• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제6권3호
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• pp.652-669
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• 2014

This paper concerns the kinematic characteristics of a coupling device in a deep-seabed mining system. This coupling device connects the buffer system and the flexible pipe. The motion of the buffer system, flexible pipe and mining robot are affected by the coupling device. So the coupling device should be considered as a major factor when this device is designed. Therefore, we find a stable kinematic device, and apply it to the design coupling device through this study. The kinematic characteristics of the coupling device are analyzed by multi-body dynamics simulation method, and finite element method. The dynamic analysis model was built in the commercial software DAFUL. The Fluid Structure Interaction (FSI) method is applied to build the deep-seabed environment. Hydrodynamic force and moment are applied in the dynamic model for the FSI method. The loads and deformation of flexible pipe are estimated for analysis results of the kinematic characteristics.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.27-44
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• 2015

일정수심상에서 임의반사율을 갖는 부분중복파와 흐름이 공존하는 경우 얕은 두께를 포함한 유한두께 및 무한두께의 해저지반내에서 동적응답을 나타내는 해석해를 유도한다. 해석해에서 반사율이 0인 경우는 진행파와 흐름과의 공존장으로, 반사율이 1인 경우는 완전중복파와 흐름과의 공존장으로 간단히 변환된다. Biot의 압밀이론에 기초하여 해저지반은 투과탄성매체로, 간극유체는 압축성으로, 그리고 지반내 간극수의 흐름은 Darcy법칙으로 각각 가정된다. 도출된 해석해는 기존의 해석결과와의 비교 검토로부터 검증되며, 실제 계산에서는 반사율, 흐름속도, 입사파의 주기 및 지반두께 등의 변화에 따른 지반변위, 간극수압, 유효응력 및 전단응력의 변동특성을 면밀히 검토한다. 이로부터 흐름이 존재하는 경우 흐름으로 인한 입사파와 반사파의 주기 및 파장의 변화로 인하여 흐름이 없는 경우의 지반내 동적응답과는 큰 차이를 나타내며, 또한 반사율의 크기에 따라 동적응답에서 큰 차이가 나타난다는 것을 확인할 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.174-183
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• 2014

해양 및 해안구조물 하부의 해저지반에 장시간 지속적인 고파랑이 작용하는 경우 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 인하여 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 일단 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 혼상류해석과 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 불규칙파동장하에서 해저지반상 및 혼성방파제의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄소성해저지반응답용의 수치해석프로그램에 입력치로 적용하여 불규칙파동장에서 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 케이슨의 시간변위 및 변위가속도 등을 정량적으로 평가한다. 이로부터 혼성 방파제 전면 및 후면 하부의 해저지반내에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 이에 따라 액상화된 토립자는 흐름에 대한 저항력을 상실하므로 액상화된 지반은 세굴가능성이 클 것으로 판단된다. 또한, 액상화된 지반은 강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 증폭되고, 더불어 혼성방파제의 안정성에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 여기서, 본 연구의 전체 내용을 지면관계상 두 부분으로 나누며, 전반부를 (I)로 하여 구조물의 동적변위와 변위가속도 및 지반변형을 중심으로 다루고, 후반부를 (II)로 하여 지반내에서 간극수압의 시간변동, 액상화 및 유효응력경로 등을 상세히 다루며, 본 연구는 후반부인 (II)에 해당한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.160-173
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• 2014

해양 및 해안구조물 하부의 해저지반에 장시간 지속적인 고파랑이 작용하는 경우 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 인하여 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 일단 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 혼상류해석과 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 불규칙파동장하에서 해저지반상 및 혼성방파제의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄소성해저지반응답용의 수치해석프로그램에 입력치로 적용하여 불규칙파동장에서 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 케이슨의 시간변위 및 변위가속도 등을 정량적으로 평가한다. 이로부터 혼성방파제 전면 및 후면 하부의 해저지반내에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 이에 따라 액상화된 토립자는 흐름에 대한 저항력을 상실하므로 액상화된 지반은 세굴가능성이 클 것으로 판단된다. 또한, 액상화된 지반은 강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 증폭되고, 더불어 혼성방파제의 안정성에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 여기서, 본 연구의 전체 내용을 지면관계상 두 부분으로 나누며, 전반부를 (I)로 하여 구조물의 동적변위와 변위가속도 및 지반변형을 중심으로 다루고, 후반부를 (II)로 하여 지반내에서 간극수압의 시간변동, 액상화 및 유효응력경로 등을 상세히 다루며, 본 연구는 전반부인 (I)에 해당한다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.29-34
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• 2004

Numerical and experimental studies on pipeline laying for intake Deep Ocean Water are carried out. In the numerical study, an implicit finite difference algorithm is employed for three-dimensional pipe equations. Fluid non-linearity and bending stiffness are considered and solved by Newton-Raphson iteration. Seabed is modeled as elastic foundation with linear spring and damper. Top tension and general configuration of pipeline at a depth are predicted. It is found that control for tension to prevent being large curvature of pipeline is needed on th steep seabed and, it should be considered 23.5 ton of tension at a top of pipe on the process of pipeline laying at 400m of water depth The largest top tension of pipe on condition of the beam sea during pipe laying is shown from the experiment. The results of this study can be contributed to the design of pipeline laying for upwelling deep ocean water.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권4호
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• pp.720-738
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• 2015

This study examined the dynamic response of a subsea pipeline under an impact load to determine the effect of the seabed soil. A laboratory-scale soil-based pipeline impact test was carried out to investigate the pipeline deformation/strain as well as the interaction with the soil-pipeline. In addition, an impact test was simulated using the finite element technique, and the calculated strain was compared with the experimental results. During the simulation, the pipeline was described based on an elasto-plastic analysis, and the soil was modeled using the Mohr-Coulomb failure criterion. The results obtained were compared with ASME D31.8, and the differences between the analysis results and the rules were specifically investigated. Modified ASME formulae were proposed to calculate the precise structural behavior of a subsea pipeline under an impact load when considering sand- and clay-based seabed soils.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.132-145
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• 2016

잠제와 같은 중력식구조물 하부 해저지반에 고파랑이 장시간 작용하는 경우 토립자 내 간극의 체적변화를 일으키는 과정에서 과잉간극수압이 크게 발생될 수 있고, 이에 따른 유효응력의 감소에 의하여 구조물 근방 및 하부의 해저지반에 액상화가 발생될 수 있다. 지반액상화가 발생 및 발달되면 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아진다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법과 유한요소법에 기초한 탄 소성지반응답용 수치해석프로그램을 적용하여 규칙파동장 하에서 잠제의 변위, 그리고 해저지반 내에서 간극수압(진동성분과 잔류성분), 간극수압비 등과 같은 지반거동의 시 공간변화로부터 액상화 가능성을 정량적으로 평가한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권7호
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• pp.13-28
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• 2015

본 연구에서는 잔류간극수압의 추정에 관한 기존의 해석해에서 지적된 오류를 수정한 Lee et al.(2015a)의 연구결과를 진행파와 흐름의 공존장으로 확장한다. 이 때, 흐름이 없는 경우를 대상으로 한 Lee et al.(2015a)의 이론결과에 흐름에 의한 입사파의 주기와 파장의 변화를 고려하여야 한다. 검증에서는 Laplace 변환법으로부터 무한 두께의 경우에 대해서만 해를 제시한 Jeng and Seymour(2007)의 해석해와 Fourier 급수전개법에 의한 본 해석해의 두 결과를 비교하여 각각 상이한 형태를 갖는 두 해석해의 결과가 완전히 동일하다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 유한, 무한 및 얕은 두께의 해저지반에 대한 각 해석해에 흐름속도의 크기와 방향, 지반두께 및 입사파 주기 등을 변화시켜 잔류간극수두의 변화특성을 면밀히 분석 검토하였다. 제시되는 각 해석해에서 지반두께의 변화에 의해 유한 두께의 토층에서 얕은 두께로의 점근적인 접근은 가능하지만, 무한 두께로의 접근은 불가능하며, 유한 두께와 무한 두께의 사이에는 동일한 토층 두께에 대해서도 서로의 결과가 일치하지 않는 경우가 있다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.159-167
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• 2015

본 연구에서는 잔류간극수압의 추정에 관한 기존의 해석해에서 지적된 오류를 수정한 새로운 해석해를 제시한다. Fourier급수전개법과 변수분리법으로 산정된 해석해의 타당성은 기존의 해석해, 수치해석해 및 실험결과와 비교 검토로부터 검증된다. 무한 (깊은)두께의 본 해석해는 기존의 해석해보다는 수치적분 등이 수행될 필요가 없는 보다 간단한 식이다. 유한두께에 관한 해석해에 지반두께를 매우 작게 한 경우 극한의 얕은 두께로 점근적인 접근은 가능하지만, 지반두께를 매우 크게 한 경우 극한의 무한두께로 접근은 불가능하며, 유한두께와 무한두께의 사이에는 불연속적인 영역이 존재한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.677-684
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• 2002

본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 수심의 변화에 의해 발생되는 파랑의 회절에 대해 수치적 모의실험을 수행하였다. 본 모형은 정현파형 지형을 통과하는 단조파의 반사율을 계산하는데 적용되었다. 계산된 반사율은 고유 함수전개법에 의한 결과와 수리모형실험에 의한 관측결과와 비교하여 본 해석법을 검증하였으며, 이로부터 정현파형 지형의 진폭과 사련의 수의 변화에 대한 반사율의 변화에 적용하여 그의 특성을 조사하였다.