Recent keywords of the heavy industries are large-scale structure and productivity. Especially, the sizes of the commercial vessels and the offshore structures have been gradually increased to deliver goods and explore or produce oil and natural gas in the Arctic. High heat input welding processes such as electro gas welding (EGW) have been widely used for welding thick steel plates with flux-cored arc welding (FCAW), especially in the shipbuilding industries. Because high heat input welding may cause the detrimental effects on the fracture toughness of the welded joint and the heat affected zone, it is essential to obtain the sufficient toughness of welded joint. There are well known that the fracture toughness like CTOD, CVN, and KIC were very important factors in order to secure the safety of the structures. Furthermore, the welding residual stress should be considered to estimate the unstable fracture in both EGW and FCAW. However, there are no references on the welding residual stress distribution of EGW and FCAW with thick steel plates. Therefore the welding residual stresses were very important elements to evaluate the safety of the welded structure. Based on the measurement results, the characteristics of residual stress distribution through thickness were compared between one-pass electron gas welding and multi-pass flux-cored arc welding. The longitudinal residual stress in the multi-pass flux-cored arc welding is tensile through all thicknesses in the welding fusion zone. Meanwhile, longitudinal residual stress of EGW is tensile on both surfaces and compressive at the inside of the plate. The magnitude of residual stresses by electron gas welding is lower than that by flux-cored arc welding.
Kim, JinKyu;Kim, Hyoung-Tae;Kim, Hee-Taek;Lee, Hee-Dong
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.58
no.3
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pp.158-166
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2021
In this paper, a numerical analysis technique using a body force model is investigated to estimate the available net thrust of multi-pod-driven ice-breaking vessels under bollard pull and overload conditions. To employ the body force model in present flow simulations, drag and thrust components acting on the pod unit are calculated by using Propeller Open Water (POW) test data. The available net thrusts according to the direction of operation are evaluated in both bollard pull and overload conditions under deep water. The simulation results are compared with the model test data. The available net thrusts, calculated by the present analysis for ahead operating modes at 3~6 knots which are typical speeds of the target vessel in arctic field, are agreed well with the model test results. It is also found that the present result for astern operating mode appears approximately 6 % larger than the model test result. In addition, the available net thrusts are calculated under the both operating conditions accompanied by shallow water effects, and the main cause of the difference is studied. Based on the result of the present study, it is confirmed that the body force model can be applied to the performance evaluation of multi-pod propulsion system and the main engine selection in early design stage of the vessel.
Wie, Jieun;Moon, Byung-Kwon;Kim, Ki-Young;Lee, Johan
Journal of the Korean earth science society
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v.35
no.4
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pp.249-258
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2014
Despite the greenhouse gases like carbon dioxide have steadily increased in atmosphere, the overall trend of the global average surface air temperature has stalled during the last decade (2002-present). This phenomenon is often called hiatus or warming pause, which is challenging the prevailing view that anthropogenic forcing causes warming environment. Our study characterized the hiatus by analyzing the HadGEM2-AO (95 yrs) simulation data based on RCP8.5 scenario. The PC2 time series from the EOF of the zonal mean vertical ocean temperature has been defined as the index that represents the warming pause. The relationship between the hiatus, ENSO and the changes in climate system are identified by utilizing the newly defined PC2. Since the La Nina index (defined as the negative of NINO3 index) leads PC2 by about 11 months, it may be possible that the La Nina causes the warming to be interrupted. We also show that the cooling of the climate system closed tied to the heat penetration into the deep ocean, indicating the weakening the warming rate is due to the oceanic heat uptake. Finally, the global warming hiatus is characterized by the anomalous warming in Arctic region as well as the intensification of the trade wind in the equatorial Pacific.
Park, Jinku;Kim, Hyun-cheol;Hwang, Jihyun;Bae, Dukwon;Jo, Young-Heon
Korean Journal of Remote Sensing
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v.34
no.6_2
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pp.1179-1192
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2018
In order to detect the Antarctic Polar Front (PF) among the main fronts in the Southern Ocean, this study is based on the combinations of satellite-based sea surface temperature (SST) and height (SSH) observations. For accurate PF detection, we classified the signals as front or non-front grids based on the Bayesian decision theory from daily SST and SSH datasets, and then spatio-temporal synthesis has been performed to remove primary noises and to supplement geographical connectivity of the front grids. In addition, sea ice and coastal masking were employed in order to remove the noise that still remains even after performing the processes and morphology operations. Finally, we selected only the southernmost grids, which can be considered as fronts and determined as the monthly PF by a linear smoothing spline optimization method. The mean positions of PF in this study are very similar to those of the PFs reported by the previous studies, and it is likely to be well represents PF formation along the bottom topography known as one of the major influences of the PF maintenance. The seasonal variation in the positions of PF is high in the Ross Sea sector (${\sim}180^{\circ}W$), and Australia sector ($120^{\circ}E-140^{\circ}E$), and these variations are quite similar to the previous studies. Therefore, it is expected that the detection approach for the PF position applied in this study and the final composite have a value that can be used in related research to be carried out on the long term time-scale.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.24
no.5
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pp.569-575
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2018
The need for ice-breaking research ships is growing as interest in the Arctic grows. In Korea the 7,500 ton ship Araon, launched in 2009, is the only icebreaker, and difficulty remains when conducting research at the North and South Pole. Thus, the Ministry of Maritime Affairs and Fisheries is pushing for the construction of a second icebreaker, and an economic valuation of a second icebreaker is needed. Such a study will help reduce controversy about the construction of a second icebreaker and help ensure reasonable decisions. The economic benefits of a second icebreaker were calculated using a contingent valuation method. In this study, a Bayesian Approach was applied, in contrast to previous methodology utilizing the maximum likelihood estimation method. According to this analysis, the average WTP per household was estimated at 1,999 won per year, and the total benefit from the construction of a second icebreaker was estimated at 373.9 billion won per year.
Jeong-Won Park;Hyun-Cheol Kim;Minji Seo;Ji-Eun Park;Jinku Park
Korean Journal of Remote Sensing
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v.39
no.3
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pp.257-268
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2023
Sea ice plays an important role in Earth's climate by regulating the amount of solar energy absorbed and controlling the exchange of heat and material across the air-sea interface. Its growth, drift, and melting are monitored on a regular basis by satellite observations. However, low-resolution products with passive microwave radiometer have reduced accuracy during summer to autumn when the ice surface changes rapidly. Synthetic aperture radar (SAR) observations are emerging as a powerful complementary, but previous researches have mainly focused on winter ice. In this study, sea ice drift tracking was evaluated and analyzed using SAR images and tracker with global positioning system (GPS) during late summer-early autumn period when ice surface condition changes a lot. The results showed that observational uncertainty increases compared to winter period, however, the correlation coefficient with GPS measurements was excellent at 0.98, and the performance of the ice tracking algorithm was proportional to the sea ice concentration with a correlation coefficient of 0.59 for ice concentrations above 50%.
Single-channel seismic exploration has proven effective in delineating subsurface geological structures using small-scale survey systems. The seismic data acquired through zero- or near-offset methods directly capture subsurface features along the vertical axis, facilitating the construction of corresponding seismic sections. However, substantial noise in single-channel seismic data hampers precise interpretation because of the low signal-to-noise ratio. This study introduces a novel approach that integrate noise reduction and signal enhancement via matrix rank optimization to address this issue. Unlike conventional rank-reduction methods, which retain selected singular values to mitigate random noise, our method optimizes the entire singular value spectrum, thus effectively tackling both random and erratic noises commonly found in environments with low signal-to-noise ratio. Additionally, to enhance the horizontal continuity of seismic events and mitigate signal loss during noise reduction, we introduced an adaptive weighting factor computed from the eigenimage of the seismic section. To access the robustness of the proposed method, we conducted numerical experiments using single-channel Sparker seismic data from the Chukchi Plateau in the Arctic Ocean. The results demonstrated that the seismic sections had significantly improved signal-to-noise ratios and minimal signal loss. These advancements hold promise for enhancing single-channel and high-resolution seismic surveys and aiding in the identification of marine development and submarine geological hazards in domestic coastal areas.
Recently, Psychrobacter sp. ArcL13 strain showing the extracellular lipase activity was isolated from the Chuckchi Sea of the Arctic Ocean. However, due to the low expression levels of the enzyme in the natural strain, the production of recombinant lipase is crucial for various applications. Identification of the gene for the enzyme is prerequisite for the production of the recombinant protein. Therefore, in the present study, a novel lipase gene (ArcL13-Lip) was isolated from Psychrobacter sp. ArcL13 strain by gene prospecting using PCR, and its complete nucleotide sequence was determined. Sequence analysis showed that ArcL13-Lip has high amino acid sequence similarity to lipases from bacteria of some Psychrobacter genus (84-90%) despite low nucleotide sequence similarity. The lipase gene was cloned into the bacterial expression plasmid and expressed in E. coli. SDS-PAGE analysis of the cells showed that ArcL13-Lip was expressed as inclusion bodies with a molecular mass of about 35 kDa. Refolding was achieved by diluting the unfolded protein into refolding buffers containing various additives, and the highest refolding efficiency was seen in the glucose-containing buffer. Refolded ArcL13-Lip showed high hydrolytic activity toward p-nitrophenyl caprylate and p-nitrophenyl decanoate among different p-nitrophenyl esters. Recombinant ArcL13-Lip displayed maximal activity at $40^{\circ}C$ and pH 8.0 with p-nitrophenyl caprylate as a substrate. Activity assays performed at various temperatures showed that ArcL13-Lip is a cold-active lipase with about 40% and 73% of enzymatic activity at $10^{\circ}C$ and $20^{\circ}C$, respectively, compared to its maximal activity at $40^{\circ}C$.
Clay minerals, a major component of mud volcano (MV) sediments, are expected to provide important information for characterizing mud volcano formation mechanisms, but clay minerals have rarely been studied. The purpose of this study is to investigate the characteristics of 420 MV and surrounding marine sediments. Clay minerals and grain size were analyzed for 8 box cores from 420 MV and Mackenzie Trough. The relative proportions of the four major clay minerals in the Mackenzie Trough are almost constant in the order of illite, chlorite, kaolinite, and smectite, regardless of the distance from the Mackenzie River. However, the grain size tends to become fining as they move away from the Mackenzie River. Comparing the clay mineral characteristics of river (Colville River, Kuparuk River, Sagavanirktok River, Canning River, Mackenzie River) sediments entering the Beaufort Sea in order to determine the origin of the Mackenzie Trough and 420 MV sediments, the sediments of the Mackenzie Trough are characterized mainly by the Mackenzie River with a low ratio of smectite/illite and a high ratio of kaolinite/chlorite. In 420 MV sediments, the contents of clay minerals decrease in the order of illite, kaolinite, chlorite, and smectite, and the grain size with depth is almost constant. The content of smectite and coarse sediments is about two times higher than the reference core. No river with higher kaolinite content than chlorite exists in the Beaufort Sea, and the ratio of smectite/illite to kaolinite/chlorite is different from the reference core such as the ratio of the Mackenzie River. Compared to the reference core, the high contents of coarse sediments and the constant grain size with depth might be attributed to the ejection by MV. The reference core is interpreted as originating from Mackenzie River, and sediment of 420 MV is interpreted as originating from eruption of MV.
Manganese nodules, which are evaluated as potential metal resources, have been found in the Arctic Ocean as well as in the abyssal plains of the Pacific and Indian Oceans. Manganese nodules exhibit strong variations in the morphology, internal texture, chemical composition and mineralogy as they grow. The relationship between the texture and chemical elemental composition during the growth process is well documented, but the mineral composition variation during the growth process is not. Because the manganese oxide minerals in nodules are fine-grained and poorly crystalline, quantitative analysis for the mineral composition is challenging for the bulk nodule sample. This study investigated the internal texture and Mn-oxide mineral composition of manganese nodules obtained from the East Siberian Sea. Semi-quantitative analysis was attempted for three main Mn-oxide minerals constituting the manganese nodules (i.e., todorokite, buserite and birnessite) using the peak area ratio of X-ray diffraction analysis graphs. In the East Siberian Sea manganese nodules, birnessite is more abundant than buserite or todorokite, and no correlation is found between the mineral composition and the internal texture. Instead a correlation is found between the relative content of todorokite and the lamellae depth. The todorokite content tends to increase from the surface to the core of the nodules, which can be attributed to a recrystallization process or difference in the growth rate within the nodule. This study shows that semi-quantitative analysis of manganese oxide minerals using the peak area ratio is useful in the mineralogical study of manganese nodules.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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