• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.14-22
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• 2017

전 세계적으로 지구온난화에 의한 이상기후현상으로 자연재해의 발생빈도와 규모가 증가하고 있는 추세이다. 태풍, 지진, 홍수, 폭우, 가뭄, 폭염, 풍랑, 쓰나미 등과 같은 다양한 자연재해는 현재까지 인간생활에 피해를 주고 있다. 특히, 일본의 대지진, 미국의 허리케인 카트리나, 한국의 태풍 매미 등 세계적으로 자연재해에 의한 피해는 막대하다. 현 단계에서 자연 재해로 인한 피해규모를 정확히 예측하고, 그에 대처하는 것은어려운 실정이다. 그러나 재해대응 차원에서 피해 규모를 예측 할 수 있다면 신속하게 대응하여 피해를 저감할 수 있다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 여러 가지 자연재해 중 해풍과 파랑에 의해 발생하는 풍랑에 관한 피해예측함수를 개발하였다. 서해 연안지역을 대상으로 국민안전처에서 발간하는 재해연 보('91~'14)의 풍랑 및 태풍피해 이력을 수집하였으며, 물가상승률을 반영하기 위해 2014년 기준으로 피해액을 환산하였다. 또한, 풍랑 및 태풍피해가 발생했을 때 기상청 및 국립해양조사원 홈페이지에서 파고, 풍속, 조위, 파향, 파주기 등의 자료를 수집하였다. 최종적으로, 연안의 지역특성을 반영하여 서해안의 9개 지역의 풍랑 피해예측함수를 개발하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권5호
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• pp.381-388
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• 2014

본 연구는 해상풍력발전을 위한 기초적인 연구로서 해상의 상태를 단순히 모사한 파랑에 의한 부유체의 시계열 및 주파수 거동의 특성을 파악하기 위하여 조파기를 구축하고 이의 타당성연구를 하고자 하였다. 소형의 조파수조에 모사된 여러 가지 파고 데이터를 검증하였으며, 단순한 부유형상을 제작하여 설치하고 이의 거동을 해석하였다. 부유체의 거동분석을 위해 하부체에 계류선을 설치 유무에 따라 그 거동특성도 관찰하였다. 부유체 거동을 가시화하기 위하여 부유체 내에 LED를 설치하여 고속카메라를 이용하여 촬영한 이미지를 해석하였다. 그 결과 부유체에 계류선이 설치된 경우 파랑에 의한 힘이 계류선으로 분산이 된다는 것을 알 수 있었다. 또한 부유체의 시계열 거동에 대한 스펙트럼 분석 결과 파랑의 주기가 길어질수록 피크값이 점차 감소한다는 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권7호
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• pp.992-1001
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• 2023

OWEC(Overtopping Wave Energy Converter)는 월파된 파도를 이용한 파력발전시스템이라한다. OWEC의 성능 및 안전성은 파고, 주기 등 파도의 특성에 의해 영향을 받는다. 따라서 해역 특성에 따른 OWEC의 최적 형상과 구조안전성에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 울릉읍 연안 해양 환경 데이터를 이용하였으며, SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 입자법 해석을 통해 기존 케이슨 하부 구조에 변화를 준 모델 4개를 비교하여 월파 효율을 분석하였다. 그 결과, 하부 구조의 변경 및 경량화가 가능함을 확인하였다. 최적화 해석을 통해 설계 하중에 내하력을 가지는 하부 구조인 새로운 트러스형 구조를 제안하였다. 이후 부재 직경 및 두께를 설계변수로 하는 사례 연구를 통해 허용응력조건 하에서 구조 안전성의 확보를 확인하였다. 주기적인 파랑 하중을 받기 때문에 제안하는 구조의 고유 진동수와 해당 해역의 파주기를 비교하였으며, 1년 재현 주기의 파랑을 하중으로 한 조화응답해석을 수행하였다. 제안하는 하부 구조는 동일 가진력에서 기존 설계 대비 응답의 크기가 감소하였으며, 기존 대비 32% 이상의 중량 절감을 수행하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권5호
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• pp.405-420
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• 2019

In this study, vibration characteristics of offshore wind turbine tower (WTT) with gravity-based foundation (GBF) are identified from dynamic responses under wave-induced excitations. The following approaches are implemented to achieve the objective. Firstly, the operational modal analysis methods such as frequency domain decomposition (FDD) and stochastic subspace identification (SSI) are selected to estimate modal parameters from output-only dynamic responses. Secondly, a GBF WTT model composed of superstructure, substructure and foundation is simulated as a case study by using a structural analysis program, MIDAS FEA. Thirdly, wave pressures acting on the WTT structure are established by nonlinear regular waves which are simulated from a computational fluid software, Flow 3D. Wave-induced acceleration responses of the target structure are analyzed by applying the simulated wave pressures to the GBF WTT model. Finally, modal parameters such as natural frequencies and mode shapes are estimated from the output-only acceleration responses and compared with the results from free vibration analysis. The effect of wave height and period on modal parameter extraction is also investigated for the mode identification of the GBF WTT.

• 한국해양공학회지
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• 제25권2호
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• pp.15-20
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• 2011

This study aimed at validating the adopted numerical methods to solve two-phase flow around a two-dimensional (2D) rectangular floating structure in regular waves. A structure with a draft equal to one half of its height was hinged at the center of gravity and free to roll with waves that had the same period as the natural roll period of a rectangular barge. In order to simulate the 2D incompressible viscous two-phase flow in a wave tank with the rectangular barge, the present study used the volume of fluid (VOF) method based on the finite volume method with a standard turbulence model. In addition, the sliding mesh technique was used to handle the motion of the rectangular barge induced by the fluid-structure interaction. Consequently, the present results for the flow field and roll motion of the structure had good agreement with those of the relevant previous experiment.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.19-31
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• 2023

미래 기후 시나리오에 따르면 우리나라 자연재해의 주요 요인인 태풍의 강도는 강해질 것으로 전망된다. 태풍 강도 증가는 내습 파고 상승으로 이어져 주거, 산업, 관광 등의 용도로 인구 및 건물 밀집도가 높은 연안 지역의 대규모 피해발생 가능성이 높은 상황이다. 따라서 본 연구에서는 동해 해양기상부이 관측자료를 분석하여 최대 유의파고가 나타난 태풍 마이삭(202009) 내습 기간에 대해 파랑추산 수치모형실험을 수행하였다. 파랑추산실험 경계조건은 JMA-MSM의 바람장과 SSP5-8.5 미래 기후 시나리오의 태풍 중심기압 감소율을 적용한 바람장을 사용하였다. 파랑추산실험 결과 SSP5-8.5 시나리오에서 속초항 방파제 전면에서의 파고는 4.06 m에서 4.68 m로 15.27% 증가하였다. 또한, 심해설계파 147-2 격자점 위치에서의 재현빈도는 최소 2배 이상 증가하는 것으로 산출되어, 현재 해안구조물 설계 시 관행적으로 적용하는 50년 재현빈도 심해설계파에 대한 제고가 필요하다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권1호
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• pp.62-73
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• 2016

식생/모래기반 자연해빈에서의 파랑, 조석, 강우조건에 의한 지하수위 변동은 식생 환경과 밀접한 관련이 있으며 이는 식생 발달 및 지반 안정화에 크게 영향을 주는 요소이다. 본 연구는 낙동강 하구역의 사주섬 중 최서측에 위치하는 진우도를 대상으로 실험구를 구축한 후 해안선의 법선 방향으로 관측점 5곳을 선정하여 2012년 3월부터 2014년 9월까지(약 799일간) 관측된 수온, 전기전도도, 압력값을 이용하여 지하수위 변동해석을 하였다. 지하수위의 수온, 염분, 수위 변동과 조위, 파랑, 강수량 등의 외력조건과의 시계열 분석 및 상관분석을 통하여, 소상대 정점에서는 파랑 및 조위의 영향, 식생 및 모래지반 정점에서는 강수량 및 조위의 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 고파랑 내습시 관측점간의 지하수위 및 전기전도도의 공간적 거동을 살펴본 결과 Sand dune 및 Vegetation zone이 시작되는 인근에서 담수층과 해수층의 천이 영역(Transition zone)이 존재하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권6호
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• pp.1007-1019
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• 2015

The determination of the required seawall height is usually based on the combination of wind speed (or wave height) and still water level according to a specified return period, e.g., 50-year return period wind speed and 50-year return period still water level. In reality, the two variables are be partially correlated. This may be lead to over-design (costs) of seawall structures. The above-mentioned return period for the design of a seawall depends on economy, society and natural environment in the region. This means a specified risk level of overtopping or damage of a seawall structure is usually allowed. The aim of this paper is to present a conditional risk probability-based seawall height design method which incorporates the correlation of the two variables. For purposes of demonstration, the wind speeds and water levels collected from Jiangsu of China are analyzed. The results show this method can improve seawall height design accuracy.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.583-594
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• 1994

자연사면 붕괴의 주요인의 하나는 연약층에서의 간극수압 상승이다. 따라서 이 연약층내의 간극수압 계측이 중요하다. 본 연구는 피압지하수위, 풍화암반 파쇄대의 투수성 그리고 연약층의 풍화정도를 고려한 간극수압 계측의 실내모형 실험이다. 제3기층 붕괴형과 붕괴성 붕괴형의 모형으로 피압지하수 상태에서 filter의 투수성에 따른 연약층내에서의 간극공기압 및 간극수압의 반응을 측정하였다. 간극압의 반응양상에 있어서 제3기층 붕괴형은 시간 변화에 따라 반응양상이 계단형(step type)으로 나타났고 붕괴성 붕괴형은 파형(wave type)으로 나타났다. 간극수압 반응율은 제3기층 붕괴형이 붕괴성 붕괴형보다 크며, 연약층의 풍화도의 증가에 따라 간극수압 반응율은 감소하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.185-192
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• 1993

장주기파(長週期波)의 침입(侵入) 변형(變形)에 의한 항내(港內) 수면교란(水面攪亂) 현상(現像)을 효과적(效果的)으로 분석(分析) 및 예측(豫測)하기 위하여 해석해(解析解)와 유한요소(有限要素)를 복합적(複合的)으로 사용한 수치모형(數値模型)을 이용하였다. 기본방정식(基本方程式)으로 완경사(緩傾斜) 방정식(方程式)을 사용하였으며, 고체(固體) 경계면(境界面)에서는 부분흡수(部分吸收) 경계조건(境界條件)을 사용하였다. 방파제(防波堤) 주변(周邊)과 항내(港內) 영역(領域)은 유한요소(有限要素)로 모형화(模型化)하고 항외(港外) 영역(領域)에서는 Helmholtz 방정식(方程式)의 해석해(解析解)를 이용하였다. Chen과 Mei(1974)의 방법(方法)을 이용하여 경계치(境界値) 문제(問題)의 범함수(凡凾數)를 구한 후 구성(構成)되는 최종적(最終的)인 연립방정식(聯立方程式)을 Gauss 소거법(消去法)으로 푸는 수치모형(數値模型)을 수립(樹立)하였다. 현장관측(現場觀測) 자료(資料)의 스펙트럼 분석(分析)으로 제시된 동해항(東海港)의 Helmholtz natural period 및 제(第)2 첨두주기(尖頭週期)는 수치계산(數値計算)으로 구해진 것과 잘 일치(一致)하였다. 항만구조물(港灣構造物)에서의 반사율(反射率)을 변화(變化)시키면서 구한 증폭비(增幅比)와 관측치(觀測値)의 비교(比較) 결과(結果) 반사계수(反射係數)를 0.99로 했을 때 가장 양호(良好)한 일치(一致)를 나타내었다.