• 대한조선학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.38-47
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• 1992

본 연구에서는 항만내 파도응답과 항만안에 계류된 선박의 운동응답을 선형포텐셜이론으로 해석하고 모형시험을 수행하여 항만공진문제의 물리적 특성과 항만내 계류된 선박의 운동특성을 밝혔다. 유체영역을 해양과 항만영역으로 나누어 각 영역에서 경계치문제를 독립적으로 푼 다음, 두 영역의 해를 항만입구에서 정합하여 미지수를 구함으로써 선박에 입사하는 항만내 파도응답을 유도하였다. 선박에 작용하는 파기진력을 계산하고 선체운동에 따르는 동유체력을 해석하였다 얻어진 유체력을 이용하여 운동방정식을 풀어 선박의 운동변위를 구하였다. 사각형 항만안에 계류된 선박의 운동응답에 대한 실험을 수행한 결과 계산치와 실험치는 정성적으로 서로 비슷한 경향을 보이나 정량적으로 차이를 보이고 있음을 확인하였다. 여기서는 우선 선체운동중 대칭운동(전후동요-수직동요-종동요)만을 취급하였다. 비대칭운동(좌우동요-횡동요-선수동요)과 실험결과는 다음 기회에 발표할 예정이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.170-179
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• 2019

본 연구에서는 에너지 밀도가 낮은 해역내의 파랑에너지를 증폭시키기 위한 'Y'자 수로형 공명구조물내 파도응답 특성을 살펴보았다. 수로형 공명구조물은 긴 수로와 수로 입구에 유도판(wave guider)을 설치한 형태이다. 입사파의 주기가 공명구조물내 유체의 고유주기와 일치하면 공진이 발생하여 내부유체는 정지파 형태로 크게 증폭한다. 수로내의 파도응답을 해석하기 위하여 정합점근전개법과 경계요소법을 이용하였다. 계산결과는 제주대학교 2차원 조파수조에서 수행된 실험결과와 비교하였고 일치함을 확인하였다. 파랑유도판은 입사파의 주기에 따라 최적의 길이와 설치각도가 존재하며 특히, 공진주기에서 벗어난 주기 대역에서 증폭비를 높이는데 효과적이었다. 수로형 공명구조물내 내부유체의 공진으로 최대파고가 형성되는 파복(anti-node) 위치에 점흡수식 파력발전장치를 위치시킨다면 효과적으로 파랑에너지를 추출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양공학회지
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• 제11권3호
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• pp.116-123
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• 1997

세계적으로 수요가 증대하고 있는 고속선의 설계시 승선감 또는 내항성은 필수적으로 고려되어야 하는 중요요소이다. 고속선은 필연적으로 과도한 운동을 동반하며 그로 인해 승객들은 극심한 멀미와 구토 등 불쾌한 승선감을 경험하게 된다. 근래에 항공 및 육상 교통수단들의 고급화에 따라 해양 운항선사들도 선박품질의 고급화와 괘적한 승선감 확보에 비상한 관심을 보이며 승객 유치 및 승선률 제고를 도모하고 있다. 본 논문은 고속쌍동선에 대한 내항성능을 추정하고 그 해석결과를 실험과 비교하였다. 상하동요 및 종동요 간의 선형 연성 운동방정식을 사용하였고, 규칙파에 대한 상하동요의 응답특성 곡선을 구하였다. 또한 불규칙파에 대한 운동응답을 추정하기 위하여 ITTC파도 스펙트럼을 적용하였으며, 본 고속쌍동선의 운동성능에 미치는 선수 및 선수각의 영향을 고찰하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1986년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국과학기술대학, 충남; 17-18 Oct. 1986
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• pp.503-505
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• 1986

주어진 제어대상 모델에 대하여 제어기를 구성하여 실제로 적용하는 경우 모델의 불일치, 모델링에서 고려하지 않은 외란(disturbance), 측정잡음등에 의하여 성능이 설계시와 달라진다. 실제적용에서도 성능을 계속 유지하기 위하여 제어기는 안정성, 계수변화(parameter variation)에 대한 강인성(robustness), 외란상쇄(disturbance rejection) 및 측정잡음에 둔감함등의 특성을 가져야 한다. 귀환(feedback)을 사용하여 제어기를 구성하는 경우 위의 모든 조건을 만족 시킬 수 없으므로 제어목적에 따라 적당한 조건을 선정하여 중요한 특성을 주로 갖게 한다. 본 논문에서는 쌍동선(small waterplane area twin hull ship-SWATHS)에 대하여 PID, LQ, LQG 제어기를 구성하여 안정성, 계수 변화에 대한 강인성, 외란 상쇄 및 측정잡음의 영향을 비교하였다. 쌍동선의 경우 다른 단동선(mono hull ship)에 비하여 접수면(waterplane)이 적으므로 무게증변을 흡수할 수 있는 복원력이 약하여 적은 외력에도 상하동요(heave)와 종동요(pitch)가 심하게 일어난다. 이러한 동요를 줄이는 것이 쌍동선의 제어목적이다. 본 연구에서는 먼저 선형화된 수직축 운동방정식을 이용하여 선체운동의 모델을 구했으며 중첩의 원리(super-position theorem)에 의하여 주파수 응답의 합으로 파도입력을 모델링 하였으며 제어를 위하여 필요한 측정치는 IMU(Inertial Measurement Unit)에서 제공된다고 가정하였다. 쌍동선의 동요의 원인은 파도, 바람, 조류 등이 있으나 파도에 의한 영향이 가장 크므로 본 논문에서는 파도에 의한 영향만을 고려하였다. 파도는 쌍동선에 외란으로 작용하며 측정할 수 없는 양이므로 PID, LQ 제어에서는 제어모델에 포함되지 않지만 LQG 제어에서는 제어모델에 포함된다. LQG 제어의 경우 제어모델에 파도를 백색잡음으로 가정하고 제어기를 구성한 것 (LQG1)과 2차의 쉐이핑필터(shaping filter)를 사용하여 구성한 것(LQG2)으로 나누었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.183-192
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• 2004

본 논문에서는 수직으로 시추된 해양 파일에 대한 새로운 동적 해석절차가 제안되고 전형적 설계문제에 의하여 검증된다. 해수에 잠긴 파일의 구조는 물론 해양파도와 조류에 의한 힘도 유한요소법에 의해서 정식화되고 모델링된다. 유한요소 방정식에 적합한 파력을 구하기 위해서 여러 가지 파도이론 가운데서도 Airy의 파도이론이 시험되고 선정되었다. 조류의 후방와류에 기인한 횡방향 양력은 Strouhal 진동수와 적절한 양력계수를 가진 간단한 조화함수에 기초한다 파일에 대한 고유진동수 해석과 주파수 응답해석은 정식화 결과를 NASTRAN에 입력하여 계산되었다. 여기서 제안된 절차에 의해 얻어진 동적 변위와 응력의 결과는 기본설계해석 단계로서 해양파일의 파력과 조류 양력에 의한 동적거동을 구할 수 있으며 설계에 응용될 수 있음을 보여준다

• 대한조선학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.87-93
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• 1993

본 논문에서는 항만안에 계류된 선박의 비대칭 운동응답(Sway-Yaw)을 취급하였으며, 사각형 모형항만안에 계류된 선박의 운동을 계측하여 항만내 선박의 운동특성을 밝혔다. 해석해는 유체영역을 해양과 항만영역 그러고 선체주위영역으로 나누어 각 영역에서 경계치문제를 독립적으로 푼 다음, 인접한 영역의 해와 정합하여 미지수를 구하는 정합점근전개법을 사용하였다. 계산치와 실험치는 정성적으로 서로 비슷한 경향을 보이고 있으나, 정량적으로 차이가 있음을 확인하였다. 이는 수식전개 과정중에서 고려하지 않은 점성의 영향과 비선형성 그리고 경계벽에서 파의 부분반사에 기인하였으리라 추정된다.

• 수산해양기술연구
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• 제36권1호
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• pp.33-44
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• 2000

본 연구에서는 파랑 중 어선의 동력학적 특성에 대한 분석이 이루어 졌다. 대상 선형으로 택한 어선은 8톤급 소형어선과 89톤급 중형 어선이었고, 각각의 선형에 대한 규칙파중에서의 운동응답이 해석되었으며, 불규칙파에서의 운동응답이 해석되었다. 실제 해상상태와 마찬가지인 불규칙파에서의 운동응답은 확률적으로 해석되었는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 선형운동인 heave는 유의 파고가 커짐에 따라 거의 선형적으로 커지고, 각도운동인 roll, pitch와 가속도는 유의파고의 제곱근에 비례하는 결과를 보인다. pitch, 가속도는 파향 180도에서 가장 크게 나타났으며, roll은 파향 90도에서 가장 크게 나타나고, heave는 파향과는 관계가 적다. 2. heave는 어선의 크기와는 무관한 운동응답을 보이고 있고, roll, pitch, 가속도는 크기가 작은 어선의 경우 같은 파도에서 그 크기가 상대적으로 많이 커진다. 8톤급 어선에서는 유의파고 1 m 이전에서 급격히 roll, pitch, 가속도가 커지고, 89톤급 어선에서는 변화율이 훨씬 둔감하다. 3. 가속도는 선수에서의 가속도가 가장 크게 나타났다. 그 값은 선체중앙 가속도의 약 2배이다. 파향 180도에서 유의값으로 ${\pm}0.5g$의 선수가속도를 받는 유의 파고는 8톤급 어선의 경우 약 0.7 m, 89톤급 어선의 경우 약 1.5m 정도이다. 이 경우 파도를 약 1,000번정도 만나면(시간으로 환산하여 약 2시간 정도) 확률적으로 가속도의 최대값이 $\pm$1g를 넘어간다. 4. 파향 90도에서의 roll은, 8톤급 어선의 경우 유의파고 1m에서 RMS값으로 약 5도가 되어, 유의값으로 $\pm$10도의 roll 운동이 발생한다. 이것은 소형어선의 roll 공진주파수가 높아 상대적으로 작은 파고의 파도에 의해서 공진에 걸릴 확률이 높기 때문에 발생한 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 파랑중 어선의 안전대책을 체계적으로 수립하는 데에 이용될 수 있다. 또한 앞으로 동력학적인 안정성해석에 이 결과가 이용되어, 파랑중 어선의 브로우칭현상 및 전복현상에 대한 해석이 이루어져야 하겠다.

• 기계저널
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• 제16권4호
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• pp.12-18
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• 1976

기계 및 구조물들이 등진폭하중만을 받는 경우는 극히 드물어서 대부분이 진폭과 주파수가 불규 칙하게 변하는 하중을 받는다. 실하중이력이 불규칙(random)한 모양을 갖는 것은 비행기, 자동차, 선박 등의 많은 기구물들이 공기의 터블런스, 거치론 도로표면 및 대양의 파도와 같이 random한 주위환경에 접하기 때문이다. 이 random한 환경과 구조물의 탄성성질들로 인해서 구조물로부터 측정된 하중응답신호들(응신율,변위 혹은 가속도)은 건폭과 주파수가 random하게 변하는 특정한 형태의 파형을 갖는다. 현금 우리나라에 이 방면의 연구가 활발하지 못하여 complex load history가 피로에 미치는 영향과 이에 관련된 피로시험들을 간략히 소개한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.26-32
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• 2001

본 논문은 고정식 방파제를 포함한 초대형 부유식 해상공항의 파도 중에서 유탄성 응답을 계산하는 방법을 제시하였다. 방파제 효과를 고려한 방사문제와 산란문제를 해석하기 위하여 소오스-다이폴 분포법을 사용하였고, 구조물의 응답은 자유-자유 보의 고유 모드함수에 의한 모드 해석법을 사용하여 계산하였다. 계산 모델로 길이가 1000m의 해상공항 구조물을 도입하였고, 방파제의 효과를 살펴보기 위해 입사파의 주기, 강성, 방파제와 해상공항 사이의 간격을 변화시키면서 수직 응답 및 모우멘트 등을 계산하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.10-18
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• 2001

초대형 해상 공항은 길이나 폭이 수 킬로미터인 거대 구조물이며, 해상에 계류된 해상공항의 설계에 있어 파도에 의한 1차항 파강제력과 2차항 파강제력은 반드시 고려하여야 한다. 본 논문에서 파중에서 돌핀계류된 해상공항에 대한 운동응답의 시간영역해석이 제시된다. 운동방정식에서 동유체력 계수와 파도에 의한 힘은 주파수 영역의 3차원 패널 방법으로부터 계산되며, 동시에 돌핀계류계에 대한 계류력과 수평방향의 표류력이 본 계산에서 얻어진다. 본 논문의 계산 예로 일본에서 실증실험을 수행한 phase I 해상공항에 대해 불규칙파 중에서 시간영역 해석이 제시된다.