• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.595-608
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• 2013

본 연구는 항만 공진 현상을 고려한 계류선박의 동요량 산정방법을 제시하고 공진현상이 선박의 동요에 미치는 영향을 정량적으로 평가한 것이다. 공진 현상의 해석은 타원형완 경사방정식을 채용한 CGWAVE 모형을 사용하였고, 계류선박의 동요 해석은 3차원 Green 함수 모형을 사용하였다. 본 방법은 현지 계류선박의 동요량 계측 결과를 이용하여 타당성을 검증하였고, 포항신항의 최근 파랑 관측 자료와 비교하여 현지 항만의 적용성을 검토하였다. 파랑 관측 기록에서 얻어진 포항신항의 공진주기는 80분, 33분, 23분, 8분 등의 장주기 성분과 항내 슬립에서 발생한 주기 42초, 54초, 60초 등의 외중력파 성분이었으며 공진 해석 모형은 이들 공진주기를 잘 재현하였다. 본 연구에서는 포항신항의 제 8부두에 5,000톤, 10,000톤, 30,000톤의 선박이 계류되었을 때 공진 성분을 포함한 경우와 포함하지 않은 경우의 동요량을 각각 산정하여 공진 현상이 선박 동요에 미치는 영향을 검토하였다. 공진 성분을 포함한 경우는 그렇지 않은 경우에 비하여 12~400 %의 동요량 증가를 보였다. 공진 현상이 동요량에 미치는 영향은 Surge, Heave 동요는 선박이 클 수록, Roll과 Yaw 동요는 반대로 선박이 작을 수록 커짐을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.38-47
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• 1992

본 연구에서는 항만내 파도응답과 항만안에 계류된 선박의 운동응답을 선형포텐셜이론으로 해석하고 모형시험을 수행하여 항만공진문제의 물리적 특성과 항만내 계류된 선박의 운동특성을 밝혔다. 유체영역을 해양과 항만영역으로 나누어 각 영역에서 경계치문제를 독립적으로 푼 다음, 두 영역의 해를 항만입구에서 정합하여 미지수를 구함으로써 선박에 입사하는 항만내 파도응답을 유도하였다. 선박에 작용하는 파기진력을 계산하고 선체운동에 따르는 동유체력을 해석하였다 얻어진 유체력을 이용하여 운동방정식을 풀어 선박의 운동변위를 구하였다. 사각형 항만안에 계류된 선박의 운동응답에 대한 실험을 수행한 결과 계산치와 실험치는 정성적으로 서로 비슷한 경향을 보이나 정량적으로 차이를 보이고 있음을 확인하였다. 여기서는 우선 선체운동중 대칭운동(전후동요-수직동요-종동요)만을 취급하였다. 비대칭운동(좌우동요-횡동요-선수동요)과 실험결과는 다음 기회에 발표할 예정이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.14-24
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• 2015

본 연구는 선박의 크기, 계류조건, 파랑의 주기, 파향 등에 의한 계류선박의 동요량을 해석하고 선박의 하역한계파고 산정 및 항만가동율을 평가하는 방법을 제시한 것이다. 본 방법은 포항신항 제8부두의 파랑관측자료를 이용하여 타당성을 검증하였다. 하역중단 시 파랑관측 자료는 파고 0.10~0.75 m, 주기 7~13 s 이었으며, 이때 계류된 선박은 800~35,000톤 이었다. 그리고 본 방법으로부터 산정된 제 8부두의 하역한계파고는 선박 5,000, 10,000, 30,000톤에 대하여 파고 0.19~0.50 m, 주기 8~12 s로 산정되었다. 본 방법의 결과는 연구대상 선박의 크기가 현지 선박의 크기와 정확히 일치하지는 않아서 파고는 관측치와 다소 차이를 보이지만 주기변화에 따라 하역한계파고를 잘 재현하고 있음을 알 수 있었다. 그리고 파향이 75도 인 경우의 본 방법에 의한 하역한계파고는 현행 항만설계 기준에 제시된 한계파고 보다 장단주기 파를 고려하면 16~62% 감소하였고, 단주기 파랑만 고려하면 0~46%감소하였다. 특히 현행 항만설계기준의 하역한계하고는 10,000톤 이하의 선박에 대해서는 과대 평가되었음을 확인할 수 있었다. 한편, 선박의 동요량을 고려하여 산정된 포항신항 제 8부두의 가동율은 설계기준 파고에 의한 가동율 에 비하여 6.5% 감소하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.651-660
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• 2006

외해에 접해 있는 항만은 항내정온도가 항만설계기준에 만족 되도록 설계되었을 지라도 계류선박의 동요 때문에 하역에 지장을 초래하고 가동률이 저하되는 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 이것은 항만설계기준이 항내 파고만으로 설정되었기 때문이며, 이와 같은 현상을 방지하기 위해서는 계류선박의 동요를 고려한 새로운 가동률 평가방법이 필요하다. 본 연구는 선박동요해석모형을 이용하여 항내에 계류된 선박의 동요량을 산정하고 하역허용동요량과의 관계로부터 하역허용파고를 산정한 후 항만의 가동률을 평가하는 방법을 제시한 것이다. 여기서는 새로운 가동률 평가 방법을 현지 항만인 온산항에 적용하고 현행 평가 방법과 비교하여 두 방법의 차이를 제시하였다. 새로운 방법에 의한 항만가동률은 ENE와 NE방향에서 현행 항만설계기준에 의한 가동률 결과 보다 1~11% 정도 낮아 지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 외해에 접해 있는 항만은 설계 단계에서 파고 기준에 의한 항만가동률 평가뿐만 아니라 계류선박의 동요를 고려한 가동률 평가를 병행하여 평면배치 계획을 수립하여야 할 것이다.

• 한국항해항만학회지
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• 제41권6호
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• pp.365-372
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• 2017

부유체의 횡동요는 승조원의 피로를 누적시키고, 심지어 구조물 전체를 전복시키기까지 하고, 또 선체에 반복적인 외력을 가하는 등 부유체의 안정성과 구조물의 안전에 심대한 영향을 끼친다. 그래서 거의 모든 선박의 경우에는 빌지킬을 설치하여 횡동요를 감소시키고 있고, 특수한 경우에는 안티롤링 탱크나 핀 스태빌라이저나 자이로스코프 등을 설치하여 횡동요를 줄이고 있다. 그러나 안티롤링 탱크는 설치하는데 용적을 많이 차지하고, 핀 스태빌라이저나 자이로스코프는 설치비와 유지 관리비가 많이 든다. 저자들은 안티롤링진자를 이용한 부유체의 롤링저감에 대한 연구를 하여 실험과 Runge-Kutta 해석에 의하여 그 유효성을 보인 바 있다. 여기에서는 선박에 안티 롤링 진자를 설치한 모델을 2자유도 점성감쇠계로 선형화하여 시스템을 해석하고 실험과 비교하여 수학 모델의 정당성을 보이고, 수학 모델의 정당성을 바탕으로 최적의 안티 롤링 진자를 제안한다. 7.7kg의 모형선의 경우 모형선 질량의 0.26%인 20g의 안티롤링 진자가 가장 효율이 좋음을 보였다. 또 안티 롤링 진자의 질량이 다른 몇 가지 경우에 대하여서 자유 롤링 실험을 하여 안티 롤링 진자의 유효성을 보인다.

• 대한조선학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.22-31
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• 2006

Recent studies have shown that the short time solution of the equation of motion for the rolling of ships is important in deciding the possibility of capsize of ships due to the excessive heel. Since most of known solutions for nonlinear equations of motion are long time or steady periodic solutions, here a simple way is described to get the short time solutions of the Duffing equation, which was chosen for deriving a criterion for the capsize of the ship. With the small external rolling moment, we first assume the state of the small damping and near resonance. Then, for cases when the frequency of the external moment is higher than the resonant one, an inequality was derived as a criterion for the capsize. This gives the range of the initial condition and the magnitude of the external moment which should be avoided for a ship to be safe from capsize. Furthermore, from the linearized equation, it is also shown that a simple and self-explanatory solution can be obtained consistent with that for the case of no damping, which yields the well-known linear growth with time.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.564-575
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• 2016

본 연구에서는 KVLCC2의 파랑 중 부가저항과 운동을 Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANS) 방법과 3차원 포텐셜법을 이용하여 추정하였다. 수치해석은 3가지 선박속도(설계, 운항, 정지 속도)에서 다양한 파랑조건에서의 선박의 부가저항 및 수직운동(상하 및 종 동요 응답)의 추정에 대해 수행되었다. 첫째, CFD와 3차원 포텐셜 방법을 이용하여 규칙파에서의 선박속도와 파랑조건에 따른 선박의 부가저항과 운동을 추정하고 실험값과의 비교를 통해 두 수치 해석법의 특징을 살펴보았다. 둘째, CFD를 이용한 선박의 속도별 비정상 파형 분포와 선박의 부가저항 및 운동의 시간이력에 대해 해석하였다. 수치 격자계에 대한 수렴도를 확인하였고 수치계산과 모형시험 결과를 비교하여 사용한 수치 기법들을 체계적으로 검증 하였다. 이를 통해 본 연구에 적용된 수치해석법들의 신뢰성과 선속변화에 따른 파랑 중 부가저항과 선박의 수직운동에 대한 관계를 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권6호
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• pp.427-436
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• 2018

본 논문에서는 긴 파이프 이뤄진 세장형 부이 구조물의 파랑 중 거동특성에 관한 모형시험과 수치해석 연구를 수행하였다. 대상 부이 구조물은 긴 파이프를 기본 뼈대로 하여, 상부구조물, 부력재, 중력식 앵커로 구성된 아티큘레이트(Articulated)형 부이 구조물이다. 대상 해역인 서해에서의 본 부이 구조물의 생존성을 평가하기 위하여, 축척비 1/22의 축소 모형을 제작하여 선박해양플랜트연구소 해양공학수조에서 일련의 모형시험을 진행하였다. 이 때 50년 재현주기의 극한파 조건을 고려하였으며, 또한 조류 및 주기 효과를 검토하기 위하여 추가적인 실험을 수행하였다. 생존성 평가를 위한 주된 평가항목으로는 구조물의 거동, 앵커 지지력, 침수 횟수를 고려하였다. 모형시험 결과와의 상호검증을 수행하기 위하여 상용계류해석 프로그램인 OrcaFlex를 이용하여 수치 시뮬레이션을 병행하였다. 평가결과로써 먼저 조위차에 따른 본 부이 구조물의 거동 특성에 대해 살펴보았다. 고조위와 저조위 조건에서의 종동요 응답, 앵커지지력의 변화를 살펴보았으며, 수치 시뮬레이션 결과와의 직접 비교 검토하였다. 두 번째로는 파도 주기와 조류의 유무에 따른 부이 구조물의 응답 특성 변화에 대해 고찰하였다. 세 번째로는 상부구조물의 침수와 관련하여 비디오 분석을 통한 침수 횟수를 수치해석 결과와 비교 제시하였다. 마지막으로 모형시험에서 직접 계측하지 못한 구조응답과 관련하여 수치 시뮬레이션 결과를 제시하고, 극한파 중 구조적 안전성에 대해서 논하였다. 일련의 생존성 평가 연구를 통하여 본 부이 구조물의 극한파 중 거동 특성에 대해 살펴볼 수 있었으며, 파도, 조류, 조위차에 따른 민감도 특성을 통해 본 부이구조물의 취약점 및 활용성에 대해 고찰해 보고자 하였다.