• Journal of Navigation and Port Research
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• v.42 no.6
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• pp.427-436
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• 2018

In this study, experimental and numerical analysis were performed on the survivability of a long pipe-type buoy structure in waves. The buoy structure is an articulated tower consisting of an upper structure, buoyancy module, and gravity anchor with long pipes forming the base frame. A series of experiment were performed in the ocean engineering basin of KRISO with the scaled model of 1/ 22 to evaluate the survivability of the buoy structure at West Sea in South Korea. Survival condition was considered as the wave of 50 year return period. Additional experiments were performed to investigate the effects of current and wave period. The factors considered for the evaluation of the buoy's survival were the pitch angle of the structure, anchor reaction force, and the number of submergence of the upper structure. Numerical simulations were carried out with the OrcaFlex, the commercial program for the mooring analysis, with the aim of performing mutual validation with the experimental results. Based on the evaluation, the behavior characteristics of the buoy structure were first examined according to the tidal conditions. The changes were investigated for the pitch angle and anchor reaction force at HAT and LAT conditions, and the results directly compared with those obtained from numerical simulation. Secondly, the response characteristics of the buoy structure were studied depending on the wave period and the presence of current velocity. Third, the number of submergence through video analysis was compared with the simulation results in relation to the submergence of the upper structure. Finally, the simulation results for structural responses which were not directly measured in the experiment were presented, and the structural safety discussed in the survival waves. Through a series of survivability evaluation studies, the behavior characteristics of the buoy structure were examined in survival waves. The vulnerability and utility of the buoy structure were investigated through the sensitivity studies of waves, current, and tides.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.183.2-183.2
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• 2010

본 개발에서의 해상용 풍력발전기는 크게 허브와 블레이드를 합한 상부 구조물, 전기 발전기와 연결 조인트의 중간구조물, 각종 제어 장치가 들어있는 제어박스로 나누어진다. 상부 구조물은 Circular Hub 타입의 Darrieus 형상으로 양력(lift)을 이용한 회전력이 발생하며, Circular Hub 타입은 기존의 허브와 블레이드를 연결하여주는 암(arm)에 의해 유발되는 항력토크를 최소화 하기 위한 신개념 형상설계가 이루어 졌으며, 저속에서 우수한 회전특성을 가진다. 이는 바람을 받아 기계적 에너지로 전환 하는 역할을 하며, 풍력발전기의 성능에 직접적인 영향을 미친다. 중간구조물의 전기발전기는, 상부에서 발생된 기계적 에너지를 이용하여 전기적 에너지로 전환 하는 역할을 수행한다. 이렇게 전환된 전기적 에너지는 하부의 제어박스를 거쳐서 해상용 부이(buoy)의 하단에 위치한 베터리 뱅크로 전달, 저장되어 부이에서 쓰이는 전력을 충당하게 된다. 한편 본 개발은 풍력발전기의 공력하중 해석과 로터블레이드의 설계, 풍력발전기의 구조, 진동해석, MPPT 제어컨트롤러와 Breaking controller, 풍동 및 차량시험을 통한 성능평가 및 분석 등의 순으로 개발을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.511-515
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• 2009

본 연구에서는 소규모 연안 도시의 미래 에너지 공급원으로서 실용성을 검토하고 있는 연안 에너지 팜(energy farm)에 의한 파랑의 변형을 모의한다. 에너지 팜에 사용되는 부이는 파랑의 산란은 물론 파랑 에너지를 흡수하는 장치로서 해안선에 도달하는 파랑 에너지 저감에 영향을 미친다. 적용하는 파랑 모형은 해안 구조물에 의한 파랑 에너지 흡수와 산란을 동시에 구현하는 WADEM-PB(WAve Deformation Model-Permeable Barrier)이다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.10a
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• pp.231-237
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• 1994

컴퓨터의 눈부신 발달에 힙입어 실험 또는 해석적 방법으로 일반 구조물이나 기계구조물의 진동특성을 손쉽고 정확하게 파악하는 것이 가능하게 되었다. 그런데 최근의 산업현장은 지금까지의 정확한 구조해석에만 그치지 않고 이를 바탕으로 강도 개선, 재료 절감을 통한 원가절감, 중량 최소화 문제등의 차원에서 동적인 특성의 변경을 요구하고 있다. 이러한 문제는 그 중요성에도 불구하고 여전히 설계자의 경험이나 시행착오에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 구조물 결합부분에 주목하여 동특성의 변경 문제를 해석하고자 하였다. 즉 거의 모든 구조물이 결합부를 가지고 있는데 결합부 특성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 리벳이나 보울트나 어떤 특수한 형태 결합부가 구조물의 특성에 주는 영향을 예측하기 어렵다. 이러한 결합부이 특성을 알아내고 구조물 동특성 변경 및 개선안을 제시하는 최적설계를 위해 감도해석기법은 아주 유효하게 쓰일 수 있다. 한편 구조물의 대형화, 복잡화는 구조물 동특성 해석에 더욱 많은 계산시간과 용량이 큰 전자계산기를 필요로 하게 되었으며, 분계의 결합부위가 변경되거나 결합형태가 변했을 때 전계의 동특성을 다시 해석할 필요없이 분계만의 정보로부터 전계의 동특성을 알아낼 필요가 생겼다. 이러한 의미에서 구조물의 분계로부터 전계의 동특성을 해석을 위한 부분구조합성법이 대두되게 되었다. 본 연구에서는 이러한 감도해석과 부분구조합성법의 공통된 문제를 일치화하고자 하였다. 즉 감도해석기법을 이용하여 필요한 구조물의 동특성에 부합하는 결합부의 최적한 설계변수를 규명하였고 이렇게 구해진 결합부의 설계변수와 분계의 정보를 알고리즘이 비교적 간단하고 오차가 적은 축소임피던스 합성법에 적용하여 전계의 동특성을 해석함으로써 감도해석기법과 축소임피던스 합성법의 통합적용이 최적설계와 이에 따른 동특성 해석에 효과적인 방법임을 보이고자 하였다. 대상구조물은 구조물 결합의 기본적인 형태인 T형을 선택하였다. T형 구조물은 분계 A(16개의 사각요소)와 분계 B(8개의 사각요소)로 이루어져 있으며 두개의 스프링으로 결합되어 있다. 설계변수는 강성에 국한하였으며 결합부의 결합형태는 탄성결합과 강결합으로 하였다. 감도해석과 축소임피던스 합성법에 의해 구해진 고유진동수와 FRF를 상용 유한 요소 해석 패키지인 MSC/NASTRAN을 통하여 검증하여 이 연구의 타당성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.10a
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• pp.238-243
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• 1994

본 논문에서는 여러가지 형태의 결합부에 적용할 수 있는 일반적인 모델링 기법에 대하여 기술하였다. 기존의 해석방법은 특정한 결합부에만 적용이 가능하고 유한요소해석과 실험이 상호 보완적인 관계를 가진 형태의 해석방법이므로 실험이 불가능한 경우에 대해서는 적용하기 어려운 경우도 있다. 본 논문에서는 별도의 실험을 수행하지 않고 결합부 영역만을 상세하게 유한요소 모델링을 하여서 선택된 자유도에 대한 유연성 행렬(Flexibility Matrix)을 구하여 결합부의 특성을 구하는 일반적 모델링 기법을 제시하였다. 이 방법은 수치적으로 축약할 수 없는 모델-결합부가 접촉면(Contact Surface)을 가지고 있는 구조물을 효과적으로 축약할 수 있는 장점이 있다. 또한 모델링되는 결합부의 경계조건의 영향을 배제할 수 있으며 결합부에 존재하는 비선형성도 적정범위내에서 선형화할 수 있다. 제시한 일반적 모델링 기법을 나사 결합부, 접착제 결합부(Glued Joints), 볼트 결합부에 적용하여 결합부이 특성을 구하였으며 실험을 통하여 제시한 해석방법의 타당성을 검증하였다.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.29 no.5 s.101
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• pp.383-388
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• 2005

To install a radar reflector on small ships, such as a small fishing vessel, a fishery buoy, and a barge ship for fishery, it is very important to develop the optimal system which may determine a proper installation location. For this, the response characteristics how waves have an effect on the small ships should be accurately analyzed. In this paper, we analyze the dynamic behaviors of small ships, which may be caused by irregular waves. To do this, we investigate how a barge ship responses to wavelength, water depth, and directions of incoming waves. The analyzed results shall be utilized to evaluate an effect on a radar cross section when we install an radar reflector on a barge ship for fishery and a small ship.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.33 no.3
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• pp.214-221
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• 2019

A series of model tests was performed to evaluate the survivability of an articulated tower-type buoy structure under harsh environmental conditions. The buoy structure consisted of three long pipes, a buoyancy module, and top equipment. The scale model was made of acrylic pipe and plastic with a scale ratio of 1/22. The experiments were carried out at the ocean engineering basin of KRISO. The performance of the buoy structure was investigated under waves only and under combined environmental conditions from sea state (SS) 5 to 7. A nonlinear time-domain numerical simulation was conducted using the mooring analysis program OrcaFlex. The survivability of the buoy was analyzed based on three factors: the pitch motion, submergence of the top structure, and anchor reaction force. The model test results were directly compared to the results of numerical simulations. The effects of the sea state and combined environment on the performance of the buoy structure were investigated.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.36 no.2
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• pp.61-69
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• 2024

Wave conditions are crucial for offshore wind farm design, particularly in determining structural loads and layout. However, there is limited wave hindcasting research for the Wangdeungdo Island area, a potential offshore wind site. This study used the MIKE21 model for a year-long wave hindcast around Wangdeungdo in 2021. Validation showed high reproducibility for significant wave heights with RMSE values of 0.177 and 0.225 and Pearson correlations of 0.971 and 0.970 at Sangwangdeungdo and Buan buoys. Subsequent analysis of the wave characteristics near Wangdeungdo indicated significant seasonal variations and differences in maximum significant wave heights across locations, which are expected to significantly impact the design loads for offshore wind structures.

• Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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• v.38 no.4
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• pp.307-316
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• 2002

In order to evaluate the deformation and stiffness of frame structure for fishery, composed of unit platforms which made of two concentric high density polyethylene buoys fixed by clamps and belts and rubber hinge components, under wave, the structural analysis for the square type of the structure was carried out by using finite element methods. The accurate physical properties of rubber hinge components determined by material tests were an important parameter to evaluate more reliable structural stability for the structure. The idealization to beam element with equivalent stiffness and rubber element with linearity for rubber hinges was necessary for the modeling of rubber component which has hyper-elastic characteristics. In addition, it was shown that the structural response of the structure under wave was larger in the hogging condition than that of in the still water or in the sagging condition.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.4B
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• pp.413-420
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• 2006

The construction of a submerged breakwater has become increasing due to their multiple effects on the coastal zone. Recently, marker rocks have been installed on the submerged breakwater to indicate its position to the vessels instead of buoy systems, since a buoy is not only improper for the ocean view, but also its mooring system may be damaged by the impulsive wave force caused by wave breaking on the breakwater. The accurate estimation of wave forces on such rocks is deemed necessary for their stability design. In this study, the characteristics of irregular wave forces acting on a marker rock, which was installed on a submerged breakwater, was investigated on the basis of laboratory experiments. It was revealed that the dimensionless highest one-third wave force tends to decrease with increasing the installation distance of a marker rock from the leading crown edge of a submerged breakwater. Also, the drag and inertia coefficients for irregular wave forces, which were obtained using the Morison equation, were investigated in relation to K.C. number.