• 한국항해항만학회지
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• 제37권2호
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• pp.143-148
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• 2013

본 연구의 목적은 빙해역을 운항하는 선박의 쇄빙시 깨진 해빙에 의해 선수부 좌현 외판에 작용하는 국부 빙하중을 계측한 신호의 특성을 조사하는 것이다. 한국 최초의 쇄빙연구선인 아라온호를 이용하여 2010년 8월초 북극해에서 실선 시험을 수행하여 선수부에 설치된 변형률 게이지로부터 국부적인 빙하중에 의한 신호를 계측하였다. 국부적인 빙하중에 의한 구조 응답 특성을 반영한 계측 신호는 전형적인 유체 충격압에 대한 하중-시간 이력과 다소 다른 특성을 갖는 것도 있음이 파악되었다. 본 연구에서는 계측 신호에 대한 시간 이력을 분석하고, 무차원화된 특성값들로 나타내었다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권4호
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• pp.268-276
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• 2016

This paper presents a study on the crashworthiness of the scaled-down stiffened panels used on a Korean icebreaker. In order to validate the crashworthiness of the panels, this paper provides various mechanical properties such as the results of a CVN test, quasi-static tensile test, and high-speed tensile test at arctic temperatures. Two types of steels (EH32 and FH32) were chosen for the material tests. CVN tests revealed that the two steels were equivalent up to −60℃ in terms of their impact energy absorption capacity. However, the toughness of FH32 was significantly superior to that of EH32. EH32 showed slightly higher flow stresses at all temperature levels compared to FH32. The improvement ratios of the yield strengths, tensile strengths, plastic hardening exponents, etc. for FH32, which were obtained from quasi-static tensile tests, showed an apparent ascending tendency with a decrease in temperature. Dynamic tensile test results were obtained for the two temperatures levels of 20℃ and −60℃ with two plastic strain rate levels of 1 s⁻¹ and 100 s⁻¹. A closed form empirical formula proposed by Choung et al. (2011;2013) was shown to be effective at predicting the flow stress increase due to a strain rate increase.

• 한국해양공학회지
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• 제30권4호
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• pp.277-286
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• 2016

The first part of this study found the tendencies of the mechanical properties of two arctic structural steels (EH32 and FH32). In the second part, the crashworthiness of stiffened panels scaled down from the side frame structure of a Korean research icebreaker was determined. A procedure for designing the shapes and sizes of the stiffened panels, mass and shape of a drop striker, and a large temperature chamber, and then manufacturing these, is introduced in detail. From impact bending tests for the stiffened panels, the residual permanent deformations and deformation histories over time were captured using manual measurement and video image analyses. Numerical simulations of the impact bending tests were carried out for three different finite element models, which were mainly composed of shell elements, solid elements, and solid elements, with welding beads. It was proven from a comparison of the test results and numerical simulation results that the solid element model with the welding bead consideration approached the test results in terms of the residual deformations as long as the strain rate effect was taken into account.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권3호
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• pp.158-166
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• 2021

In this paper, a numerical analysis technique using a body force model is investigated to estimate the available net thrust of multi-pod-driven ice-breaking vessels under bollard pull and overload conditions. To employ the body force model in present flow simulations, drag and thrust components acting on the pod unit are calculated by using Propeller Open Water (POW) test data. The available net thrusts according to the direction of operation are evaluated in both bollard pull and overload conditions under deep water. The simulation results are compared with the model test data. The available net thrusts, calculated by the present analysis for ahead operating modes at 3~6 knots which are typical speeds of the target vessel in arctic field, are agreed well with the model test results. It is also found that the present result for astern operating mode appears approximately 6 % larger than the model test result. In addition, the available net thrusts are calculated under the both operating conditions accompanied by shallow water effects, and the main cause of the difference is studied. Based on the result of the present study, it is confirmed that the body force model can be applied to the performance evaluation of multi-pod propulsion system and the main engine selection in early design stage of the vessel.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권4호
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• pp.298-304
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• 2011

한국해양연구원에서는 2011년 4월에 쇄빙선 아라온호, Oceaneering사의 ROV (Remotely Operated Vehicle) 및 삼성분자력계(Three component vector magnetometer)를 이용하여 남서태평양 라우분지에 위치한 TA25해산 칼데라 서측 사면에 대하여 심해자력탐사를 실시하였다. 연구지역은 약 900 m ~ 1200 m의 수심대역을 보인다. 이 심해탐사를 위하여 국내 최초로 3000 m급 심해 삼성분자력계를 제작하였다. 자력계센서부분은 ROV의 상부에, 자력계로거부분은 ROV의 하부에 장착하였으며, ROV는 ROV의 정확한 위치를 알려주는 USBL (Ultra Short Base Line)과 고도계를 이용하여 정해진 측선을 따라 해저면에서 약 25 ~ 30 m의 수직 간격을 유지하며 이동하였다. 삼성분자력계는 자기장의 X(북쪽성분), Y(동쪽성분)과 Z(수직성분)의 벡터성분을 측정하므로 모션센서를 이용하여 ROV의 움직임(피치, 롤, 요)에 대한 보정을 실시하였다. 자력센서자료와 모션센서자료는 ROV의 광케이블과 아라온호의 네트워크를 이용하여 노트북에 저장되며 ROV의 정확한 위치자료인 USBL자료는 후처리를 통하여 병합하였다. 이렇게 획득한 심해 삼성분자력자료는 조사지역의 유망한 열수광상을 유추하는데 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.69-70
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• 2013

기후변화에 관한 정부간 패널 (IPCC)에 따르면, 북극의 해빙(Sea-ice) 면적은 1978년 위성관측 이래 매년 2.7%씩 감소하고 있다. 이와 같은 해빙 감소는 북극항로에 대한 관심으로 이어져 경제적인 이익을 기대하고 있다. 북동항로(Northen Sea Rout)를 이용하게 되면 기존 수에즈운하이용 경로보다 약 37% 정도 거리가 단축된다. 또한 북극에는 지구부존자원 중 천연가스의 30%과 석유의 13%가 매장되어있다고 추정된다. 우리나라는 2013년 5월 북극개발의 주도권을 가진 북극이사회 (Arctic Council)에서 정식 옵저버 자격을 획득함으로써 북극해 진출의 교두보를 마련했으며, 2030년에는 쇄빙선 없이 북극항로를 이용할 수 있을 것이라도 예상되므로 북극해 항로 개척을 통한 물류비 절감 및 자원개발의 필요성은 점점 커지고 있는 상황이다. 한국해양과학기술원에서는 북극 항로 및 자원탐사 지원을 위한 북극 해양환경정보시스템 구축을 위한 기획과제를 수행 중에 있다. 이번 발표에서는, 위성기반으로 항행안전지원을 위한 시스템 설계를 위한 초기 단계로 개념 설계의 결과를 소개하고자 한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제31권6호
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• pp.501-512
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• 2015

남극 장보고 과학기지가 위치한 동남극 테라노바 만의 정착해빙은 해양 생태계 및 쇄빙선의 운항에 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 테라노바 만의 정착해빙에 대한 시공간적 변화 연구가 수행될 필요가 있다. 이 연구에서는 2010년 12월부터 2012년 1월까지 테라노바 만이 촬영된 총 62개의 COSMO-SkyMed 영상 레이더(Synthetic Aperture Radar; SAR) 영상을 이용하여 1-9일의 시간적 기선거리를 가지는 38개의 간섭쌍을 구축하였고, 각각의 간섭쌍에 대한 긴밀도를 분석하였다. 정착해빙은 해안에 고착되어 시간적 위상오차가 작았으며, 최대 9일의 시간적 기선거리를 가지는 간섭쌍에서도 0.3 이상의 높은 긴밀도를 유지하였다. 이와 같이 정착해빙의 작은 시간적 위상오차에 기초하여, 각각의 긴밀도 영상에서 0.5 이상의 긴밀도가 공간적으로 균질하게 관찰되는 영역을 정착해빙으로 정의하였다. 유빙과 바다는 해류와 바람에 의해 유동하여 시간적 위상오차가 크기 때문에 낮은 긴밀도를 보였다. 긴밀도 영상에서 바다와 구분이 어려운 유빙은 SAR 후방산란강도(amplitude) 영상에서 유빙 표면의 균열(crack)을 관찰함으로써 검출하였다. 긴밀도 및 SAR 영상으로부터 검출된 정착해빙과 유빙의 면적을 산출하였고, 시간에 따른 해빙의 면적변화를 분석하였다. 테라노바 만의 정착해빙 면적은 3월 이후 증가하여 7월에 최대 $170.7km^2$을 나타냈고, 10월부터 감소하는 것으로 나타났다. 유빙의 면적은 2-5월에 증가하고, 정착해빙의 면적이 급격히 증가하는 5-7월에 감소하였다. 긴밀도 영상에서 분석된 테라노바 만의 정착해빙 면적을 장보고 과학기지의 자동기상관측기구로 측정된 기온 및 풍속과 비교하였다. 정착해빙 면적은 기온의 증감과 약 2개월의 시간차를 가지는 역의 상관관계를 나타냈다. 반면 풍속과 정착해빙의 면적은 서로 매우 낮은 상관성을 보였다. 이는 테라노바 만의 정착해빙 면적 변화가 풍속보다는 기온에 더 크게 영향을 받는다는 것을 의미한다.