• 한국해양공학회지
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• 제30권4호
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• pp.303-309
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• 2016

As commercialization of the Arctic sea route and resource developments are regularized, demands for ice-breaking tankers, LNG carriers, and offshore plants are expected to increase. In addition, the existing ice-breaking cargo ships navigating in the ice-covered waters are worn out. Hence, the construction of new ships is likely to be undertaken for both current and long-term applications. The design of ships navigating in ice-covered waters demands conservative methods and strict development standards owing to the extreme cold and collision tendencies with ice floes and/or icebergs. ISO 19906 recently stated that a fatigue limit should be defined when designing Arctic offshore structures such that the ice-induced fatigue becomes one of the important design drivers. Thus, establishing systematic measures to mitigate ice-induced fatigue problems in ice-breaking ships are important from the viewpoint of having a competitive advantage. In this paper, the issues relating to ice-induced fatigue problems, based on data and published literature, are examined to describe the criticality of ice-induced fatigue. Potential fatigue damage possibilities are investigated using data measured in the Arctic Ocean (2013) and using the Korean icebreaker, ARAON.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권6호
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• pp.731-738
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• 2017

쌍동선의 경우 선미의 형상적인 특이성으로 인하여, 두 개의 선체를 연결하는 부위는 선박의 항해 시 발생되는 피칭운동에 의한 손상이 자주 발생하고 있으며, 이로 인하여 주변부에 대한 구조보강 설계가 필요하다. 이러한 국부 보강에 대한 구조설계 지침이 명확하지 않기 때문에, 엔지니어는 판 두께, 보강재 변경 및 프레임 간격을 줄이는 방법으로 대응을 하고 있다. 그러나 이러한 부위는 선박의 길이방향으로 약 85 % 이상 위치하고 있기 때문에, 최소 구조부재를 국부 보강하여 중량 증가를 최소화하고, 이에 따른 건조비 증가 및 건현확보의 문제를 해결해야 한다. 따라서 본 연구에서는 KR(한국선급)의 고속경구조선 규칙을 바탕으로, 쌍동형 카페리 구조설계 절차를 분석하고 추가가 필요한 항목을 발굴하여 쌍동형 구조설계 프로그램을 개발하였다. 좌굴강도 평가 절차서 및 프로그램에 대한 신뢰성을 확보하기 위하여, 타 선급의 기준과 비교 검토를 수행하여 6 %내 차이가 발생함을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.82-93
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• 2019

In this paper, the ductile fracture criteria for a marine structural steel (EH36) are presented and validated. The theoretical background of the recently developed Hosford-Coulomb (HC) fracture strain model and the DSSE fracture strain model which was developed to apply to the shell elements is described. In order to accurately estimate the flow stress in the large strain range up to the fracture, the material constants for the combined Swift-Voce constitutive equation were derived by the numerical analyses of the smooth and notched specimens made from the EH36 steel. As a result of applying the Swift-Voce flow stress to the other notched specimen model, a very accurate load - displacement curve could be derived. The material constants of the HC fracture strain and DSSE fracture strain models were independently calibrated based on the numerical analyses for the smooth and notch specimen tests. The user subroutine (VUMAT of Abaqus) was developed to verify the accuracy of the combined HC-DSSE fracture strain model. An asymmetric notch specimen was used as verification model. It was confirmed that the fracture of the asymmetric specimen can be accurately predicted when a very small solid elements are used together with the HC fracture strain model. On the other hand, the combined HC-DSSE fracture strain model can predict accurately the fracture of shell element model while the shell element size effect becomes less sensitive.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.47-54
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• 2014

선체 내구성은 기존 선급 규격에 의하여 구조 치수를 결정한 후 이러한 치수의 선체구조에 대하여 스펙트랄과 결정론적 및 간이 방법에 의하여 평가되고 있다. 이러한 방법은 선체재료를 선급 규격에서 제안하고 있는 재료로 구성하는 경우에는 적용할 수 있으나 선체 재료를 신소재로 구성하는 경우에는 적용할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 폴리에틸렌 보트 선체에 대한 피로 손상을 평가하기 위하여 선체에 부하되는 단기간 선체 가속도를 직접 측정하고 이러한 데이터를 기초로 구조설계와 피로수명평가방법이 확립되지 못한 소형 선박의 선체 내구성을 선형누적손상 법칙으로 평가하는 방법을 제안하였다. 개발된 폴리에틸렌 보트의 경우 최대 가속도 상태에서 보트에 부하되는 최대 Von-Mises 응력은 1.8MPa로서 $1{\times}10^9$ 사이클 피로강도 5.9MPa 아래에 있고 유한피로수명개념을 적용한 폴리에틸렌 보트의 내구수명은 415년으로 평가되어져 거의 무한수명을 가지고 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1083-1090
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• 2012

동합금은 내식성이 우수하기 때문에 선박 프로펠러, 펌프 임펠러등 많은 주물재료로 사용되고 있다. 또한 해양구조물 및 대체에너지 산업의 급성장으로 수요가 증가하는 추세이다. 그러나 해수환경에 장시간 노출되어 고속 회전함에 따라 발생되는 침식 및 캐비테이션 손상 때문에 잦은 수리가 요구된다. 이러한 동합금의 내구성을 향상시키기 위해서 표면개질방법의 하나로 워터캐비테이션피닝 기술이 주목받고 있다. 이 기술은 열영향이 없고 환경친화적이며 주물재료에 특히 유용한 기술이다. 따라서 본 연구에서는 주물재료인 동합금을 증류수 중에서 워터캐비테이션피닝을 다양한 시간 변수로 실시하였고, 이후 이 재료를 해수중에서 전기화학적 방법을 통해 개질된 표면의 내식성을 평가하였다. 그 결과 재료의 내구성도 향상되며, 내식성도 우수하게 나타난 조건은 2분동안 워터캐비테이션피닝을 실시한 경우였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권3호
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• pp.175-181
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• 2013

This paper presents a simulation for passenger ship evacuation considering the inclination of a ship. In order to describe a passenger's behavior in an evacuation situation, a passenger is modeled as a rigid body which translates in the horizontal plane and rotates along the vertical axis. The position and rotation angle of a passenger are calculated by solving the dynamic equations of motions at each time step. To calculate inclined angle of damaged ship, static equilibrium equations of damaged ship are derived using "added weight method". Using these equations, physical external forces due to the inclination of a ship act on the body of each passenger. The crowd behavior of the passenger is considered as the flock behavior, a form of collective behavior of a large number of interacting passengers with a common group objective. Passengers can also avoid an obstacle due to penalty forces acting on their body. With the passenger model and forces acting on its body, the test problems in International Maritime Organization, Maritime Safety Committee/Circulation 1238(IMO MSC/Circ.1238) are implemented and the effects of ship's inclination on the evacuation time are confirmed.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.45-55
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• 2018

Concerns are emerging in marine industry on the additional fatigue damages induced by hydroelasticity, and large container carriers, among others, are considered to be susceptible to this hydroelastic response due to its large size, deck openings and high speed. This study focuses on the fatigue damage estimation of 9,400TEU container carrier based on the full scale measurement data via long-base strain gage installed on the ship. Some correlation analyses have been also done to check whether there was significant torsional response during the voyage. Direct cycle counting method was used to derive stress histogram and the long-term fatigue damage was estimated based upon that analyzed data. It turned out that the fatigue damage of this particular ship during the measurement period increased by more than 60% due to the hydroelastic response of the hull, and main contribution is considered to come from vertical bending mode.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권6호
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• pp.466-473
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• 2016

선박 건조과정에서 이면부의 도장손상은 용접과정에서 과도한 입열량(heat input)에 따른 전도의 영향으로 손상 방지를 위해서는 용접온도 계측에 의한 적절한 입열량 제어가 필요하다. 온도 계측에는 접촉식, 비접촉식 방법이 있으며 열화상 시스템은 대표적인 비접촉식 방법이다. 하지만 일반적인 열화상 시스템의 탐지센서(detector)는 고온물체에서 방출되는 복사량(radiant quantity)이 과도하면 백화현상(saturation)으로 인해 온도계측이 불가능해진다. 따라서 본 논문에서는 열화상 시스템에 집속되는 과도한 복사량을 차단하기 위해 중성밀도필터(neutral density filter)를 결합하여 고온 물체의 온도를 $3000^{\circ}C$까지 정량적으로 계측하기 위한 복사 에너지 필터링을 연구하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.105-105
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• 2018

스테인리스강은 내식성과 내구성이 우수하여 파이프 및 일반 구조용 고온재료에 널리 사용된다. 그러나 선박 및 해양플랜트 등의 고부가가치 산업에 사용될 경우 내피로성, 내구성 및 내식성이 더욱 요구되고 있다. 특히 해수 환경 하에서 스테인리스강은 재료 표면의 부동태 피막 파괴로 공식 또는 틈부식에 의한 국부부식을 초래하여 해양환경용 재료로 사용하는데 제한적이다. 플라즈마 이온질화는 저온에서 열처리가 가능하며 재료의 변형이 없어 스테인리스강에 널리 적용되는 열화학적 표면처리 기술이다. 플라즈마 이온질화는 일반적으로 고온에서 실시하여 스테인리스강의 기계적 특성을 향상시키는 목적으로 주로 적용하였으나, 저온-플라즈마 이온질화 처리 시 질소의 확산계수 증가로 표면에 S-phase 생성에 기인하여 부식 저항성이 향상된다고 알려져 있다[1-2]. 그러나 해수 펌프, 밸브, 스트레이너(Strainer) 등의 해양 환경용 기자재로 널리 사용되고 있는 주조 스테인리스강에 대한 플라즈마 이온질화 적용과 그 연구는 미비하다. 따라서 본 연구에서는 주조용 스테인리스강에 대하여 플라즈마 이온질화 기술을 적용하여 공정온도에 따른 해수 내 전기화학적 부식 특성을 규명하였다. 플라즈마 이온질화 공정은 $25%N_2$와 $75%H_2$ 비율로 $350^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$의 공정온도에서 10시간 동안 실시하였다. X-선 회절분석을 통해 공정온도 변수에 따른 표면에 형성된 질화층의 상변화를 분석하였다. 또한 비커스 경도계를 이용하여 표면경도를 측정하여 기계적 특성 향상을 확인하였다. 전기화학적 부식 실험 후 표면 손상 형상 관찰, 무게 감소량 및 손상 깊이 계측을 통해 공정 온도와 부식 저항 특성을 규명하였다. 또한 타펠 분석을 통해 모재와 플라즈마 이온질화 온도 변수에 따른 부식 속도를 비교 분석하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권5호
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• pp.484-492
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• 2013

세계 각국은 산업 고도화에 따라 해수환경에 내식성, 내마모성을 갖는 재료에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히 표면이 미려하고 내식성이 강한 스테인리스강은 선박, 해양 플랜트 및 조류발전 등 다양한 산업분야에 널리 사용되고 있다. 그러나 해양환경에서 $Cl^-$ 이온에 의한 부식 손상과 고속회전에 따라 캐비테이션 손상이 발생하기 쉽다. 따라서 이 연구에서는 해수 내 빠른 유속 환경에 사용되는 304 스테인리스강에 대해 캐비테이션 침식-부식실험을 실시하여 외부 조건이 스테인리스강의 내식성에 미치는 영향을 종합 분석하였다. 캐비테이션이 발생된 조건에서 워터캐비테이션 피닝효과에 의한 시험편 내에 압축잔류응력 형성으로 높은 경도를 나타냈으나, 물리적 충격으로 인한 산화피막 파괴로 동전위 분극 실험에서는 높은 전류밀도를 나타냈다. 따라서 해수 내 캐비테이션에 대한 저항성을 향상시키기 위해서는 전기화학적 특성뿐만 아니라 기계적 특성도 복합적으로 고려한 재료의 선택이 필요하다.