• 한국항해항만학회지
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• 제37권6호
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• pp.637-645
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• 2013

마산만은 반폐쇄성 해역으로, 느린 유속과 육상오염물질의 하천부하 등으로 인해 심각한 수질문제를 가지고 있으며, 동시에 폭풍해일에 취약한 입지적 특성을 나타내고 있다. 이 중 폭풍해일 저감대책으로 제시된 재해방지시설을 운용함과 동시에 이를 마산만 내측 수질개선에 활용하는 방안을 모색하였다. 즉, 재해방지시설을 가동하여 마산만 내측과 외측의 수위조건이 다를 때 발생하는 수두차를 이용하여 만 내 외의 해수를 교환하였다. 재해방지시설의 위치를 기존 만 입구부, 마창대교 인근, 그리고 돝섬 인근으로 가정하였으며, 선박운항 횟수와 연간조위를 분석하여 통항빈도가 가장 낮은 새벽시간(01~05) 및 수두차가 가장 큰 대조기에 운용된다고 가정하였다. 또한, 재해방지시설과 함께 약 10km 길이의 유출 입 관로를 통한 내 외해수의 해수교환 촉진을 위한 추가 실험안을 구성하였다. 수치모의 결과, 현재상태의 경우 마산만 전체 해수교환율은 38.62%을 나타냈으며, 모든 실험안에서 마산만 내 모든 구역에서 꾸준한 증가 추세를 보이고 있다. 이에 반해, 마산만 입구부와 비교한 마산만 내측의 해수교환율은 매우 낮게 나타나 반폐쇄성 내만해역의 특성을 잘 재현하는 것으로 판단된다. 재해방지시설과 관로를 이용한 실험안을 분석한 결과, 현재상태와 비교하여 재해방지시설을 운용한 경우 해수교환율이 높고, 그 운용빈도가 많아질수록 더 많은 순환이 이루어지는 것으로 나타났다. 또한, 재해방지시설에 의해 발생된 수두차를 이용하여 관로를 통해 해수를 유입 혹은 유출한 경우 마산만 가장 내측의 수질이 개선되는 것으로 나타났다. 재해방지시설의 위치는 마창대교 남측과 비교하여 마산만 입구와 돝섬에 위치한 경우 해수교환 효과가 더 좋게 나타났다. 한편 마산만 전체영역에 대한 해수교환율은 만 입구에 재해방지시설이 위치한 경우가 돝섬에 위치한 경우보다 높지만, 마산만 내측을 포함한 해수교환율은 반대로 돝섬에 위치한 경우가 더 높게 나타났다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권6호
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• pp.427-436
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• 2018

본 논문에서는 긴 파이프 이뤄진 세장형 부이 구조물의 파랑 중 거동특성에 관한 모형시험과 수치해석 연구를 수행하였다. 대상 부이 구조물은 긴 파이프를 기본 뼈대로 하여, 상부구조물, 부력재, 중력식 앵커로 구성된 아티큘레이트(Articulated)형 부이 구조물이다. 대상 해역인 서해에서의 본 부이 구조물의 생존성을 평가하기 위하여, 축척비 1/22의 축소 모형을 제작하여 선박해양플랜트연구소 해양공학수조에서 일련의 모형시험을 진행하였다. 이 때 50년 재현주기의 극한파 조건을 고려하였으며, 또한 조류 및 주기 효과를 검토하기 위하여 추가적인 실험을 수행하였다. 생존성 평가를 위한 주된 평가항목으로는 구조물의 거동, 앵커 지지력, 침수 횟수를 고려하였다. 모형시험 결과와의 상호검증을 수행하기 위하여 상용계류해석 프로그램인 OrcaFlex를 이용하여 수치 시뮬레이션을 병행하였다. 평가결과로써 먼저 조위차에 따른 본 부이 구조물의 거동 특성에 대해 살펴보았다. 고조위와 저조위 조건에서의 종동요 응답, 앵커지지력의 변화를 살펴보았으며, 수치 시뮬레이션 결과와의 직접 비교 검토하였다. 두 번째로는 파도 주기와 조류의 유무에 따른 부이 구조물의 응답 특성 변화에 대해 고찰하였다. 세 번째로는 상부구조물의 침수와 관련하여 비디오 분석을 통한 침수 횟수를 수치해석 결과와 비교 제시하였다. 마지막으로 모형시험에서 직접 계측하지 못한 구조응답과 관련하여 수치 시뮬레이션 결과를 제시하고, 극한파 중 구조적 안전성에 대해서 논하였다. 일련의 생존성 평가 연구를 통하여 본 부이 구조물의 극한파 중 거동 특성에 대해 살펴볼 수 있었으며, 파도, 조류, 조위차에 따른 민감도 특성을 통해 본 부이구조물의 취약점 및 활용성에 대해 고찰해 보고자 하였다.

• 대한조선학회 특별논문집
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• 대한조선학회 2013년도 특별논문집
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• pp.30-34
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• 2013

Prevention of exhaust gas back flow becomes a great interest to shipyards and shipowners in large container carriers because exhaust gas pollutes cargoes, flows back into the deck house and the engine room area through fresh air intakes and fan rooms, gives harmful damages to the crew's health and also gives thermal damages to electric equipments on the navigation deck. The phenomena of exhaust gas back flow has been studied with the analysis of sea trial records and wind tunnel tests and the height of the exhaust gas pipe, the front area of the deck house, the inflow speed and the position of the radar mast platform has been confirmed as the principal factors of exhaust gas back flow phenomena. The simple empirical formula to estimate exhaust gas back flow phenomena and the design guidances of exhaust gas related structures on deck has been introduced. In future, parametric studies for the exhaust gas back flow factors will be carried out with the CFD analysis. The results of this study will be the guide for development of the prevention method of exhaust gas back flow phenomena for large container carriers.

• 한국항만학회지
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• 제11권2호
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• pp.231-240
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• 1997

미국에서는 오랜 전부터 1차 처리된 폐수를 해양배출구를 통하여 심해저로 흘러보내어 보다 효율적인 폐수처리에 기여하고 있다. 해저의 경사 때문에 연안의 폐수처리장에서 긴 관을 통해 심해저로 다공배출구를 연결시키고 있다. 그러나, 심해저확산배출구를 통해 흘러 나와 형성된 플롬이 근접한 연안에 간접적으로는 인간의 건강에 해를 줄 수 있다는 보고 때문에 바다의 물리적인 조건을 세심하게 고려한 심해저 확산배출구의 적절한 수심에서의 배치가 요구되고 있다 .우리나라의 연안역에서도 보다 효율적이고 신뢰할 수 있는 폐수처리를 위해 해양배출에 대한 고려를 하여야 할 것이다. 플롬의 거동을 예측하기 위해 일련의 플롬 동역학에 대한 연구에서는 여러 가지 모델이 사용되어 왔으나 대부분의 경우 플롬거동의 계산치가 현실과는 동떨어져 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 배출특성과 해양의 조건을 시뮬레이션 하기 위한 플롬모델의 적용에서 개선방안을 제시하고자 하였다. 플롬모델에서 파랑과 흐름과 같은 실질적인 해상조건을 반영한 입력 파라메타를 도입하여야 하는 것이다. 이 논문에서는 최근의 마말라 만 연구에서 선택한 특정 모델의 입력 변수 중에 장파는 고려하지 않고 해류만을 고려한데서 오는 단점을 보완하여 선행파이론에 기초한 장파와 흐름이 공존함으로써 야기되는 해저로부터의 플룸 상승과 초기 희석 계산을 수행하였다. 실제적으로 해저에서 플룸의 형상이 해수뿐만 아니라 장파에 의해서 크게 영향을 받는다는 것을 염료를 넣어 플룸을 사진촬영함으로써 증명하였다. 앞으로의 연구에서는 장파와 같은 현실적인 인자를 세심하게 고려함으로써 계산 결과를 더욱 현실 값에 접근시킬 수 있게 되었다. 물론, 장파와 같은 인자를 도입함으로써 야기되는 물리학적인 한계점은 관련된 가정을 통해 어느 정도 보완이 되었지만 그러한 한계점은 향후 3차원적인 플룸 역학을 다룸으로써 보강차원의 실증적 연구자 더 필요하다고 하겠다. 미국환경보전국에서 승인한 개량플룸모델 중에서 RSB 및 UM모델을 플룸거동을 계시하는데 사용하였으며, 장주기파의 조건하에서 계산된 값을 플룸의 상승 및 초기회석의 관점에서 비교하였다.