• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.578-592
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• 2021

본 연구에서는 수중발파에서 발생하는 과압, 충격량, 진동의 전파 특성을 평가하기 위하여 수행되었다. 육상에서의 발파와 비교하여 수중발파에서의 소음 및 진동의 전파 특성은 주로 물을 매개체로 하여 전파되는 차이를 가지고 있으며, 경우에 따라 다양한 매질(암반, 물, 공기 등)을 통과하면서 전파양상이 변화하는 특성도 지니고 있다. 본 연구에서는 AUTODYN을 이용하여 수중에서의 발파과정을 모사하고 발파로부터 생성된 과압, 충격량, 발파진동의 전파 특성에 대하여 분석하였다. 특히 메쉬크기가 수중발파해석으로부터 획득되는 과압, 충격량, 최대입자속도에 미치는 영향을 중점적으로 평가하였다. 전체적으로 과압과 최대입자속도는 메쉬의 크기가 증가함에 따라 감소하는 경향성을 나타내었고, 충격량은 메쉬의 크기와 함께 증가하는 경향을 보였다. 또한 본 연구의 결과로부터 메쉬 크기에 대한 의존성은 장약량과 환산거리에 따라서도 다르게 나타날 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.268-277
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• 2022

본 논문에서는 KVLCC2 선체 축소모형에 설치된 추진시스템의 세부 구성품별 유동 소음원을 분석하였으며, 각각의 소음원이 수중방사소음에 미치는 영향에 대해 정량적으로 분석하였다. 수치 해석 영역은 실험 결과와의 비교를 위하여 선박해양플랜트연구소 대형 캐비테이션 터널의 시험부와 동일하게 설정하였다. 먼저 유동장내 소음원을 정확하게 모사하기 위하여 고정밀 해석기법인 비압축성 다상 Delayed Detached Eddy Simulation 방법을 적용하였고, 유동해석 결과를 기반으로 Ffowcs Williams and Hawkings 적분방정식을 사용하여 수중방사소음을 예측하였으며, 터널 실험결과와의 비교를 통해 해석절차의 유효성을 확인하였다. 추진시스템의 유동 소음원별 영향을 정량적으로 비교하기 위하여 추진기 날개 끝-와류 공동, 날개 표면 그리고 방향타 표면을 소음원 영역으로 선정하였으며, 음압과 파워 스펙트럼 밀도, 음향 파워를 비교하였다. 공동에 의한 홀극 소음원의 기여도가 추진기 날개 및 방향타에 의한 쌍극 소음원에 비해 수중방사소음에 크게 기여하였으며, 추진기 후류의 영향으로 방향타에 의한 기여도가 추진기 보다 더 크게 발생함을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제21권4호
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• pp.364-371
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• 1997

프로펠러 캐비테이션은 선체진동 및 수중소음에 악영향을 끼치는 주요한 원인중의 하나로 생각되어왔다. 그러나 근래 선박의 고속화와 프로펠러 하중의 증가로 캐비테이션이 전혀 없는 프로펠러의 설계개념 적용은 사실상 불가능하다. 고스큐 프로펠러는 기존의 프로펠러와 비교하여 수중소음과 저주파 압력 펄스를 약하게 하는데 유리한 것으로 인식되고 있다. 변동압력에 대하여 프로펠러 스큐와 레이크의 영향을 조사하기 위하여 체계적인 실험을 캐비테이션 터널에서 수행하였으며 본 논문에서는 여러 가지 스큐와 레이크 분포를 갖는 모형 프로펠러에 대한 캐비테이션 관찰시험과 변동압력 계측결과에 대하여 논의하고 토론하였다. 연구 결과 고스큐는 균일류 및 불균일류에서 공히 변동압력 경감에 효ㄱ과가 있음이 확인되었는데 이는 아마도 날개에서의 캐비테이션 안정성에 의한 것으로 예측된다. 그러나 레이크는 날개에서의 캐비티 크기나 거동에 큰 영향을 주지 못하였으며, 변동압력이 또한 거의 같은 수준으로 나타나는 결과를 가져왔다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.317-317
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• 2023

수자원의 확보와 어류 서식 환경보전이라는 두 가지 측면은 수자원 이용이라는 목적하에 합의되기 어려운 문제를 가지고 있다. 점차적으로 수자원이 고갈되는 현시점에 효율적 물관리를 위해 최근에는 단절된 하천을 연결하기 위한 기술들이 개발되고 있으며, 이중 안정적인 물공급 시스템을 구축하기 위한 수중터널이 그러한 기술 중 하나이다. 수자원의 확보 측면에서는 의미가 있는 방법일 수 있으나 물리적으로 동떨어져 있던 서로 다른 환경을 연결하는 문제로 인한 부작용이 발생하는데 이중 외래어종 유입으로 인한 수중생물의 환경변화가 가장 큰 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 어류의 이동을 차단하는 기술 또한 개발되고 있으며 그물망, 버블스크린, 빛, 소리를 이용한 다양한 방법을 통해 어류의 접근을 방지하고자 노력하고 있다. 본 연구에서는 이러한 차단시설 중 기포를 이용한 버블스크린과 관련하여 효율성을 높이기 위한 방법을 모색하고자 실제 버블의 상승속도에 영향을 미치는 여러 가지 불확실성 인자들에 대한 상관성과 인과관계를 검토하고자 하였다. 이를 위해서 외부적 원인에 대한 오차요소를 확인하고 결과값에 영향을 미치는 여러 가지 변수에 대하여 검토하고자 하는 실험연구를 수행하였다. 버블실험을 위한 수로는 길이 15m, 폭 1.5m 의 제원을 가지는 직선수로에서 수행하였으며, 버블 발생을 위한 튜브는 PVC 재질이며, 5cm 간격으로 1mm 직경을 갖는 파이프를 제작하여 활용하였다. 실험의 분석은 이미지를 이용한 방법을 사용하였으며 분석위치 및 버블사이즈 그리고 해석격자 크기에 대한 상관분석 및 회귀분석을 통해 각각 인자들과의 관계를 규명하고자 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.67-76
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• 2006

본 논문은 수직 절리가 잘 발달된 지하수위가 높은 화산암질 지반에서 직경 3.3m의 도수터널 굴착을 하는 수력발전소 건설공사 내용이다. 취수시설은 발전소로부터 20.3km 상류에 위치하고 있으며, 20km의 도수터널과 연결되어 있고 440m의 낙차고를 갖는 펜스탁이 발전소와 연결되어 있다. 현장의 지질 조건은 전형적인 칼데라 호수인 토바호에 의해 지반 침식과 수직방향의 인장균열이 발달하였으며 이로 인해 지반의 초기응력이 이완되었다. 높은 지하수위(최대 수두 200m)를 가진 잘 발달된 수직 절리를 터널이 관통하면서 막대한 양의 지하수가 터널내로 유입되었다. 터널 굴착은 개방형 쉴드 TBM과 버럭반출에는 철로와 기관차를 사용하였다. 터널 내로의 유입수가 터널 바닥면에서 70cm 높이에 다다르고 이는 터널 직경(3.9m)의 17%에 해당하였다. 생산성을 향상하기 위해서 TBM과 버럭반출 차량과 같은 몇 가지의 개선과 수중펌프를 증설하는 방안을 사용하였다. 굴착 중에 만난 지반 조건이 설계보다 상당히 불량하여 RC라이닝에서 지하수 유입, 암반조건, 수압 등에 따라 PC 세그먼트 라이닝 또는 PC 세그먼트 라이닝과 현장타설 RC 라이닝, RC 라이닝, 그리고 강재 라이닝이 적용되었다. 이 PC 세그먼트 라이닝의 도입과 TBM과 다른 장비의 개조 및 개선을 통해서 심각한 지하수 조건 하에서 터널 굴착 공사를 성공적으로 완료하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.418-430
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• 2016

본 연구에서는 지하수로 포화된 채굴공동에 골재 그라우트 기둥 공법의 적용을 위하여 그라우트재에 수중불분리제와 급결재를 혼합한 그라우트 재료에 대한 실험적 연구를 실시하였다. 기둥형성실험을 실시한 결과 혼합골재에는 시멘트밀크와 수중불분리제를 혼합한 그라우트재가 기둥형성에 적합한 것으로 나타났으며, 쇄석골재에는 시멘트몰탈과 수중불분리제를 혼합한 그라우트재와 시멘트밀크와 급결재를 혼합한 그라우트재가 기둥형성에 적합한 것으로 나타났다. 특히 쇄석골재에 시멘트밀크와 급결재를 혼합한 경우는 기둥의 직경이 가장 크고 주입이 밀실하게 되는 것으로 나타나 기둥형성에 가장 적합한 그라우트재와 골재로 판단된다.

• 한국음향학회지
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• 제42권3호
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• pp.233-242
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• 2023

본 논문에서는 선박 수중방사소음 저감을 위하여 질량 분사를 통하여 선박의 저속 운항 조건에서 발생하는 날개 끝 보텍스 캐비테이션 제어에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 3차원 수중익 모형에 대해 질량 분사 위치와 분사량을 조절 할 수 있는 질량 분사 시스템을 제작하였으며, 이를 캐비테이션 터널 내에 설치하고 3차원 수중익으로부터 생성되는 캐비테이션의 강도에 따른 시험을 캐비테이션 제어 실험을 수행하였다. 질량 분사 위치 및 분사량에 따른 캐비테이션의 관찰과 소음 특성을 분석하기 위하여 고속 카메라와 음향 센서를 이용하여 계측하였고, 그 결과 질량 분사에 따라 특정 조건에서 날개 끝 보텍스가 억제되고 특정 주파수 대역의 소음이 저감 되는 것을 확인하였다. 날개 끝 보텍스 제어와 소음 저감 성능에 우수한 분사구 위치가 있음을 확인하였고, 일정 수준 이상의 분사량을 가질때 큰 저감 효과가 있음을 확인하였다. 질량 분사를 이용하여 날개 끝 보텍스의 강도가 약할 때 특정 조건에서 제어가 가능하다는 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권2호
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• pp.200-206
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• 2015

2차원 수중날개의 뒷날에 회전자를 부착한 고양력 발생장치의 성능을 파악하고, 실용화가능성을 살펴보기 위하여 NACA0020형상을 이용하여 모형을 제작하였고 캐비테이션 터널에서 실험을 수행하였다. 양력, 항력, 모멘트의 세 방향의 힘을 계측할 수 있는 가는 막대 형상의 로드셀을 부착하여 유체력을 계측하였으며, 뒷날에 부착된 회전자는 터널 외부에 설치된 DC 서보모터로 회전속도를 제어하였다. 다양한 편향각 조건과 회전자의 회전속도에 따른 체계적인 실험을 통하여 회전자의 효과를 확인하였다. 회전자의 회전속도에 의해 순환제어가 수월하게 조절 가능하다는 점을 실험을 통하여 검증하였으며 회전자의 회전속도에 따라 2배 이상의 양력이 발생함을 확인하였다. 따라서 제안한 양력 장치는 양력조절이 가능한 고양력 발생장치로 충분히 활용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.281-302
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• 2021

철도망 구축이 확대되는 추세 속에 도심지나 한강을 통과하기 위해 TBM 굴착공법 적용사례가 증가하고 있다. 특히, 도심지나 한강하저를 통과하는 경우 불량한 지반 및 지하수조건을 조우하게 되며 안정적인 굴진 및 커터교체(Cutter Head Intervention, CHI)를 위해서 그라우팅을 적용하고 있다. 본 논문에서는 TBM 굴착공법을 적용한 철도 터널 시공 시 적용한 그라우팅에 대하여 소개하고자 한다. 특히, CHI를 위해 그라우팅을 수행한 사례에 대한 소개나 분석이 많지 않은 것으로 판단하여 CHI를 위한 그라우팅 범위산정, 수행결과, 고찰 및 제언(Lessons Learned)을 기술하고자 한다. 그라우팅은 막장안정성을 확보하는 목적이 있으며, 작업위치에 따라 지상(수직)그라우팅과 TBM 장비 내에서 수행하는 갱내 그라우팅으로 나눌 수 있다. 갱내그라우팅을 수행한 결과 공기 및 보강효과 측면에서 지상(수직) 그라우팅에 비해 비효율적이라고 판단되어 지상그라우팅으로 계획을 변경하였다. 한강하저 구간의 경우 슬러지 발생으로 인한 환경오염, 주입재 유실 등이 우려되어 고압분사그라우팅을 적용할 수 없었으며 대안으로 수중불분리 주입재를 적용한 저압그라우팅을 적용하였다. 육상구간은 지상 작업부지를 확보할 수 있어 고압분사그라우팅을 적용하였다. 실제 그라우팅을 수행한 결과를 소개함으로써 향후 쉴드 TBM을 적용한 터널 시공 중 CHI 시 지반조건에 따른 적합한 그라우팅 공법 및 방법을 결정하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권6호
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• pp.541-549
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• 2019

In the present study, we investigated planing forces of supercavitated bodies by using the supercavitation shape produced by the disk type cavitator. The cavity shapes are observed to find the immersion draft and planing angle when the stern of the supercavitated body is partially immersed in the water. To make the planing the angle-of-attack (AOA) of the supercavitated body is varied statically against the main flow and the planing tests are carried out for different body shapes that are changed systematically. The drag, lift and pitch moment acting on the body are measured to understand the relation between the planing force and the immersion draft of the supercavitated body. It is found that the planing force increased in general linearly with the immersion draft ratio and the planing angle is certainly not proportional to the immersion draft ratio.