• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.29-35
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• 2019

본 논문에서는 건축물 진동저감장치에 적용되는 액체감쇠기 내 유체 자유표면의 동적 거동 계측을 위해 저가형 RGB-depth 센서인 Microsoft사 $Kinect^{(R)}$ v2의 활용과 계측시스템을 구축하는 방법을 제안하였다. $Kinect^{(R)}$ v2의 성능검토 및 실효성 확인, SDK(software development kit)를 사용한 실시간 모니터링, 3D 공간상에서 유체의 표면 정보 취득, 기존 비디오 센싱기법과의 비교를 통해 본 연구에서 제안한 유체의 동적 거동 계측 시스템의 정확성과 우수성을 검증하였다. 제안된 계측시스템을 활용하여 소형 수조 내 액체에 대한 동적 거동 정밀계측을 수행하였으며, 이를 바탕으로 광범위한 가진입력에 대한 유체 자유표면의 동적 거동 특징을 확인하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 RGB-depth센서의 건축물 진동저감 적용을 통해 정밀한 모니터링 시스템을 구축하고 최적화된 액체감쇠기의 설계 및 운용을 기대할 수 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.12-18
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• 1991

3차원(次元) 탱크내에서의 유체(流體)의 슬로싱 현상(現象)에 관하여 경계적분법(境界積分法)의 패널 방법(方法)을 이용한 경계치(境界値) 문제해법(問題解法)으로 수치계산(數値計算)하였다. Shinkai는 경계요소(境界要素)의 소오스의 세기가 절점(節点) 사이에서 선형변화(線型變化)하도록 계산하였음에 반하여 본 연구에서는 삼각형(三角形)패널마다 일정(一定)한 세기의 소오스를 분포(分布)시켰다. 각(各) 시간(時間)단계에서의 소오스의 세기는 Green 정리(定理)에 의한 제2종(第2種) Fredbolm적분(積分) 방정식(方程式)을 풀어서 구하며, 시간(時間)이 경과함에 따른 수치 계산과 이에 따른 오차(誤差)의 누적을 피하기 위하여 Adam-Bashforth-Moulton 방법(方法)을 이용하였다. 강제조화(强制調和)동요하는 선박의 구형(球形)탱크가 부분적재(部分積載)된 경우에 대하여 수치(數値)계산한 결과, 자유표면(自由表面)의 높이 계산치(計算値)는 Shinkai의 결과와 비교한 바 비교적 적은 시간동안에는 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 본 수치 계산방법(方法)의 정도(精度)를 검토하기 위하여 입력(入力) 및 출력(出力) 에너지가 보존(保存)되는지를 확인하여 보았는데, 시간이 경과되면서 약간의 오차가 있지만 문제의 비선형성(非線型性), 모델의 패널수가 작음을 감안할때는 인정할 만한 정확도(正確度)로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.126-134
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• 2020

유체 저장 구조물은 지진 시 유체의 출렁임에 의해 동수압이 발생한다. 이 때, 유체의 동수압은 지진의 강도뿐만 아니라 유체 자유수면의 출렁임 높이(sloshing height)에 의해서도 변화한다. 이러한 하중 변화에 영향을 미치는 인자로는 지진파의 형상, 최대지진강도, 유체 저장구조물의 크기, 구조물의 폭, 유체의 높이 등이 있으며, 본 연구에서는 유체높이와 구조물 폭의 비가 유체의 출렁임 특성에 미치는 영향을 규명하고자 한다. 이를 위하여 구조물의 폭이 500mm인 수조에 구조물의 전체 높이 대비 50%인 200mm와 35%인 140mm의 유체를 담아 실지진파를 적용시켜 유체 자유수면의 출렁임 높이를 측정하였다. 또한 수치해석기법 중 하나인 SPH기법을 통하여 실험과 해석의 유사성을 검증하였다. 실험과 해석의 비교를 통하여 유체의 자유 수면이 유사한 형상을 나타냄을 확인하였으며, 이를 바탕으로 SPH기법을 적용하여 유체높이와 구조물 폭의 비를 다양하게 변화시키면서 유체 자유수면의 출렁임 형상을 분석하였다. 이상의 결과를 바탕으로 지진시 유체 자유수면의 최대 높이 및 최소높이를 예측할 수 있는 식을 제안하였으며, 제안식에 의해 예측된 유체 자유수면의 최대 높이 및 최소 높이의 오차는 최대 3% 이내임을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제13권6호
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• pp.615-638
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• 2002

This paper presents a method of seismic analysis for a cylindrical liquid storage structure considering the effects of the interior fluid and exterior soil medium in the frequency domain. The horizontal and rocking motions of the structure are included in this study. The fluid motion is expressed in terms of analytical velocity potential functions, which can be obtained by solving the boundary value problem including the deformed configuration of the structure as well as the sloshing behavior of the fluid. The effect of the fluid is included in the equation of motion as the impulsive added mass and the frequency-dependent convective added mass along the nodes on the wetted boundary of the structure. The structure and the near-field soil medium are represented using the axisymmetric finite elements, while the far-field soil is modeled using dynamic infinite elements. The present method can be applied to the structure embedded in ground as well as on ground, since it models both the soil medium and the structure directly. For the purpose of verification, earthquake response analyses are performed on several cases of liquid tanks on a rigid ground and on a homogeneous elastic half-space. Comparison of the present results with those by other methods shows good agreement. Finally, an application example of a reinforced concrete tank on a horizontally layered soil with a rigid bedrock is presented to demonstrate the importance of the soil-structure interaction effects in the seismic analysis for large liquid storage tanks.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.342-349
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• 2023

In this study, a numerical simulations were conducted to analyze the phase change behavior of a liquid hydrogen storage container. The effects of gravity direction and hydrogen filling rate on boil-off gas (BOG) in the storage container were investigated. The study employed the volume of fluid, which is the phase change analysis model provided by ANSYS Fluent (ANSYS, Canonsburg, PA, USA), to investigate the sloshing phenomenon inside the liquefied hydrogen fuel tank. Considering the transient analysis time, two-dimensional simulation were carried out to examine the characteristics of the flow and thermal fields. The results indicated that the thermal flow characteristics and BOG phenomena inside the two-dimensional liquefied hydrogen storage container were significantly influenced by changes in gravity direction and hydrogen filling rate.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제4권1호
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• pp.16-24
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• 2018

This paper addresses the heading control of an offshore floating storage and regasification unit (FSRU) using a resolved motion and acceleration control (RMAC) algorithm. A turret moored vessel tends to have the slewing motion. This slewing motion may cause a considerable decrease in working time in loading and unloading operation because the sloshing in the LNG containment tank might happen and/or the collision between FSRU and LNGC may take place. In order to deal with the downtime problem due to this slewing motion, a heading control system for the turret moored FSRU is developed, and a series of model tests with azimuth thrusters on the FSRU is conducted. A Kalman filter is applied to estimate the low-frequency motion of the vessel. The RMAC algorithm is employed as a primary heading control method and modified I-controller is introduced to reduce the steady-state errors of the heading of the FSRU.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권11호
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• pp.1538-1551
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• 1997

Kinetic energy conservation for fixed and moving grids is examined in time-accurate finite element computation of fully unsteady inviscid flows. As numerical algorithms, fractional step method (FSM) and modified SIMPLE are used. To simulate the flow in moving grid system, arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is adopted. In the present study, the energy conserving time integration rule for finite element algorithm is proposed and discussed schematically. It is shown that the discretization by Crank-Nicolson in time and Galerkin (central difference) in space must be used to ensure energy conservation. The developed code has been tested for a standing vortex in fixed or moving grid system, sloshing in a tank and propagation of a solitary wave, and has been shown to be a completely energy conserving algorithm.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제35권6호
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• pp.759-772
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• 2010

Seismic isolation is a well-known method to mitigate the earthquake effects on structures by increasing their fundamental natural periods at the expense of larger displacements in the structural system. In this paper, the seismic response of isolated and fixed base vertical, cylindrical, liquid storage tanks is investigated using a Finite Element Model (FEM), taking into account fluid-structure interaction effects. Three vertical, cylindrical tanks with different ratios of height to radius (H/R = 2.6, 1.0 and 0.3) are numerically analyzed and the results of response-history analysis, including base shear, overturning moment and free surface displacement are reported for isolated and non-isolated tanks. Isolated tanks equipped by lead rubber bearings isolators and the bearing are modeled by using a non-linear spring in FEM model. It is observed that the seismic isolation of liquid storage tanks is quite effective and the response of isolated tanks is significantly influenced by the system parameters such as their fundamental frequencies and the aspect ratio of the tanks. However, the base isolation does not significantly affect the surface wave height and even it can causes adverse effects on the free surface sloshing motion.

• Ocean Systems Engineering
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• 제13권1호
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• pp.57-77
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• 2023

In the present study, the total hydrodynamic pressure exerted by the fluid on walls of rectangular tanks due to horizontal excitations of different frequencies, is investigated by pressure based finite element method. Fluid within the tanks is invisid, compressible and its motion is considered to be irrotational and it is simulated by two dimensional eight-node isoparametric. The walls of the tanks are assumed to be rigid. The total hydrodynamic pressure increases with the increase of exciting frequency and has maximum value when the exciting frequency is equal to the fundamental frequency. However, the hydrodynamic pressure has decreasing trend for the frequency greater than the fundamental frequency. Hydrodynamic pressure at the free surface is independent to the height of fluid. However, the pressure at base and mid height of vertical wall depends on height of fluid. At these two locations, the hydrodynamic pressure decreases with the increase of fluid depth. The depth of undisturbed fluid near the base increases with the increase of depth of fluid when it is excited with fundamental frequency of fluid. The sloshing of fluid with in the tank increases with the increase of exciting frequency and has maximum value when the exciting frequency is equal to the fundamental frequency of liquid. However, this vertical displacement is quite less when the exciting frequency is greater than the fundamental frequency.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.307-313
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• 2016

액화 천연가스(LNG)를 운반, 저장하는 화물창은 LNG의 기화를 막기 위해 항상 저온의 상태로 유지되어야 한다. 이러한 극한 환경으로 인해 LNG 화물창에 적용되는 단열시스템의 기술은 상당히 중요하다. 이러한 이유로 LNG 화물창 단열시스템 내에는 구조 및 단열성능을 가지는 적층형 목재인 플라이우드(plywood)가 널리 사용되고 있다. 그러나 최근 슬로싱(sloshing)으로 인한 플라이우드의 파손현상이 보고되면서 이를 해결하기 위한 강도적인 보강이 필요할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 B타입 LNG 탱크의 지지대로 사용되는 적층형 목재인 압축목재(compressed wood)를 플라이우드를 대체하기 위한 대체 재료로 고려하게 되었다. 이를 위해 압축목재에 대해 압축 및 굽힘시험을 수행하였고 기계적 물성과 파손특성을 확인하였다. 또한 온도와 적층방향을 실험변수로 설정하여 이에 따른 압축 목재의 특성 변화를 분석하였다. 마지막으로 참고문헌을 통해 획득한 플라이우드의 물성과 실험결과를 비교하여 압축 목재의 적용가능성을 평가하였다.