• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.345-357
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• 2011

최근 지구환경문제와 에너지원의 다각화를 위한 일환으로 파랑에너지를 이용하는 신재생에너지의 기술개발이 유럽과 일본 등을 중심으로 활발히 추진 및 실용화되고 있다. 특히, 케이슨 내의 공기실에서 파랑에 의한 수면의 상하운동으로 유도되는 공기흐름을 이용하는 진동수주형 파력발전시스템은 가장 효율적인 파랑에너지흡수장치로 알려져 있고, 따라서 상업화에 가장 근접한 파력발전장치 중에 하나이다. 본 연구에서는 진동수주형 파력발전구조물에서 터빈(Wells터빈)에 직접 작용하는 공기흐름속도를 2차원 및 3차원수치실험으로부터 검토하며, 이 때 형상의 변화에 따른 공기의 최대흐름속도를 추정하여 진동수주형 파력발전구조물의 최적형상을 논의한다. 수치해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 혼상류(2상류)수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사주기대에 따라 최적형상의 크기가 상이하게 나타나는 것을 확인할 수 있었고, 최소의 반사율이 발생하는 주기 대에서 공기흐름이 최대로 된다는 것을 알 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권3호
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• pp.393-410
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• 2015

Two dimensional numerical models and physical models have been developed to study the highly nonlinear interactions between waves and breakwaters, but several of these models consider the effects of the structural dynamic responses and the shape of the breakwater axis on the wave pressures. In this study, a multi-material Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) method is developed to simulate the nonlinear interactions between nonlinear waves and elastic seawalls on a coastal rubble mound breakwater, and is validated experimentally. In the experiment, a solitary wave is generated and used with a physical breakwater model. The wave impact is validated computationally using a breakwater - flume coupling model that replicates the physical model. The computational results, including those for the wave pressure and the water-on-deck, are in good agreement with the experimental results. A local breakwater model is used to discuss the effects of the structural dynamic response and different design parameters of the breakwater on wave loads, together with pressure distribution up the seawall. A large-scale breakwater model is used to numerically study the large-scale wave impact problem and the horizontal distribution of the wave pressures on the seawalls.

• Ocean Systems Engineering
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• 제10권4호
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• pp.359-371
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• 2020

The performance of a multi-level overtopping wave energy converter (OWEC) has been numerically and experimentally investigated in a two-dimensional wave tank in order to study the effects of opening width of additional reservoirs. The device is a fixed OWEC consisting of an inclined ramp together with several reservoirs at different levels. A particle-based numerical simulation utilizing the Lattice Boltzmann Method (LBM) is used to simulate the flow behavior around the OWEC. Additionally, an experimental model is also built and tested in a small wave flume in order to validate the numerical results. A comparison in energy captured performance between single-level and multi-level devices has been proposed using the hydraulic efficiency. The enhancement of power capture performance is accomplished by increasing an overtopping flow rate captured by the extra reservoirs. However, a noticeably large opening of the extra reservoirs can result in a reduction in the power efficiency. The overtopping flow behavior into the reservoirs is also presented and discussed. Moreover, the results of hydrodynamic performance are compared with a similar study, of which a similar tendency is achieved. Nevertheless, the LBM simulations consume less computational time in both pre-processing and calculating phases.

• 한국전산유체공학회지
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• 제2권1호
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• pp.13-20
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• 1997

A fundamental study for the numerical scheme to simulate unsteady nonlinear waves by solving Euler equations is presented. First a conservation form and a non-conservation form of the Euler equations with a free surface fitted coordinate system are compared. Next, a time splitting fractional step method and an alternating direction implicit(ADI) method for the time integration are compared. For the comparative study, flow calculations around a bottom bump in a channel and a NACA 0012 hydrofoil in a flume are performed. The results show that the ADI method with a third order upwind differencing scheme is very efficient in reducing the computing time with keeping the accuracy, And, there is no distinct difference between two expression forms except that the non-conservative form shows faster wave propagating velocity than the conservation form. Some results are compared with experiments and show good agreement.

• Ocean Systems Engineering
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• 제9권2호
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• pp.157-177
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• 2019

Studies on motion response of a vessel is of great interest to researchers, since a long time. But intensive researches on stability of vessel during motion under dynamic conditions are few. A numerical model of vessel is developed and responses are analyzed in head, beam and quartering sea conditions. Variation of response amplitude operator (RAO) of vessel based on Strip Theory for different wave heights is plotted. Validation of results was done experimentally and numerical results was considered to obtain effect of damping on vessel stability. A scale model ratio of 1:125 was used which is suitable for dimensions of wave flume at National Institute of Technology Calicut. Stability chart are developed based on Mathieu's equation of stability. Ince-Strutt chart developed can help to capture variations of stability with damping.

• 한국해양공학회지
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• 제20권4호
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• pp.9-16
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• 2006

A new wave-absorbing system, called the liquefied sandbed wave barrier (LSWB) system, is currently under development at the Port and Airport Research Institute (PARI) of Japan. The wave damping effect by the LSWB system is substantial, as confirmed by small-scale experiments and FEM numerical calculations, i.e., the wave transmission coefficient of the system is less than 0.2. Here, the results of large-scale experiments arediscussed in view of practical application. Although the LSWB system provides high wave damping, nearly equal to theoretical values, difficulty exists in obtaining a homogeneously liquefied sandbed, due to the occurrence of liquefied sandbed compaction by cyclic wave loading, which in turn, reduces excess pare pressure and the wave damping effect. These two phenomena primarily occur when the sandbed is composed of fine sand with small permeability. Based on experimental results, we propose a design method that includes countermeasures against such problems, and a prototype LSWB system is constructed in a very large wave flume at PARI. Wave damping by the prototype LSWB system is confirmed to be quite stable and high, as predicted by theoretical calculations.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.38-49
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• 2015

지진해일에 대한 기존의 연구는 이차원 Boussinesq 모형과 Solitary wave에 기초한 수치해석이 그 주류를 이룬다. 최근 Solitary wave에 의한 처오름 높이가 관측치를 하회한다는 인식에 기초하여 지진해일 내습전 해안선이 전진하는 현상의 모의가 가능한 Leading Depression N (LDN) Wave가 제시되었으며 이에 기초하는 경우 보다 정확한 모의가 가능한 것으로 보고된 바 있다. 이러한 성과에도 불구하고 수리모형 실험의 경우 안정적인 Leading Depression N (LDN) Wave의 구현에 상당한 어려움을 겪어왔다. 이러한 이차원 Boussinesq 모형과 삼차원 수리모형 실험에서의 상충된 결과는 이차원 Boussinesq 계열 파랑 모형 유도과정에서 수행되는 파랑의 비선형성과 분산성이 균형을 이룬다는 가정과 이로 인해 다소 과소하게 평가된 분산성에 기인하는 것으로 판단된다. 이러한 인식에 기초하여 본고에서는 삼차원 수치수조에서 비교적 안정적인 LDN 파형의 조파가 가능한 수정 조파기법과 Navier Stoke 파랑모형에 기초하여 Hybrid Breaker의 지진해일에 의한 처오름 저감효과를 수치 해석하였다. 파랑모형의 검증은 불규칙 파랑을 대상으로 기 수행된 수리모형 실험결과를 토대로 진행되었으며, 그 결과 비교적 근접한 처오름 높이를 얻을 수 있었다. 세 개의 유수실과 전면 경사면으로 구성된 Hybrid Breaker의 경우 일반 경사제에 비해 H = 5m의 경우 약 13%, H = 6 m의 경우 10%정도의 처오름 저감 효과를 지니는 것으로 모의되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권3호
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• pp.173-180
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• 2007

파력에너지 변환을 위해 설계된 착저식 진동수주형 공기실 내의 파진폭 변화를 우리나라 연안의 특징적인 파랑 조건을 적용하여 조사하였다. 진동수주형 공기실의 형상인자가 파력에너지 변환에 미치는 영향을 파력에너지의 흡수 효율 관점에서 분석하였다. 실험적 및 수치적 접근법을 함께 사용하여 그 결과들을 상호 비교하였으며, 주어진 파랑 분포 하에서 파력에너지 흡수가 최대가 되는 형상인자들의 최적화를 목적으로 연구가 수행되었다. 실험은 공기실의 이차적원 형상을 가정하여 이차원 조파수조에서 실시되었으며, 수치적 해석은 공기실 내에서는 변동하는 공기압을 고려할 수 있도록 Rankine Green 함수를 적용하고 공기실 밖에서는 Kelvin Green 함수를 적용하는 합성 적분방정식에 기초하여 수행되었다. 공기실 상부의 덕트 직경, 공기실 폭, 공기실 전면벽 및 후면벽의 깊이는 흡수되는 파력에너지의 크기와 정점 주기를 민감하게 변화시키는 주요한 형상인자들임을 확인하였다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.196-203
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• 2000

In this study, the evaluation method of diffusion characteristics of Suspended Soli&SS) and the generation limit(source and thick) are investigated, which is significantly affecting on marine examined by construction works such as dredging and reclamation. Dispersion characteristics of SS is examined by hydraulic tests and numerical works in consideration with the Pusan Port. Hydraulic model test was performed in 2-D wave flume to find the limit wave conditon of re-suspension of solid as well as the time dependent characteristics of settlement The results obtainded in the study are as follows; 1) The quantituative evaluation af SS is the basic parameter of marine environmental impact assessment in related with the port development The SS increases as the water content of sea bed solid increases and the density decreases. 2) The sea bed solid in Sinsundai area, Pusan Port has the water content range of 83~157% 3) The ratio of suspension velocity against settlement velocity is about 0.25 and SS concentration converges as the wave heigh. 4) The SS increases 2 time when time step increases 3 time(10 sec to 30 sec) in numerical simulation It means that the effect of the time step should be checked in detail to stable. The diffusion The diffusion coefficient are Affiected senstively in the dispersion process while sea ved friction coefficinet have not strong relation in the simulated area

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.79-92
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• 2011

본 연구에서는 투과성구조물에서 우수한 파랑제어기능을 발휘하는 것으로 잘 알려져 있는 슬리트케이슨제 중에 기본형인 연직벽형 횡슬리트케이슨제가 불투과성지반 및 투과성지반상에 설치된 조건하에 구조물에 작용하는 단주기파랑 및 지진해일파에 의한 파압의 특성을 논의한다. 투과성지반의 해석에서는 공극율을 편의상 0.4로 가정하여 2차원 및 3차원수치해석을 수행하고, 불투과성의 경우와 그의 차이를 비교 검토한다. 이 때, 입사파랑의 조건으로는 설계파랑으로 일반적으로 고려되는 단주기파랑과 그의 진폭과 동일한 크기로 내습하는 지진해일파(고립파 혹은 단파)를 고려하며, 슬리트케이슨제의 전면유공부 및 유수실 내부의 불투과벽체에 작용하는 파압을 대상으로 한다. 해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 하나의 지배방정식으로 해석하는 이상류(二相流) 모델에 기초한 2차원 및 3차원수치파동수로를 각각 적용한다. 얻어진 수치해석결과에 의하면, 슬리트케이슨제의 전면유공부에서는 단주기 파랑에 비해 지진해일파의 작용파압이 약 3~5배 높은 값을 나타내고, 유수실 내부벽에서는 약 2~4배 높은 값을 각각 나타낸다.