수치결과를 기존의 FAVOR(Fractional Area Volume Obstacle Representation)법에 의한 계산결과 및 수리실험과 비교하였다. 게다가, 수치모델의 보다 자세한 검증을 위하여 원형부유체의 동요 및 자유수면변동에 관한 수리모형을 추가로 실시하였고, 제안된 수치모델의 범용성과 타당성을 검증하기 위하여 직사각형부유체에 대한 수치 및 수리실험도 병행하였다. 이로부터 추정된 수치계산결과는 실험결과를 잘 재현하고 있는 것으로 판단되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.318-328
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• 1991

본고는 진동수주(Oscillating Water Column:OWC)와 에어터어빈으로 구성된 고정식 파력발전장치의 특성파악을 위한 실험적 연구를 다루고 있다. 실험의 단순화를 위하여 에어터어빈은 이에 등가한 압력강하를 주는 와이어메쉬 스크린으로 대치하여 챔버내 공기유동 및 파랑운동간의 상호작용을 시뮬레이션하였다. 실험은 예인수조에 설치된 조파기를 이용하여 주파수 범위 0.22-0.75Hz인 규칙파 중에서 실시되었다. 실험결과는 홍도천 등 [4]의 2차원 포텐시얼 수치해석결과와 비교되었으며, 상호 잘 일치된 결과를 줌을 확인할수 있었다. 와이어메쉬 스크린을 사용한 공기터어빈의 시뮬레이션 결과로부터 OWC챔버에 미치는 스크린의 영향은 본 연구에서 설정한 실험범위 내에서는 무시할 만한 것으로 나타났다. 정성적으로 볼때 본 형상을 갖는 약 6m정도의 시제품을 제작한다면 주파수 0.3Hz 이내의 해양파중에서 실제 사용이 가능할 것으로 여겨진다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.859-871
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• 2014

본 연구에서는 염분과 온도차에 의한 밀도류를 해석하기 위하여 기존의 3차원 파동장 모델(LES-WASS-3D ver. 1.0)을 토대로 염분과 온도에 관한 상태방정식 및 3차원 이류-확산 방정식을 도입하여 새로운 수치모델(LES-WASS-3D ver. 2.0)을 개발하였다. 새롭게 개발한 수치모델의 적용성을 검토하기 위하여 기존의 수리모형실험결과와 비교 분석하였다. 그 결과, 이류-확산하는 해수의 형태 및 연직 염분농도 뿐만 아니라 방출하는 온수의 유속 및 온도를 매우 잘 재현하는 것으로 나타났다. 이로써 본 연구에서 개발한 수치모델의 타당성 및 유효성이 검증되었다.

• 물과 미래
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• 제28권6호
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• pp.183-191
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• 1995

하천의 홍수유속을 측정하기 위하여, 전자파를 이용한 물 표면 유속 측정체계를 개발하였다. 현재의 개발단계는 실험용 유속측정체계 수준이다. 전자파 표면유속계는 초고주파(micro-wave) 전자파의 도플러 효과를 이용한다. 이는 전자파의 발진과 안테나를 통한 반사파 수신, 차주파수 신호의 추출로 이루어지는 RF부분과, 차주파수 신호의 A/D변환 및 고속 후리에 변환 등으로 이루어지는 신호처리부로 구성된다. 구성된 유속측정 체계로 교량 아래 유속, 대청 조정지댐 방수로 등에서 측정 실험하였고 선박해양공학 연구센터의 선박 실험용 선형수조에서 검증 실험을 수행하였다. 검증결과 A/D 변환기 제작오류에서 발생된 4% 오차 이외에 측정환경의 문제에서 비롯된 몇 %의 오차가 혼재되어 있음이 분석되었다. 그러나 0.5~3.5 m/s 유속을 측정한 결과, 기준속도와 측정속도간 선형성이 우수하고 홍수 유속 측정에 매우 유용한 장비임이 입증되었다. 향후 소형화, 경량화를 수행하고 바람, 물 표면의 불규칙 유동에 의한 영향을 분석하여 신호처리 방안을 마련하는 재제작 (re-engineering) 과정이 요구된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.289-301
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• 2009

본 연구에서는 Navier-Stokes방정식과 자유수면추적을 위해 도입한 VOF함수의 이류방정식에 기초하고 있는 CADMAS-SURF(CDIT, 2001)에 Fenton(1972)의 3차근사고립파이론에 의한 조파이론을 새롭게 도입한 수치파동수로로부터 직립호안상에서 지진해일(고립파)의 처오름 및 작용파력을 해석한다. 기존의 연구결과와 대비하여 본 수치해석결과의 적용성을 논의하며, 최소자승법에 기초하여 직립호안상에서 최대처오름과 최대파력을 합리적으로 추정할 수 있는 회귀식을 제안한다. 또한, 육상구조물에 작용하는 지진해일(tsunami wave)의 파력산정에 CADMAS-SURF(CDIT, 2001)의 적용을 시도한다. 육상에서 지진해일의 수위변동, 유속 및 파력변동의 특성으로부터 육상구조물에 미치는 지진해일의 직접적인 영향을 추론할 수 있을것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.48-57
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• 2012

본 연구에서는 고립파를 저감시키기 위한 저감공으로 본문 중에서 제시하는 공진장치를 직선배치된 기존의 방파제와 직사각형항만의 입구부에 각각 부착하고, 이에 따른 고립파의 제어능을 검토하기 위해 3차원수리모형 실험 및 3차원수치해석을 수행하였다. 수치해석에서는 3차원수치파동수조를 이용하는 3차원혼상류해석법의 TWOPM-3D를 적용하였고, 얻어진 수치해석결과와 수리실험결과를 비교 분석하여 본 수치해석법의 타당성을 검증하였다. 또한, 공진장치가 부착되지 않은 경우와 대비 고찰하여 고립파의 제어에 대한 공진장치의 제어능을 다각도로 검토한 결과, 그의 유효성을 충분히 확인할 수 있었다.