• Ocean Systems Engineering
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• 제6권4호
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• pp.363-375
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• 2016

Large numbers of submarine pipelines are laid as the world now is attaching great importance to offshore oil exploitation. Free spanning of submarine pipelines may be caused by seabed unevenness, change of topology, artificial supports, etc. By combining Iwan's wake oscillator model with the differential equation which describes the vibration behavior of free-span submarine pipelines, the pipe-fluid coupling equation is developed and solved in order to study the effect of both internal and external fluid on the vibration behavior of free-span submarine pipelines. Through generalized integral transform technique (GITT), the governing equation describing the transverse displacement is transformed into a system of second-order ordinary differential equations (ODEs) in temporal variable, eliminating the spatial variable. The MATHEMATICA built-in function NDSolve is then used to numerically solve the transformed ODE system. The good convergence of the eigenfunction expansions proved that this method is applicable for predicting the dynamic response of free-span pipelines subjected to both internal flow and external current.

• 한국해양공학회지
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• 제29권3호
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• pp.207-216
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• 2015

Amanifold is one of the essential subsea oil and gas production components to simplify the subsea production layout. It collects the production fluid from a couple of wellheads, transfers it to onshore or offshore storage platforms, and even accommodates water and gas injection flowlines. This paper presents the basic design procedure for a manifold frame structure with novel structural verification using in-house unity check codes. Loads and load cases for the design of an SIL 3 class-manifold are established from a survey of relevant industrial codes. The basic design of the manifold frame is developed based on simple load considerations such as the self weights of the manifold frame and pipeline system. In-house software with Eurocode 3 embedded, called INHA-SOLVER, makes it possible to carry out code checks on the yield and buckling unities. This paper finally proves that the new design of the manifold frame structure is effective to resist a permanent and environment load, and the in-house code is also adaptively combined with the commercial finite element code Nastran.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.75-82
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• 1999

일반 해양 구조물이나 해저면에 설치되는 해저 관로는 외력에 의한 변형이 발생된다. 구조물 형상이 복잡하거나, 구성 요소의 개수가 많을 경우 응력해석 시 많은 초기값이 필요하고 해석 시간 또는 장 시간 소요된다. 해양 구조물에 작용하는 대표적인 외력은 파도, 조류, 바람이고 이런 외력은 구조물의 사용 기간(operation life)동안 계속적으로 작용하기 때문에 구조물의 변형율은 항상 허용치 안에서 발생되도록 설계되어야 한다. 허용 변형은 탄성범위 내에 존재해야 하며, 비교적 큰 변형을 일으키는 구조물이나 해저파이프라인의 응력해석을 수치적으로 접근하는 방법을 고찰하였다. 평행상태의 하중 벡터값만 직각 좌표계에서 인트린직(intrinsic) 좌료로 변환시킬 때 변형이 발생함으로, 본 논문에서 소개하는 이차 요소(quadratic element)방법을 사용할 경우 수치해석 시 많은 장점이 있다는 것을 보여준다. 본 방법을 도입함으로써 비교적 큰 변형이 발생되는 구조물 해석 시 일반 수치해석 방법과 그 결과는 같으나 해석 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다. 응력 해석 시 국부 강도 행열(element stiffness matrix)은 방향과 무관하며 이차요소 방법을 사용하여 각 요소 벡터를 발생시켰다. 해저관로 일점 상승 시 관로에 작용하는 변형과 상승력에 따른 휨 모멘트를 산출하여 일반적으로 사용되는 선형이론과 비교하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권2호
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• pp.171-186
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• 2020

This paper aims at providing insights on the use of thermosetting liner for the repair of offshore pipelines exposed to corrosion and leakage. The work which covers both experimental and numerical approaches were aspired due to the high cost of repair for pipelines, limitations of thermoplastic material and limited study of reinforced thermosetting liner. The experiment involves a destruction test called the burst test, carried out on an API 5L X42 carbon steel pipe under four case studies, namely (i) intact pipe, (ii) pipe with corrosion defect, (iii) pipe with corrosion defect and repaired with thermosetting liner and (iv) pipe with leakage and repaired with thermosetting liner. The numerical simulation was developed to first validate the experimental results and later to optimize the design of the thermosetting liner in terms of the number of layers required to restore the original strength of the pipe. The burst test shows an improvement in 23% of the burst capacity for the pipe with corrosion defects, after being repaired with a three-layer thermosetting liner. The parametric studies conducted showed that with an addition of thermosetting layers, the burst capacity improves by an average of 1.85 MPa. In conclusions, the improvement in strength can be further increased with increasing thickness of the thermosetting liner. The thermosetting liner was also determined to fail first inside the host pipe.

• 한국해양공학회지
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• 제24권1호
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• pp.178-184
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• 2010

Today, there has been a decrease in international shipping because of the weakening in global economies. Therefore, shipowners are thinking more about Floating Production Storage and Offloading (FPSO), which can perform functions related to the transporting, storage, and tracking of crude oil from oil wells. Given the huge expense of these special ships, shipowners require workers who can solve problems quickly and secure sustainable production functions in this age of globalization. Furthermore, it is important to design, construct, and maintain facilities so that a ship remains in operation over a long term. This paper discusses a system that uses knowledge-based AR to help workers improve their understanding and deal with pipeline equipment problems safely. In addition, it displays a 3CAD model and status information for products to improve their recognition on the FPSO that they intend to inspect. At the same time, the system works quickly and offers solutions for dangerous circumstances or malfunctions. It thus helps to maintain the functionality of the FPSO throughout its life-cycle.

• Ocean Systems Engineering
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• 제8권4호
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• pp.427-439
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• 2018

Floating Production Storage and Offloading (FPSO) units have the advantages of their ability to provide storage and offloading capabilities which are not available in other types of floating production systems. In addition, FPSOs also provide a large deck area and substantial topsides payload capacity. They are in use in a variety of water depths and environments around the world. It is a good solution for offshore oil and gas development in fields where there is lack of an export pipeline system to shore. However due to their inherently high motions in waves, they are limited in the types of risers they can host. The Low Motion FPSO (LM-FPSO) is a novel design that is developed to maintain the advantages of the conventional FPSOs while offering significantly lower motion responses. The LM-FPSO design generally consists of a box-shape hull with large storage capacity, a free-hanging solid ballast tank (SBT) located certain distance below the hull keel, a few groups of tendons arranged to connect the SBT to the hull, a mooring system for station keeping, and a riser system. The addition of SBT to the floater results in a significant increase in heave, roll and pitch natural periods, mainly through the mass and added mass of the SBT, which significantly reduces motions in the wave frequency range. Model tests were performed at the Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO) in the fall of 2016. An analytical model of the basin model (MOM) was created in Orcaflex and calibrated against the basin-model. Good agreement is achieved between global performance results from MOM's predictions and basin model measurements. The model test measurements have further verified the superior motion response of LM-FPSO. In this paper, numerical results are presented to demonstrate the comparison and correlation of the MOM results with model test measurements. The verification of the superior motion response through model test measurements is also presented in this paper.

• 한국항해항만학회지
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• 제39권6호
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• pp.539-544
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• 2015

해양구조물의 가동해역이 대수심으로 이동함에 따라 해저파이프라인 및 해저케이블은 육지보다 열악한 시공 환경에 놓이게 된다. 이때 해저지반상태와 해상조건 등은 작업효율에 영향을 미치게 되며 단시간에 효율적인 시공이 필요하다. 본 논문은 해저지반 굴삭을 위해 ROV(Remotely Operated Vehicle) 트렌쳐에 장착되는 워터젯 굴삭기의 시공성능 추정에 관한 연구이다. 먼저 전산유체해석을 통해 노즐간의 거리와 노즐 분사각도를 고려하여 굴삭효율을 극대화할 수 있는 최적 노즐수량을 선정하였고, 모형실험을 수행하여 굴삭기의 시공성능을 유추할 수 있는 최대 굴삭심도와 최대 굴삭속도를 파악하였다. 이를 토대로 실제 운용중인 워터젯 굴삭장비와 비교분석하여 워터젯 장비의 효율성을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권1호
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• pp.34-40
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• 2008

수중 탄성파 굴절법 탐사는 최신 해석 방법들과 함께 호주 연안지역의 천부해양탐사와 지질공학적인 조사에 중요한 기여를 하고 있다. 일련의 사례연구들은 호주의 다양한 지역에서 도하(river crossing)나 항구 기반시설 사업들에 적용된 연속적이고 정적인(static) USR 방법들의 최근 응용들을 보여주고 있다. 시드니에서 수행된 바닥에 설치하는 수신기를 이용한 정적인 USR과 시추공 탄성파 영상은 Land Cove강을 가로지르는 터널공사의 위험을 줄일 수 있는 개선된 지질공학적인 모델들을 개발하는데 도움이 되었다. 멜버른에서는 일반적인 부머(boomer)를 이용한 반사법탐사와 송신원, 수신기를 바닥 근처에 설치한 연속적인 USR의 결과를 결합하여 지하의 다양하게 풍화된 현무암 흐름(flow)에 대해 더 잘 알 수 있었으며, Geelong 항구에서 항로 개선을 위한 준설작업 평가에 도움을 주었다. 연속적인 USR과 넓은 간격을 가지고 설치된 시추공의 정보에 의한 모래(sand)의 품질 평가는 Brisbane 항구의 간척 개발에 이용 가능한 모래 자원의 상업적 결정을 내리는데 도움이 되었다. 호주 연안의 퇴적층에는 낮은 속도의 매질 안에 수평 방향으로 발달이 제한되고, 높은 속도를 가진 덮개층(cap layer)의 특성을 가진 땅속에 묻혀있는 산호초(reef)와 단단한 층들이 존재한다 만약 이러한 특징들을 인식하지 않으면 깊은 곳에 존재하는 굴절면의 심도 결정에 큰 오차를 가져 올 수 있다. Fremantal 부근 앞바다의 제안된 파이프 라인 루트를 따라 얻은 연속적인 USR 자료에 파면 eikonal 토모그라피를 이용한 진보된 굴절파탐사 역산을 적용한 결과 이들 층들과 그 밑에 존재하는 기반암의 굴절면이 정확하게 영상화되었다. 정적인 USR과 위와 동일한 해석 방법이 깊은 Piling을 필요로 하는 새로운 정박 장소로 제안된 서부 호주의 북쪽 지역에서 물속의 퇴적층과 경화층들 밑에 존재하는 화강암 표토를 영상화하는데 사용되었다. 이 결과를 통해 piling을 위해 좀 더 좋은 지역들을 발견할 수 있었으며 전체적인 파일(pile) 길이를 줄일 수 있었다. USR은 경제 성장이 지속되고 더 나은 해석법들의 개발됨에 따라 호주 연안 지역의 천부해양탐사나 지반조사에 많이 쓰일 것으로 예상된다.