• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2018년도 공동국제학술발표회
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• pp.16-16
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• 2018

2017년 겨울, 기록적인 한파로 인해 바다가 얼면서 인천 앞바다로 유빙이 유입되었다. 2013년 해상에서 유빙이 발견된 이후 약 5년만에 다시 유빙이 등장한 것이다. 중부청 소속 항공단 순찰결과에 따르면, 2018년 1월 12일 인천대교 인근 해상에서 최초로 발견된 이후 강화 연안, 영종도 북단 등 해상에서 광범위하고 불규칙한 형태로 유빙이 분포되어 있는 것으로 나타났다. 유빙의 문제점은 해상에서 선박의 안전운항을 저해하고 경비함정의 안전에 지장을 초래하며 기름 유출 시, 유출유의 거동 특성이 달라져 일반적인 방제방법의 적용이 곤란한 점이다. 이에 따라 해상에서의 해양오염사고 대응방안 마련을 위해 저온 및 유빙 유입 해상에서 유출유의 거동 특성을 알아보았다. 구분인자를 극한의 추위(Extreme Cold), 유빙(Pack Ice), 정착빙(Fast Ice) 3가지로 분류하여 기름의 성상변화 및 시사점을 살펴보고, 유출된 기름의 효율적 방제를 크게 3가지로 분류(기계적 봉쇄 및 회수, 화학적 분산제의 사용, 현장소각)하였다. 일반적인 방제장비를 저온 및 얼음분포 해상에서 사용 시 슬러시화 된 얼음으로 인해 유출유 회수가 어렵고, 동결온도에서 장비가 오작동할 우려가 있다. 이미 북유럽 국가에서는 극한의 추위와 얼음분포 해상에 특화된 방제장비를 도입하여 해양오염대비 대응을 하고 있다. 2003년 3월 발틱해에서 불법적으로 유출한 선저폐수를 특화 장비는 brush bucket 유회수기 이용 방제조치한 사례가 있으며, 2006년 5월 같은 장소에서 선박 침몰로 인한 기름 유출이 발생했을때도 brush bucket 유회수기 이용 방제조치를 하였다. 국내에도 이상 기후로 인해 기록적인 한파가 지속되면서 북극에서나 볼 법한 유빙들이 발견되고, 해양오염사고는 언제 어디서나 발생할 수 있으므로, 해양오염방제의 임무를 맡고 있는 국가기관으로써 특수한 환경까지도 고려하여 대응방안을 마련할 필요가 있다. 해양오염이 재난으로 인식되고 있는 상황에서, 그리고 지구온난화로 인한 이상기후변화가 지속되는 상황에서 겨울철 유빙 유입은 점점 더 많아질 수 있다. 본 연구에서는 자료나 방제경험이 부족하므로 일찌감치 북극항로 개발로 앞선 방제기술과 경험을 가지고 있는 북극이사회를 벤치마킹하여 관할 해역 특성에 맞는 대응방안을 고찰해 본다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.551-560
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• 2020

최근 해상풍력발전기 시장은 에너지 수요 증가, 화석 연료 기반 발전에 대한 의존도 감소와 환경 규제로 인해 향후 5년 내에 빠른 성장이 예상된다. 이러한 상황에 따라서 전 세계적으로 풍력 발전을 가속화하고 있으며, 해상풍력으로 진입하려는 시도가 많아지고 있다. 노르웨이 해상 안전 관리처(PSA: Petroleum Safety Authority)는 운영하는 동안 충돌사고에 대한 충돌에너지가 35 MJ을 견딜 수 있는 안전설계 기준을 요구하고 있다. 따라서 본 연구에서는 북해 해상풍력발전기 설치 단지에 투입되는 해상풍력발전기 설치 선박(WTIV)의 레그 (Leg)와 선박충돌 사고에 대하여 발생 가능한 충돌시나리오에 대해서 비선형 소성붕괴 거동 결과를 바탕으로 레그의 충돌강도평가법을 분석하였다. 분석된 결과로 현재 설계된 기존 선박을 기준으로 요구치인 35 MJ을 만족을 위해서는 200 % 이상의 단면계수 증가가 필요하고, 이는 현실적인 레그 설계에서는 불가능한 조건으로 판단됐다. 또한, 합리적인 충돌시나리오를 기반으로 한 충돌에너지 기준의 제정이 필요하다.

• 한국항해항만학회지
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• 제47권6호
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• pp.367-375
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• 2023

본 연구에서는 국내 연안 해역 환경에서의 해상교통관제 서비스에 기여할 수 있는 항적 간 거리 척도를 개발하였다. 새로운 항적간 거리 척도는 전통적으로 위치 시계열 간의 유사도를 측정하는 데 활용되는 하우스도르프 거리(hausdorff distance)와 두 항적 간의 대지속력(Speed Over Ground, SOG)의 평균 간의 차이, 그리고 대지침로(Course Over Ground)의 분산 간의 차이를 가중합하여 설계되었다. 새로운 척도의 유효성을 검증하기 위하여 실제 AIS 항적 데이터와 병합 군집화 알고리즘을 활용한 기존 항적 간 거리 척도와의 비교 분석이 수행되었으며, 새로운 거리 척도를 활용한 항적 군집화 결과가 하우스도르프 거리(hausdorff distance), 그리고 다이내믹 타임 워핑 거리(Dynamic Time Warping distance) 등 기존 척도에 비해 항적 간 지리적 거리나 대지속도 및 대지침로 등 선박 거동 특성의 분포를 비슷하거나 그 이상의 수준으로 정교하게 반영하고 있음을 데이터 시각화로써 확인하였다. 정량적으로는 Davies-Bouldin 지표를 기준으로, 군집화 결과가 더욱 우수하거나 약간 낮은 수준을 기록한 한편, 거리 계산 효율성에서는 특히 우수함을 실증하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.163-163
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• 2016

아연계 도금 강판은 우수한 내식성을 가지며 특히 아연의 희생방식기구에 의해 철의 부식을 억제하므로 선박, 건축자재, 전자기기 및 자동차 등 다양한 분야에서 그 수요와 사용범위가 증가하고 있다. 또한 도금 조성비 변화 및 다양한 표면처리 방법을 통해 가혹한 환경에서의 우수한 내식성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 갈바륨(Galvalume)은 55%의 알루미늄(Al)과 45%의 아연(Zn)으로 되어 있으며, 아연의 장점인 희생방식성과 내알카리성, 알루미늄의 장점인 내구성과 내열성, 내산성을 이상적으로 결합시킨 알루미늄(Al)-아연(Zn) 고내식 합금용융도금강판이다. 본 연구에서는 갈바륨 소재를 여러 산업현장에서 강관 형태로 사용할 경우의 내식성을 파악하기 위해 갈바륨 강관과 기존에 사용되고 있는 용융도금재인 용융아연도금 강관을 비교하며 실험을 진행하였다. 냉간압연강관에 용융아연도금 약 $25{\mu}m$, 갈바륨 약 $20{\mu}m$ 두께로 제작된 강관을 사용하였으며 제작된 도금층 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고, XRD 분석을 통해 결정 구조를 확인하였다. 또한 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 자연침지 시험 및 3% NaCl 용액 중 전기화학적 양극분극 시험을 진행하여 평가하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 용융아연도금의 경우 단면에서는 90시간, 표면에서는 260시간 경과 후 적청이 발생하였다. 반면, 갈바륨의 경우에는 단면에서 210시간 경과 후에 적청이 발생하였고, 표면의 경우에는 900시간 이상에서도 적청이 발생하지 않았다. 이 결과를 통해 용융아연도금에 비해 갈바륨 도금의 내식성이 단면에서는 3배, 표면에서는 4~5배 이상 향상된 것으로 확인되었다. 또한 3% NaCl 용액 중 자연침지 시험 결과 용융아연도금 강관 표면은 24시간 경과 후 열화부를 중심으로 흑변하는 것을 확인할 수 있었으나 갈바륨의 경우에는 900시간 이상 실험이 진행되는 동안 No Scribe 및 Scribe 시편 모두 외관상 변화가 거의 없었다. 단면의 경우, 용융아연도금 시편은 900시간 이상 실험이 진행되는 동안 외관상 변화가 없었으며, 갈바륨 시편의 경우 300시간 경과 하면서 흰색의 아연 부식생성물이 나타났으나 900시간 이후로도 적청은 발생하지 않았다. 자연전위 측정결과 용융아연도금 및 갈바륨 시편 모두 유사한 전위거동을 나타냈지만 단면의 경우 갈바륨 시편이 용융아연도금에 비해 안정적인 거동을 보였다. 3% NaCl 용액 중 전기화학적 양극 분극 시험 결과 용융아연도금이 갈바륨에 비해 귀한 방향의 부식 전위 값을 나타냈으며, 부식 전류밀도도 용융아연도금이 갈바륨에 비해 더 높은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 염수분무시험, 자연침지시험 및 전기화학적 양극분극시험을 통해 종합적으로 분석-고찰하여 보면, 그 부식이 진행되는 과정은 융융아연도금과 달리 갈바륨 도금의 경우가 다단계적인 부식 과정을 거치면서 우수한 내식 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 즉, 갈바륨 도금은 그 도금 막에 분포된 합금상 원소 성분들이 상호 갈바닉(Galvanic) 작용하며 형성된 부식생성물이 수평적으로 자체 차단(Barrier) 역할을 하는 과정과 부분적 부식-회복 과정을 거치면서 다단계적으로 부식속도를 감소시키게 된다는 것을 확인 할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.437-444
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• 2020

본 논문에서는 불규칙 선수파랑 조건에서 선박계류시스템의 전후동요를 억제하는 연구를 수행하였다. 두점식 계류시스템은 비선형복원력의 특성으로 인하여 규칙파 조건에서도 강한 비선형 응답 특성을 보인다. 종방향 불규칙 장파가 외란으로 선박계류시스템에 작용하게 되면 규칙파 외력이 입사하는 경우보다 변위와 속도에서 더욱 복잡한 비선형 거동이 발생한다. 계의 종동요 변위와 속도를 동시에 억제하기 위하여 슬라이딩모드 제어법(SMC)을 적용하였다. SMC는 매개변수의 불확실성 및 외란에 대한 강인성을 갖는 폐루프 시스템을 제공하지만, 채터링은 이 제어법을 사용할 때 큰 단점이 된다. 본 연구에서는 준 슬라이딩모드의 시그모이드 함수를 이용하여 불규칙 해양파의 외란 조건에서 채터링을 줄이고. 수렴의 정확성에 도달하는 목표를 달성하였다. 제어법의 유효성은 수치시뮬레이션을 통해 증명하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제1권2호
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• pp.82-95
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• 1998

이 논문에서는 LS/DYNA3D를 이용하여 다음과 같은 2가지 수치 시뮬레이션을 수행한다: 첫 번째 시뮬레이션은 310,000 DWT 이중선체 VLCC (피충돌선)과 35,000 및 105,000 DWT의 2척의 유조선(충돌선)들과의 충돌에 관한 경우로서, 충돌선들은 VLCC의 중심선에 직각으로 중앙부에 충돌하는 것으로 가정한다. 두 번째는 40,000 DWT급의 재래식과 개량식 이중선체 유조선의 선저구조의 2가지 모델, CONV/PD328과 ADH/PD328에 대한 좌초에 관한 시뮬레이션이다. 이 연구의 전체적인 목적은 이중선체 유조선의 선측 및 선저구조에 충돌 및 좌초가 각각 발생하는 동안에 이중선체의 내판이 찢어지기 시작하고 운동에너지가 소산되면서 선체가 정지되는 등의 구조적인 파손 및 흡수에너지의 역학적인 거동을 이해하는 것이다. 이러한 수치 시뮬레이션을 통하여 충돌 및 좌초시의 손상 정도를 쉽게 추정할 수 있을 것이고 유조선의 설계 시 안전도의 개선에 이바지할 수 있게 할 것이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1024-1029
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• 2012

DME는 천연가스로부터 합성할 수 있는 대량의 미래 에너지원으로 한국가스공사는 이의 국내 공급을 위해 해외 자원 확보와 함께 해양에서 생산과 저장을 할 수 있는 FPSO의 건조를 추진하고 있다. 본 논문은 저장탱크 내부에서의 DME의 거동을 분석하여 제시함으로써 관련 기술자의 설계나 DME운영에 도움이 되고자 하였다. DME 증발량과 압력변화의 해석결과는 DME탱크 내 액체의 저장량이 증가할수록 증가하였다. 만선인 98%의 충전에서는 저장압력이 급격히 상승하게 되므로 하루 이상 장기간 저장하여야 할 경우는 만선저장을 피하는 것이 바람직하다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.519-527
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• 2002

쉘 구조물은 지붕 구조물, 굴뚝 구조물, 압력구조물, 선박구조물, 항공구조물 등에 널리 사용되는 구조물이다. 본 논문은 전단변형 효과를 고려한 비등방성 복합성층 원뿔형 쉘의 자유진동에 관하여 연구하였다. 복합재료는 2개 또는 이상의 재료들로 구성되어 구조적인 효율성을 증진시키도록 구성된 재료이다. 이러한 복합재료로 구성된 구조물의 거동은 매우 복잡하기 때문에 해석해를 구하기가 거의 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복합재료로 구성된 원뿔형 쉘의 자유진동을 해결하는데 유한차분법을 사용하였다. 중심각, 정점각 및 다른 기하학적 파라미터의 진동에 대한 효과를 연구하였고, 진동모드 형상을 예시함으로서 진동모드에 관한 물리적 및 공학적인 이해를 증진시키고자 하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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• pp.433-438
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• 2006

새로운 항만을 개발하는 과정에서 가장 중요시 되는 것은 항로 및 접근수로에서 선박의 안전한 통항을 위한 최저 수심이다. 국제적으로 선박의 대형화 추세에 맞추어 기존에 건설되고 있는 항만들도 설계변경을 통한 최저수심을 증가하게 되었다. 설계시 고려한 준설토이상의 토사가 빈번해졌고 이 또한 처리할 내륙측 부지가 부족하게 되어 결국 외해 투기지역에 배출하게 된다. 본 연구에서는 보산신항만 항로중심에 따른 준설토의 해양투기와 관련하여 대상해역에서의 투기가 이루어지는 시점 전후로 현장관측을 통하여 유동 및 수질을 분석하고 해양 투기지역에서 배출된 준설토가 대상해역에서 어떻게 거동하는지를 수치실험에서 검증자료로 활용하였다. 확산에 관한 실험은 고형물질에 대해서 수행하였으며, 대상해역의 특성상 초기희석 및 침강이 빠른 순간에 진행되어 인접해역에서 유의할 만한 해양환경에 영향은 미치지 않는 것으로 파악되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제12권1호
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• pp.67-74
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• 2006

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것은 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀 더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작용할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀 더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 작은 수압이 작용하게 된다. 본 연구에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태 설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 2차좌굴 거동의 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)으로 분석하였다.