• 동력기계공학회지
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• 제15권6호
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• pp.27-34
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• 2011

The increasing capabilities of the computers enable us to utilize various numerical schemes for the time-domain simulations concerned with 3-dimensional free-surface wave problems. There are still difficulties to solve such kind of problems, however. That's because long time simulations with large computational domain are needed in time-domain analysis. So, we need faster and more efficient numerical schemes to get the solutions practically for these problems. In this paper, a high-order spectral/boundary-element method is used for the numerical investigation of physics involved in wave-body interaction. This method is one of the most efficient numerical methods by which the nonlinear gravity waves can be simulated and hydrodynamic forces also can be calculated in time-domain. To get the robust study in these topics, various numerical tests are performed and compared with others' works.

• 동력기계공학회지
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• 제14권6호
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• pp.75-82
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• 2010

In this study, the topics for free-surface wave simulation, nonlinear hydrodynamic force, and the critical resonance frequency of so-called ${\tau}=U{\omega}/g$=1/4 are discussed. A high-order spectral/boundary element method is newly adapted as an efficient numerical tool. This method is one of the most efficient numerical methods by which the nonlinear gravity waves can be simulated and hydrodynamic forces also can be calculated in time domain. In this method, the velocity potential is expressed as the sum of surface potential and body potential. Then, surface potential is solved by using the high-order spectral method and body potential is solved by using the high-order boundary element method. By the combination of these two methods, the wave-making problems by a submerged sphere oscillating with forward speed under the free-surface are solved in time domain.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.135-142
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• 1992

선박이나 해양구조물과 같은 접수구조물의 진동해석은 구조계와 유체계를 연성시켜 접수면에서의 적합조건을 만족시키는 해를 구하게 된다. 잘 알려진 바와 같이 이러한 유력탄성해석은 구조계는 유한요소법을, 유체계는 경계요소법을 적용하여 두 계를 연성시켜 효과적으로 풀 수 있는데, 이 방법은 부가수질량 행렬의 모든 자유도가 접수면에 완전연성되어 있기 때문에 실용화하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 이와같은 단점을 보완하기 위해서 재해석방범에 기초한 유체-구조 연성진동 해석방법을 제시하였다. 이 방법은 전통적으로 보거동 진동해석에 사용해 온 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수 J를 이용한 비연성 진동해석 방법과 비교해 볼때, 3차원 수정계수 J의 고려없이 보거동 진동은 물론 고차진동해석에 좋은 해석 결과를 보여 주었다. 이 방법의 타당성과 계산 효율성을 수치예를 통해 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.223-231
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• 2019

정전기 문제에 대한 연속체 기반 설계 민감도 해석(DSA) 방법을 해석적으로 유도하였다. 고차 항을 포함한 목적 함수를 고려하기 위해 해석 및 DSA 방법을 위해 9 노드 유한요소법 기반 함수를 형상 함수로 사용하였다. 최적화 과정에서의 설계 변수를 B- 스플라인 함수로 매개 변수화하여 비현실적인 형상이 아닌 부드러운 경계를 가진 최적 형상을 얻을 수 있었다. 유한요소법을 이용한 최적화 과정에서 일반적으로 발생하는 메쉬 얽힘 문제를 해결하기 위해 메쉬 균일화 기법을 사용하였다. 이 기법은 디리쉴릿 에너지 범함수를 최소화함으로써 메쉬 균일성을 자동으로 얻을 수 있게 한다. 몇 가지 수치 예제들을 통해 DEP 힘을 최대화하기 위한 평행판의 최적 형상을 얻어낸다. 이를 기존에 실험적으로 검증된 평행판의 최적 형상과 비교하여 그 특성을 논의하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.109-117
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• 2022

기존 화석 연료의 고갈 및 환경오염의 문제와 대용량 발전을 위하여 해양환경 및 자원을 이용한 친환경에너지 발전에 대한 연구 및 개발이 증가하고 있으며, 이 중 높은 발전 효율을 가진 해상태양광 발전에 대한 연구가 크게 증가하고 있다. 환경하중이 비교적 약한 내수조건과 달리, 환경하중이 강한 해양에서의 태양광 발전을 위해서는 더 강한 강성의 구조재를 사용해야 한다. 하지만, 구조재의 생산 가능성, 무게를 포함한 구조물 특성 및 경제적 효율성 등의 제약조건이 발생할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 부유식 방파제를 설치함으로써 태양광구조물에 작용하는 파랑하중을 감소시켜 구조재의 강성 강화를 최소화하고자 하였다. 부유식 방파제의 크기 및 구조물로부터의 거리를 변화하여 이에 따른 파랑하중 및 구조재 응력의 감소 정도를 확인하였다. 다수 부력체의 상호간섭을 고려한 파랑하중의 경우, 고차경계요소법(Higher-Order Boundary Element Emthod)을 이용해 산정하였으며, 구조재에 작용하는 응력은 유한요소법(Finite Element Method)을 통해 평가하였다. 각 조건에서의 최대응력을 분석 및 비교함으로써 해상태양광 발전 시스템에 대한 부유식 방파제의 영향을 확인하였으며, 부유식 방파제의 크기가 파랑하중 및 구조재 응력 감소에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.1-7
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• 2011

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD와 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개 변수화에 어려움이 있다. 아이소-지오메트릭 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역에 따라 변화하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향, 곡률 등 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는 수치 예제를 통해 아이소-지오메트릭 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 유한요소 기반의 최적설계보다 더 나은 결과를 제시함을 확인하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권2호
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• pp.81-89
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• 2014

부유식 파력발전구조물의 운동은 발전성능과 구조물의 안정성에 중요한 영향을 미치며, 이에 구조물의 형상 최적화가 필요하다. 본 연구에서는 기존에 연구되고 있는 부유식 진자형 파력발전장치를 대상으로 운동 저감부 형상의 부가를 통해 운동응답특성을 최적화 하려 한다. 이를 위해 감쇠판을 설치하여 부가저항과 감쇠력을 변화시키고, 복원판을 설치하여 복원력을 증가시켜 구조물의 운동응답의 변화를 확인하였다. 실험을 통해 운동응답특성의 변화를 비교 검증하였으며, 수치해석을 통해 다양한 운동저감부 형상에 대해 분석하였다. 본 연구를 통해 부유식 파력발전구조물의 형상을 최적화하고 성능을 향상 시킬 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권6호
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• pp.439-446
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• 2020

세계적인 환경오염 규제 및 IMO(국제해사기구)의 선박 연료 황 함유량 제한으로 LNG를 선박의 연료로 사용하는 연구 및 사업이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 연구를 통해 개발된 부유식 LNG 벙커링 터미널(FLBT, Floating LNG bunkering terminal)을 대상으로, STS LNG 벙커링 작업을 위해 이접안 하는 과정을 벙커링 셔틀선의 환경하중을 모형시험과 수치해석으로 평가하였다. 고차경계요소법을 이용한 수치해석으로 가까운 위치에서 상호작용 하는 4척 선박들의 파랑표류력 변화를 검토하였다. 다양한 이접안 거리에 따라 파랑표류력이 크게 변함을 확인 했다. 모형시험은 선박해양플랜트연구소의 해양공학수조에서 이루어졌다. 모형시험에서는 예인선을 모사하여 대상선박을 밀고 당길 수 있는 치구를 고안하였으며 접안시 마찰력 등의 영향 없이 선박을 밀 수 있도록 하였다. 모형시험 결과 LNG벙커링 선박은 대부분의 1년 환경조건에서 안전한 이접안이 가능하였다. 파랑 방향에 따라 안정성의 차이가 존재함으로, FLBT의 Heading conrol 기능을 적용하여 횡파를 피한다면 더욱 안정적인 운용이 가능할 것이다.