• 한국해양공학회지
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• 제28권5호
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• pp.474-483
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• 2014

The majority of existing WECs (wave energy converters) are designed to achieve maximum power at a resonance condition. In the case of a single WEC, its size must be large enough for tuning, and it has high efficiency only within a limited frequency band. Recently, wave power extraction by deploying many small buoys in a compact array has been studied under the assumption that the buoy's size and separation distance are much smaller than the water depth, wave length, and size of the array. A boundary value problem involving the macro-scale boundary condition on the mean surface covered by an infinite strip of buoys is solved using the eigenfunction expansion method. The energy extraction efficiency (${\varepsilon}=1-R^2_f-T^2_r$), where $R_f$ and $T_r$ are the reflection and transmission coefficients for a strip array of buoys, is assessed for various combinations of packing ratio, strip width, and PTO damping coefficient.

• 한국해양공학회지
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• 제31권3호
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• pp.208-218
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• 2017

The performance of a wave energy converter (WEC) that uses the rolling motion of a partially submerged pendulum plate in front of a quay wall was analyzed. The wave exciting moment and hydrodynamic moment were obtained using a matched eigenfunction expansion method (MEEM) based on the linear potential theory, and then the roll motion response of a pendulum plate, time averaged extracted power, and efficiency were investigated. The optimal PTO damping coefficient was suggested to give the optimal extracted power. The peak value of the optimal extracted power occurs at the resonant frequency. The resonant peak and its width increase as the submergence depth of the pendulum plate decreases and thickness of the pendulum plate increases. An increase in the wave incidence angle reduces the efficiency of the wave energy converter. In addition, the WEC using a rolling pendulum plate contributes not only to the extraction of the wave energy, but also to a reduction in the waves reflected from the quay wall, which helps to stabilize ships going near the quay wall.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.805-814
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• 2000

본 연구에서는 경계요소법을 이용하여 수심이 변하는 지형을 통과할 때 발생하는 파랑의 회절을 수치해석하였다. 먼저, 트렌치지형을 통과하는 파랑의 반사율과 통과율을 계산하였으며 고유함수전개법에 의한 결과와 비교하여 본 모형을 검증하였다. 아울러, 경계요소법을 정현파형 지형에 적용하여 반사율 및 Bragg 반사를 연구하였다. 수치해석에 의한 반사율은 수리모형실험에 의한 관측결과 및 고유함수전개법에 의한 결과와 비교하였다. 전체적으로 본 연구의 결과는 기존의 자료와 잘 일치하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.447-454
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• 2003

본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 일정 수심상에서 사각형 형상의 불투과성 수중방파제에 의한 파랑의 Bragg 반사를 수치적으로 고찰하였다. 유한요소법에 의해 계산된 반사율은 수리모형실험을 통해 얻어진 결과와 비교하였을 때 비교적 잘 일치하였으며, 고유함수전개법에 의한 결과와도 좋은 일치를 나타내었다. 그밖에 본 연구에서 개발된 모형은 불투과성 수중방파제의 폭과 길이의 변화에 따른 반사율 계산에 적용되었다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권6호
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• pp.9-16
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• 2011

The feasibility of wave energy extraction from a heaving truncated cylinder and the corresponding response of the linear electric generator (LEG) composed of spring, magnet, and coil has been investigated in the frame of three-dimensional linear potential theory. The heaving motion of a circular cylinder is calculated by means of the matched eigenfunction expansion method. Further, the analytical results are validated by numerical results using the ANSYS AQWA commercial code. By the action of a heaving circular cylinder, the magnet suspended by a spring can slide vertically inside the heaving cylinder. The mechanical power is extracted from the magnet motion relative to the coil/stator which is attached to the cylinder. The coupled ODE of a heaving cylinder and LEG system in waves is derived to obtain the magnet motion relative to a cylinder. To maximize the relative motion of the magnet, both the buoy draft and the LEG system parameters (spring stiffness, damping) should be selected properly for generating the double resonance considering the peak frequency of the target spectrum.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권3호
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• pp.143-150
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• 2003

고유함수전개법을 사용하여 수직벽 앞에 일정깊이 잠긴 슬릿판과 규칙파의 상호작용문제를 살펴보았다. 슬릿판에 의한 반사율에 영향을 미치는 주요 설계변수들은 공극율, 잠긴깊이, 챔버길이, 입사각도, 입사파의 주파수임을 확인하였다 슬릿판의 공극율이 0.1일 때 반사율이 전주파수에 걸쳐서 최소가 됨을 밝혔다. 반사율에 대한 해석결과와 Zhu(2001) 모형실험결과를 챔버길이와 잠긴깊이 그리고 입사파의 주기를 변화시키면서 비교한 결과, 두 결과는 서로 잘 일치하였다. 본 해석방법은 슬릿판 후면에서 발생한 박리에 의한 에너지 손실을 정확히 고려할 수 있으므로 슬릿 케이슨 방파제 제작에 필요한 설계정보를 제공할 것이다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제4권3호
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• pp.169-183
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• 2014

For the reliable design of substructure supporting offshore wind turbines it is very important to reduce the effects of wave forces. Since the substructure is strongly influenced by the effects of wave forces as the size of substructure increases. In the present study, the hybrid substructure with multi-cylinder is newly suggested to reduce the effects of wave forces. Using diffraction theory the scattering waves in a fluid region are expressed by an Eigenfunction expansion method with three dimensional potential theory to calculate the wave force acting on the hybrid substructure. The wave force and wave run-up acting on the hybrid substructure is presented to examine the water wave interaction according to the variation of cylindrical size and the distance among cylinders. It is found that the suggested hybrid substructure with multi-cylinder is very useful to reduce the effects of wave forces acting on the substructure for offshore wind turbines.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.117-126
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• 2009

억류파를 제외한 수정 완경사파랑식과 고유함수 전개법의 평면파 근사식에 대한 정밀도를 검토하기 위해 다수의 수치실험 결과를 제시하였다. 본 연구에서 두 해석해가 사용되었으며 하나는 수정 완경사파랑식에 대한 Porter(2003)의 해이고 다른 하나는 평면파 근사식에 산란체법을 적용한 서(2008a)의 해이다. 급변 지형에서의 파랑변형에 대한 기존 결과와의 직접 비교를 통해 평면파 근사식 모형이 수정 완경사파랑식 보다 잘 기술하는 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제5권3호
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• pp.35-44
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• 2002

계류된 사각형 부유식 방파제의 파랑제어성능에 대한 해석적인 연구를 수행하였다. 고유함수 전개법을 사용하여 사자형 부유식 방파제의 운동특성과 투과율을 살펴보았다. 계류삭의 강성계수는 선형 탄성스프링으로 가정하였다. 고유함수전개법을 사용한 해석결과는 유한요소법을 사용한 수피계산결과와 전 주파수에 걸쳐 잘 일치함을 보여주었다. 사각형 부유식 방파제의 단면형상과 계류삭의 특성 능과 간은 중요한 선계변수들과 입사파의 파장을 바꿔가면서 파랑 제어성능을 살펴보았다. 그 결과 적절히 설계된 부유식 방파제는 효과적인 파랑제어구조물로 활용이 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권6호
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• pp.586-595
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• 2007

고유함수전개법을 사용하여 구한 파일 방파제에 의한 규칙파의 산란 해석해를 다방향 불규칙파로 확장하였다. 규칙파중 입사파의 주파수 그리고 입사각을 변화시키면서 구한 반사율과 투과율 그리고 파랑하중을 가지고 산란파 스펙트럼과 하중 스펙트럼을 표현하였다. 주파수와 입사각의 함수인 2차원 스펙트럼을 적분하여 산란파와 파랑하중의 대푯값을 구하고 방향분포함수, 주파향, 잠긴깊이 그리고 공극율이 투과율과 파랑하중에 미치는 영향을 살펴보았다.