• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.146-154
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• 2023

본 연구에서는 서해안 해상기상타워 2기에서 관측된 수면변동자료를 이용하여 해양특성을 구분하는 주요 인자인 첨두주기 T_p와 평균주기 T₀₂와 T_{m-1, 0}를 산정하고 이상자료의 비율, 상관관계 분석 및 최적 확률밀도함수를 추정하였다. 산정된 대표주기 중 첨두주기의 경우, 이상 자료의 비율은 각각의 지점에서 5.73 %, 0.67 %로 나타났으며, T₀₂는 4.35%, 0.01%, T_{m-1, 0}는 2.82%, 0.03%로 나타났다. 한편, T₀₂와 T_p 사이의 관계를 분석한 결과 각 지점별로 0.53, 0.63의 관계로 산정됐으며, T_{m-1, 0}와 T_p의 관계는 각각 1.15, 1.32로 나타났다. T₀₂와 T_{m-1, 0}는 서로 1.18, 1.22의 관계를 보이고 있었다. 산정된 대표주기의 최적 확률밀도함수를 추정한 결과, T_p는 각각의 지점에서 'Lognormal', 'Normal' 분포를 따르고 있었으며, T₀₂는 'Gamma', 'Normal' 분포, T_{m-1, 0}는 각각 'Log-normal', 'Normal' 분포가 우세한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 서해안을 대상으로 수행되는 파랑 분석에 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권1호
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• pp.7-17
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• 2016

본 연구에서는 대형 부유식 파력-해상풍력 복합발전 구조물의 극한환경 운동 성능에 관한 실험적 연구를 다루고 있다. 대형 부유식 복합발전 구조물에 대한 운동 성능을 평가하기 위하여 1/50 축척비의 모형을 제작하였다. 그리고 설계된 계류선의 사양에 부합하는 계류선 모형을 제작하였고 자유감쇠시험 및 static pull-out 시험을 통하여 검증하였다. 주어진 구조물의 수심을 만족하기 위하여 계류선 테이블을 도입하고 환경조건에 계류판에 따른 환경조건을 확인하였다. 모형시험에서 규칙파 중 운동응답을 확인하고 파랑, 조류, 바람의 복합환경 하중을 적용하여 극한환경 운동성능을 해석하였다. 최대 운동 및, 가속도를 계측하여 운동 안전성을 판단하였고 최대 변위와 계류 하중도 선급기준에 따라 판단하였다. 이로부터 복합발전 구조물의 운동 특성에 대하여 토의하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.180-201
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• 2020

유한길이의 혼성방파제 선단에서 발생되는 회절파의 영향으로 방파제 길이를 따라 중복파고가 변동하고, 이로 인하여 케이슨에 작용하는 파압이 공간적으로 변동하며, 또한 케이슨의 활동거리가 상이한 사행피해가 발생한다는 것은 잘 알려져 있다. 제체에 작용파력의 공간적인 변동은 2차원적인 실험이나 수치해석으로서는 접근될 수 없는 문제이다. 본 연구는 olaFlow 모델을 적용하여 고천단의 사석마운드 상에 놓인 케이슨의 선단 주변에서 회절파의 발생과 배후역으로의 영향 및 제체에 작용하는 충격쇄파압을 포함한 파압의 공간적인 변동 등을 2차원 및 3차원수치기법으로 접근한다. 또한, 수치해석에서는 혼성방파제 주변에서 평균파고, 평균수평유속 및 평균난류운동에너지의 변동특성을 면밀히 분석·검토한다. 이로부터 동일한 입사파랑에 대해 케이슨에 작용하는 파압분포가 방파제의 길이에 따라 크게 변동하며, 2차원수치해석에서는 발생되지 않았든 충격쇄파압이 3차원수치해석에서는 발생되는 경우가 나타나고, 충격쇄파압의 발생 시 경우에 따라 기존의 설계조건보다 매우 큰 파압이 정수면 근방의 케이슨 전면 벽체에 작용되는 등의 중요한 결과를 확인할 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권1호
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• pp.29-35
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• 2015

본 연구에서는 10 MW 용 라이저의 개념설계를 수행하며, 수치해석을 통하여 개념설계안에 대한 동적거동 특성을 분석한다. 전체 시스템은 크게 두 가지 개념으로 제안하며, 라이저가 자유롭게 매달린 형상을 가지는 경우에 대하여 라이저의 단면 설계를 수행한다. 라이저의 단면계수를 증가시키고, 비중을 조절하기 위하여 라이저 두께에 따라 중공을 형성하는 설계안에서는 라이저 아래 끝단에 중량체를 설치한다. 중공 없이 균일한 FRP 재질로 이루어진 라이저는 끝단 중량체 없이 자유롭게 매달린 형상으로 설계된다. 두 가지 설계 개념에 대하여 거동 특성 분석과 안전성 평가를 위하여 동적 거동해석을 수행한다. 끝단 중량체가 설치된 중공을 가지는 라이저의 응력은 중량체의 중량에 지배되는 것을 알 수 있다. 중량체 없이 자유롭게 매달린 라이저는 강한 조류가 작용하는 환경에서 파랑 및 부유체 가진이 작용하는 경우에, 해수면 부근에 응력이 집중되는 것을 알 수 있다. 자유롭게 매달린 대구경 라이저의 설계에서 조류는 매우 중요한 설계 요소라는 것을 알 수 있으며, 라이저 하부 끝단에 중량체를 설치함으로써 응력을 일부 줄일 수 있다는 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권4호
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• pp.296-304
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• 2010

동해안 속초시 영랑해안의 해빈침식 방지를 위한 인공해안구조물 건설과정에서 발생하는 주변 해안선의 변화과정을 분석하여 그 해안침식 구조를 규명하고자 하였다. 인공 해안구조물은 3기의 인공헤드랜드 및 2기의 잠제 복합배열로 계획되었다. 본 연구에서는 6년에 걸친 2기의 인공헤드랜드의 건설과정에서 나타난 해안선를 대상으로 다루었으며, 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 영랑해안은 해양파랑의 계절적인 방향별 출현특성에 따라 연안표사가 북서-남동방향으로 이동하고, 중앙헤드랜드의 헤드부가 완성되기 전까지는 영랑해안의 해빈의 계절적인 변화가 뚜렷이 나타났다. (2) 그러나 중앙헤드랜드의 헤드부가 완성될 즈음에는 연결부 주변에서는 퇴적이 진행되고, 남측 및 북측 포켓 중앙부에서는 침식이 진행되었다. 이는 중앙헤드랜드 헤드부의 배후가 정온역이 되어 연결부 주변에 퇴적이 나타나고, 해안선을 따라 이동하는 표사가 연결부에서 차단됨에 따른 표사의 불균형에 의한 것으로 확인되었다. (3) 장기간의 해안침식방지공 공사 과정 중에는 구조물에 의해 파랑변형과 표사수급의 불균형 등에 의해 본래의 목적과 다른 국부적인 침퇴적 현상이 발생할 수 있음을 시사한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.138-145
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• 2011

이 논문에서는 Monte Carlo method를 이용하여 주어진 파랑스펙트럼에서 위상차를 임의의 수 (random number)를 발생시켜 파형의 시계열 자료를 시뮬레이션하여 freak wave의 발생 특성을 살펴보았다. 여러 가지 상태의 해상상태를 스펙트럼법에서 정의한 유의파고 $H_s$와 유의파첨도 $S_s$의 조합을 이용해서 표시하였다. 유의파첨도가 동일한 경우에는 $H_s$가 커질수록 freak wave 발생 확률이 낮아지며 $H_s$가 동일한 경우 유의파첨도가 커질수록 freak wave 발생확률이 높아진다. 주어진 해상상태에서 최대파고 $H_{max}$의 평균은 $S_s$의 값이 증가함에 따라 조금씩 증가한다. 그러나 freak wave의 평균파고는 $S_s$에 관계없이 일정한 값을 가지며 freak wave 파고의 평균은 $H_s$의 2배가 된다. $S_s$가 일정한 경우 $H_s$가 증가하면 파형의 평균 첨도(kurtosis)가 증가한다. 그러나 $H_s$가 일정한 경우 $S_s$가 증가하면 첨도의 평균은 감소한다. Freak wave 발생 기준인 이상지수(Abnormality index, AI)의 평균값은 $H_s$와 $S_s$에 관계없이 2.11 정도의 값을 가지며 AI의 최대값은 2.5-3.0 사이의 값을 가진다. 따라서 Linear focusing에 의해서 발생한 freak wave의 AI의 상한 값은 3.0 정도라고 추정할 수 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권3호
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• pp.224-235
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• 2014

본 연구는 낙동강 진우도 자연 해빈에 내습하는 해양파랑, 해안표착물(해양쓰레기), 배후 식생대 전선의 변화 과정에 대한 상호작용에 대해서 고찰하고자 하였다. 이를 위해 해빈단면 측량, 입사파랑 수치모의실험, 해안표착물 분포 현장 조사, 자연해빈 식생대선 현장 조사 등을 수행하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 진우도 자연해빈의 지반고는 상승하고 있으며 이에 따라서 해안사구 식생대 전선도 전진하는 경향을 나타내고 있다. 지반고가 표고 1.5 m이상이 되는 상황에서 대체적으로 식생대의 전선이 외해방향으로 발달하는 경향이 강하게 나타났다. (2) 진우도 전면 수심에 의해 파랑변형된 입사파랑이 공간상으로 상이하고 소상대에서의 처오름 현상도 공간상으로 복잡한 변화를 야기할 것으로 생각할 수 있다. 해양쓰레기는 파의 처오름이 큰 경우 배후 식생대 전선에 표착물이 도달하고 그렇지 못한 경우에는 해빈상에 독립적인 섬의 형태로 표착물을 침적/퇴적시킬 가능성이 있다. 따라서 이렇게 침적된 표착물은 배후 식생대전선의 전진과 후퇴를 결정짓게 하는 요인이라 할 수 있다. 최종적으로 본 연구에서는 조사결과를 바탕으로 해안표착물과 식생대 전선의 상호작용에 대한 개념적 모식도를 제시하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제48권3호
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• pp.155-163
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• 2024

최근 탄소 저감에 대한 요구가 증가함에 따라 전 세계적으로 화석연료의 사용을 줄이고, 신재생 에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 신재생 에너지를 활용한 발전 방식 중, 부유식 해상풍력발전기는 설치제약이 적으며, 대규모 단지 구성이 수월한 장점이 있다. 부유식 해상풍력발전기의 파랑 중 운동응답 해석은 초기 설계 단계에서 필수적으로 수행되어야 한다. 본 연구는 부유식 해상풍력발전기 중반잠수식 해상풍력발전기에 대하여 종경사각에 따른 주파수 영역에서의 운동 해석을 수행하고, 종경사각에 따른 운동 특성에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 운동응답 분석은 6자유도 운동 중 Heave, Roll, Pitch에 대하여 수행하였다. 고유 주기 분석을 수행하여, 종경사각의 변화가 Heave, Pitch 운동은 유의미한 변화를 나타내진 않았지만, Roll 운동은 규칙적으로 변화함을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.129-145
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• 2019

해안 항만구조물을 대표하는 혼성방파제의 설계에서 파랑하중에 의한 사석마운드 및 해저지반의 내부에서 과잉간극수압의 거동과 그에 따른 구조물의 파괴가 논의되어 왔고, 이를 수치시뮬레이션기법으로 규명하려는 시도가 있어왔다. 수치시뮬레이션에 관한 대부분의 연구에서는 선형 및 비선형의 해석법이 적용되었지만, LES 법에 의한 난류모델과 VOF 법에 의한 쇄파현상을 고려한 강비선형혼상류해석법이 적용된 사례는 거의 없었다. 본 연구의 선행 연구에서는 규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용해석에 혼상류해석법인 olaFlow 모델을 적용하였다. 본 연구도 동일한 해석법을 사용하여 불규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용해석을 수행하며, 이로부터 혼성방파제의 케이슨과 사석마운드 및 해저지반 근방에서 유의파고와 유의주기의 변화에 따른 수평파압, 과잉간극수압(시간변동 및 주파수스펙트럼), 평균유속, 평균와도 및 평균난류운동에너지 등을 검토하였다. 이로부터 케이슨 전면 사석마운드 수평부상에서는 최대무차원과잉간극수압, 평균난류운동에너지 및 평균와도가 동일하게 커지고, 또한 케이슨 전면의 정수면 근방에서는 항내측으로, 해저면 근방에서는 항외측으로 향하는 순환류가 형성되는 등의 중요한 결과를 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.147-153
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• 2013

파력변환장치에는 여러 가지 형식이 있으며 지점흡수식이 가장 많이 연구되고 있다. 하지만, 국내외적으로 진동형 전력부이 형식의 설계를 위한 계통적 실측자료 분석 예는 찾기가 어렵다. 본 연구는 권 등(2010)에 의해 제안된 지점흡수식인 공진형 파동에너지 추출시스템에 작용하는 파랑외력을 산정하고자 한다. 본 연구는 경북 동해안에 위치한 후 포항 북방파제 전면수역에서 수압식 파고계를 이용하여 약 3년동안 관측한 자료(2002년 5월 1일~2005년 3월 29일)를 대상으로 시계열 스펙트럼을 분석하였다. 분석결과, 월별주기변동과 파고변동이 뚜렷하게 나타나며 월별 파력이 년 간 불균등하게 분포함을 알았다. 상시파랑의 평균 파형경사는 풍파영역인 0.02-0.04보다 작은 0.01이였다. 년 중 파의 평균주기의 최빈값은 5.31 sec 이며 본 주기에 해당하는 파고 중 최빈 파고는 0.32m이다. 첨두 주기의 발생확률은 이산형(bi-modal)으로 나타나며 4.47 sec와 6.78 sec에서 mode값을 보인다. 설계주기는 이러한 4개의 값으로부터 선택할 수 있다. 파고는 1m 이하가 약 95%를 차지하고 있다. 본 연구를 통하여 파력이 미약한 해역에서는 공진형 파력 시스템이 필요하며 파력의 월별 불균등 분포를 극복하기 위한 최적설계가 전력생산단지(Wave Energy Farm) 형성을 위한 주요한 과제임을 알았다. 본 연구는 상시파랑의 평균스펙트럼에 대하여 표준스펙트럼으로 표현이 불가능하여 3개의 매개변수로 표현이 가능한 새로운 스펙트럼형을 제안하였으며 파력부이에 의한 전력생산 예측과 피로해석을 위한 기본 자료를 제공할 수 있다.