• 한국해양공학회지
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• 제32권3호
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• pp.177-183
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• 2018

This study simulated ice load and the motion response of a moored semi-submersible rig in pack-ice conditions using a finite element method. Ice flows of random size and shape were modeled, and interactions for ice-sea, ice-structure, ice-ice were simulated using a simplified method. Parameters for the simplified method such as drag force coefficient and the pressure-penetration relation were obtained based on the result of detailed analysis using the coupled Eulerian-Lagrangian method. The mooring lines were modeled by spring elements based on their stiffness. As a result of the simulation over 1,400 seconds, the force and motion response of the rig were obtained and validated using discrete elements and compared with the results found by the Krylov State Research Centre.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권3호
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• pp.217-230
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• 2019

In this study, a fatigue damage estimation for an ice-going vessel navigating through broken ice fields was carried out. A numerical model to simulate the interaction between ice and structure developed using the finite element method was introduced. Time series of stresses calculated by the proposed model and the corresponding fatigue analysis results are presented. The numerical model enables the long time analysis through an efficient interaction model, the application of the periodic media analysis and the convolution integral, and it allows the stress time history to be extracted directly using the finite element method. To describe the probability distribution of stress amplitudes, the 2-parameter Weibull model was applied to the calculated stress time history, and the fatigue damage was calculated using the Palmgren-Miner rule. Finally, the fatigue damage considering the ice conditions of the Baltic Sea was calculated using the proposed method and LR method, and the results were compared to each other.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권3호
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• pp.231-241
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• 2019

In this study, a simplified analysis method was developed to evaluate the fatigue damage of an ice-going ship under broken ice condition. The global ice load, which is essentially calculated at the design stage of the Arctic vessel, and the hull form information were used to estimate the local ice load acting on the outer-shell of the ship. The local ice load was applied to the finite element analysis model, and the Weibull parameters for the target fatigue point were derived. Finally, fatigue damage was evaluated by applying the S-N curve and the Palmgren-Miner rule. For the verification of the proposed method, numerical analyses using direct approach were performed for the same conditions. A numerical model that implements the interaction between ice and structure was introduced to verify the local ice load and the stress calculated from the proposed method. Finally, the fatigue analyses of the Baltic Sea for actual ice conditions were performed, and the results of the proposed method, the method using numerical analysis, and the LR method were compared.

• 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.

• 대한원격탐사학회지
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• 제27권5호
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• pp.535-542
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• 2011

본 연구에서는 서남극 Canisteo 반도와 그 주변 지역이 촬영된 2쌍의 ERS-1/2 tandem pair에 4-pass DInSAR 기법을 적용하여 표면 변위도를 생성하였고, 빙하와 해빙의 표면 변위를 해석하였다. 표면 변위도에서 빙하는 매우 빠른 움직임을 나타냈으며 인접해 있는 정착빙을 밀어내어 정착빙 표면에서는 빙하와 같은 방향의 변위가 관찰되었다. Cosgrove 빙붕도 큰 변위를 나타냈으며, 인접해 있는 정착빙을 밀어내는 것이 관찰되었다. 일부 해빙은 정착빙과 반대 방향의 움직임을 보였다. 이는 해빙이 해류에 영향을 받는 유빙이기 때문이며, 이로부터 정착빙과 유빙의 경계를 확인할 수 있었다. 빙붕과 빙상의 표면은 SAR영상에서 유사한 밝기를 보이며, 간섭도에서도 비슷한 정도의 간섭띠 변화율을 나타내 두 빙체를 쉽게 구분 할 수 없었다. 그러나 움직임이 큰 빙붕과 변위가 거의 없이 안정적인 빙상의 경계를 절대위상복원 후 생성한 변위도를 통해서 쉽게 확인할 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제57권2호
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• pp.88-95
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• 2020

There have been many attempts to predict resistance of vessels in ice floe environment, but they mostly have both strong and weak points at the same time; for instance, simplified formulas are very fast but less flexible to types of ship and ice conditions and other numerical techniques need high computing cost for increased accuracy. A new numerical simulation technique of combining explicit finite element analysis code with a user-subroutine to control real-time forces acting on ice floes was proposed, thereby it was possible to predict ship-to-ice floe resistance with higher convenience and accuracy than other proposed approaches. The basic theory on how real-time hydrostatic and hydrodynamic forces acting on ice floes could be generated using user-subroutine was explained. The heave motion of a single ice floe was simulated using the user-subroutine and the motion amplitudes and periods were almost consistent with analytic values. Towing tests of an icebreaker model ship were simulated using explicit finite element analyses with the user-subroutine. The ice-induced resistance obtained from the towing experiments and simulations showed significant differences. Intentional increase of the drag coefficient to increase the contact duration between the ice floes and rigid model ship leaded the total resistance to be substantially consistent between the model tests and numerical simulations.

• 대한원격탐사학회지
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• 제23권6호
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• pp.507-520
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• 2007

인공위성 수동 마이크로파(passive microwave, PM) 센서는 1970년대부터 극지 해빙의 면적비(sea ice concentration, SIC)와 표면 온도(ice temperature), 적설 두께(snow depth) 등을 관찰하고 있다. 특히 SIC는 기후 및 환경 변화 관찰을 위한 1차 요소로 고려되는 등 다양한 연구 분야에서 중요한 역할을 하기 때문에 PM SIC의 지속적인 검증과 보정이 필요하다. 본 연구에서는 2005년 7-8월 북극해의 가장 자리를 촬영한 KOMPSAT-1 EOC 영상으로부터 SIC를 계산하였고, 이를 NASA Team(NT) 알고리즘으로 계산된 SSM/I SIC와 비교하였다. EOC와 SSM/I NT SIC는 서로 다른 해상도와 관측 시각을 가지며 북극의 여름철 해빙 분포지역의 가장자리에서 해빙의 시공간적인 변화가 크기 때문에, 해빙의 유형을 고려하지 않았을 경우 0.574의 낮은 상관성을 보였다. 해빙의 유형에 따른 SSM/I NT SIC를 검증하기 위하여 EOC 영상으로부터 정착빙, 부빙, 유빙으로 해빙 형태를 분류하였고, 각 유형 별로 EOC와 SSM/I NT SIC를 비교하였다. 정착빙의 면적비는 EOC와 SSM/I NT SIC 사이에서 평균 오차가 0.38%로 매우 유사한 값을 나타냈다. 이는 정착빙의 시공간적인 변화가 작기 때문이며, 표면에 쌓인 눈은 건조한 상태일 것으로 추정되었다. 부빙의 경우 NT 알고리즘에서 면적비가 과소평가되는 빙맥(ice ridge)과 new ice가 많이 관찰되었으며, 이로 인해 SSM/I NT SIC는 EOC보다 평균 19.63%작은 값을 나타냈다. 유빙 지역에서 SSM/I NT SIC는 EOC보다 평균 20.17% 큰 값을 가진다. 유빙은 부빙의 가장자리와 가까운 지역에 위치하기 때문에 SSM/I의 넓은 IFOV 내에 비교적 높은 SIC를 가지는 부빙이 포함되어 오차를 일으킬 수 있다. 또한 유빙표면에 쌓인 수분 함량이 높은 눈의 영향으로 SSM/I NT SIC가 과대 측정되었을 것으로 사료된다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.190-195
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• 2009

서남극 빙상의 감소 속도는 급격히 가속화되고 있으며, 전 지구적 해수면 상승과 기후변화 예측을 위해 이 지역에 대한 지속적인 관찰이 요구되고 있다. 본 연구에서는 서남극 Canisteo 반도와 주변 지역이 촬영된 2쌍의 ERS-1/2 tandem pair에 4-pass 위상차분간섭기법을 적용하여 위상차분간섭도를 생성하였고, 빙하와 해빙, 그리고 빙붕의 표면 변화를 관찰하였다. 위상차분간섭도에서 센서 방향으로의 변위를 추출한 결과 해안 빙하와 그에 인접한 정착빙은 같은 방향의 움직임을 나타냈다. 특히 빙하와 맞닿은 부분의 정착빙은 그 움직임이 다른 부분에 비해 컸는데, 이는 빙하의 하강 및 유실이 해빙에 영향을 끼치는 것으로 판단된다. 정착빙의 가장자리에 위치한 해빙은 해류의 영향에 기인하는 움직임을 보였으며, 이 해빙의 유형이 부빙 또는 유빙임을 알 수 있었다. 반도 양옆에 위치한 빙붕은 모두 센서 방향으로의 움직임을 보였으나 그 크기에서 차이를 나타냈다. 빙붕의 표면에서는 원형의 국부적 함몰이 다수 관찰되었는데, 이는 남극저층수의 적은 유입으로 인해 형성된 melt pond로 추정된다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2012년도 전기공동학술대회 논문집
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• pp.183-183
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• 2012

As as result of development of new voyage route, especially Baltic seas, it is necessary for the design to meet ice class requirements as vessels continue to increase in this route. For this reason Finish-Swedish ice class has recently amended a regulation on the propulsion shafting design and engine output required for the ships which will be navigable in the brash ice channels broken by ice-breakers in Baltic seas. Therefore, this study shows the appropriate calculation methods for the design of engine output and propulsion shafting system based on ice class requirements.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.175-176
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• 2018

여름철 북극 해빙 면적의 감소 추세로 빙해선박의 북극항로 통항회수가 증가하고 있어 선박의 안전 항해를 위한 기술 개발에 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 선박해양플랜트연구소에서 개발 중인 KRISO Arctic Safe Routing System(KARS)의 개념과 함께 핵심 모듈 중 하나인 빙저항 추진 성능 DB 개발 과정을 소개하였다. 우선 빙해수조에서 다양한 빙상환경(평탄빙, 유빙, 빙맥 등)에 따른 선박의 빙성능 평가 시험을 수행한 후 대상선박의 기본적인 빙성능을 도출하였고 빙성능 추정 S/W의 해석결과와 비교 검증을 수행하여 다양한 환경 변수를 고려한 빙저항 추진 성능 DB를 생성하였다. 아울러, 생성된 DB의 검증을 위해 2017년 8월 쇄빙연구선 아라온의 빙해역 실선시험 동안 계측된 결과와 비교 분석하여 정확도를 분석하였고 KARS의 개선 사항 및 향후 활용 가능성을 고찰하였다.