• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.65-66
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• 2018

국내 항만의 건설 및 확장 보수를 위한 설계 단계에서의 평면배치 검토시 항내측으로 내습하는 파랑변형특성에 대한 정밀한 평가는 필수적이다. 이에 따라 많은 수학적 모델들이 연안역과 항만에서의 파랑전파와 변형에 대해 개발되어 왔다. 특히 항내정온도의 해석은 항만 사용성 측면에서 매우 중요하며 실제 해상의 파랑상태와 유사한 불규칙파로의 해석이 요구되어 지고 있다. 항내정온도 해석에 있어서 항내파랑장 형성에 크게 영향을 미치는 구조물의 반사율을 효과적으로 적용하는 것은 매우 중요하다. 하지만, 구조물의 반사율은 이론계산이 어렵고, 일반적으로는 모형실험 혹은 현지관측에 의해 추정된다. 따라서, 일반적인 경우 비용 및 시간상의 제약으로 인해 평면 파랑모형으로 정온도 해석시 반사율의 적용은 구조형식별로 연구자들에 의해 개략 제시된 반사율을 적용하고 있다. 특히, 다방향 불규칙파의 적용시에 경계조건으로는 다방향 불규칙파를 효과적으로 제어할 수 있는 부분반사 경계면과 계산영역 밖으로 나가는 파랑에 대해서 인공적인 흡수층 또는 감쇠층(artificial damping layer)을 설정하여 반사를 제어하는 기법을 많이 적용하고 있다. 이때 항만구조물의 부분반사는 파랑제원에 따른 damping layer의 parameter의 조정에 의해 구조물의 구조형식별 반사율을 적절히 재현할 필요성이 있다. 본 연구에서는 불규칙파를 대상으로 damping layer의 parameter(무차원 감쇠계수, 감쇠층의 두께)등의 변화에 따른 반사율의 변화특성을 고찰하고, 향후 부분반사 경계면으로 damping layer가 적용되는 평면 파랑모형의 정온도 해석시 부분반사의 적용에 대한 기초자료를 제공하고자 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.601-608
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• 2011

부유구조체의 설계를 위해서는 파랑하중하에서 부유구조체의 파랑운동 특성과 구조거동에 대한 평가가 요구된다. 부유구조체의 구조거동 평가에서는 파랑하중에 의한 파압분포가 반영되어야 하지만, hydrodynamic 해석모델과 구조해석 모델사이의 파압 연계가 어려워 정확한 구조거동 평가가 어려웠던 문제점이 있었다. 본 논문에서는 파랑하중하에서 대형 부유구조체의 정확한 구조거동 평가를 목적으로 파랑운동-구조거동 통합해석을 실시하였다. AQWA에 의한 hydrodynamic 해석을 바탕으로 부유구조체에 작용하는 파압 분포를 ANSYS Inc.에서 제공하는 Workbench 인터페이스를 이용하여 ANSYS의 구조해석 모델에 연계하였다. 연구결과 본 연구의 파랑운동-구조거동 통합해석은 파랑하중에 의해 부유구조체에 발생하는 파압분포를 구조해석 모델에 정확하게 반영할 수 있어 파랑하중에 의한 부유구조체의 구조거동을 정확하게 평가할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 상부 슬래브의 인장응력은 파랑 입사각 $0^{\circ}$의 경우에 가장 불리하고, 하부 슬래브의 인장응력은 파랑 입사각 $45^{\circ}$의 경우에 가장 불리한 것으로 나타났다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2000년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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• pp.155-160
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• 2000

해안 및 항만 구조물의 단면설계 및 평면 배치 계획에 있어서 가장 중요한 것은 설계파를 정확히 산정하고 항내 파랑장을 정도 높게 해석하는 것이다. 지금까지의 파랑장 해석은 주로 단일주파수와 방향에 대한 규칙파 해석으로 이루어졌으며 이것에 의한 계산결과는 수많은 주파수와 방향, 파고들이 합성되어 이루어진 실제 해역의 불규칙 파랑장을 잘 재현한다고는 말할 수 없다. 구조물 주위에서의 불규칙 파랑 해석은 주로 구조물에 의한 회절 계산에서부터 시작되었다.(중략)

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.132-133
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• 2009

부산 수영만 해상케이블카 설치예정수역에서 파랑 및 유동환경에 대한 기본 자료 조사와 아울러 대상해역에서 구조물을 설치하였을 때 주요 입사파에 대한 파랑 및 유통환경 변화 특성을 수치모텔 시뮬레이션으로 분석하여 타당성을 검토하고자 하였다. 대상해역에서 광안대교가 설치된 조건이나 이의 외해측으로 일련의 해상케이블 지지구조물을 설치함에 따라 발생할 수 있는 환경 중 해저저질의 이동 및 표사에 영향을 미치는 파랑과 유동장 해석을 대상으로 하였다. 파랑해석은 SWAN 모델을 이용하여 분석하였고, 유동장 해석은 MIKE21 HD 모듈을 이용하여 해석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.45-52
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• 2009

본 논문에서는 파랑하중과 지진하중 하에서의 방파제 설계와 관련한 해석에 대한 하나의 설계지침을 제시하였다. 이를 위해서 파랑하중 중 쇄파대내에서 일어날 수 있는 충격파랑하중을 정량적으로 하나의 모델에 대해 제안된 식에 의해 산출 해 보았다. 널리 사용되는 모리슨 방정식에 의한 파력과 쇄파력으로 야기되는 충격하중을 산술적으로 합하는 방식으로 계산해보았다. 결과적으로 충격하중이 크지 않아, 일반적으로 쇄파파력산정에 있어서 오차범위가 큰 불규칙파의 쇄파대내의 파력공식인 고다식을 사용하는 것은 큰 문제가 없다는 가정을 할 수 있었다. 이에 파랑하중의 경우 항만구조물에 사용되는 고다식을 이용하여 방파제 구조물의 거동을 해석해 보았다. 지진하중의 경우 단주기, 장주기, 인공지진파에 의한 수치해석을 수행하여 방파제의 거동을 해석하였다. 방파제의 설계에 있어서 중요한 것은 설치해역에 적합한 방파제를 선택하는 문제이며 다음으로는 파랑하중과 지진하중의 중요도를 판단하는 것이라 판단된다. 모델을 선정하여 계산해본 결과 파랑하중에 의한 구조물의 거동과 지진하중에 의한 거동이 같은 정도의 구조적인 변화를 나타내는 것으로 판단되어 방파제 설계 시 두 하중을 같은 비중으로 다루어야 할 것으로 판단되어 진다. 방파제 설계의 주요 항목으로 파랑하중과 지진하중이 동시에 중요하다는 점을 제시하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.122-124
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• 2011

해양 플랜트의 관심의 증가로 사업의 수요가 많아지고 플랜트 사업이 상부구조물로서 경량체인 모듈러시스템을 상부구조물로서 적용된다면, 그에 따른 파랑하중을 적용시킨 모듈러시스템의 구조해석이 필요하다. 이 연구에서는 파랑하중이 모듈러시스템에 끼치는 영향을 알아보기 위해 구조해석 프로그램인 MIDAS를 사용하여 모듈러시스템에 정적하중과 조합하중의 모멘트를 비교 분석한다.

• 한국해양공학회지
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• 제13권4호통권35호
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• pp.159-168
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• 1999

부유식 파랑에너지 변환시스템(Oscillating Water Column)에 대한 해석은 입력파와 챔버, 챔버내 공기의 상호작용으로 인하여 어려움이 많다. 이 논문은 이와 같은 요소를 고려하면서도 쉽고 간편한 해석법을 제시한다. 파랑에너지에 의한 자가발전은 파랑에너지를 기계적 운동으로 변환하고 이를 전기에너지로 변환함으로써 가능하다. 본 논문은 파랑에너지에서 기계적 에너지로 변환하는 과정에 집중하여 그 부분의 성능을 해석한다. 단일 진동수 규칙파가 입력되었을 때에 파에 의하여 챔버의 상하운동이 선형적으로 발생하는 것으로 보며, 이 상하운동에 챔버내의 압력 영향을 고려하였다. 상하운동과 챔버내로 투과한 파, 그리고 챔버내 압력에 의해 발생되는 파에 의해 챔버내의 상대운동을 정하고, 그 상대 운동에 의한 공기의 압축 팽창과 온도상승을 근사적 열역학적 방정식으로 해석하였고 오리피스를 통한 유량을 결정하였다. 얻어진 식은 간단하면서도 관련요소의 영향을 전반적으로 표현한다. 결과에 따르면 고정식의 에너지 변환식은 부유식의 특별한 경우로서 파악되었다. 또한 고정식의 시스템을 그대로 부유식으로 바꿨을 때 그 변환효율은 적어지는 것으로 나타났다. 본 해석법은 계산이 간편하므로 설계단계에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.57-58
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• 2018

원해역에서 내습되는 파랑변형 및 근해역에서 그 응답은 국내 항만의 확장 및 보수를 위한 설계단계에서 정밀한 검토가 필수적이다. 항만의 설계검토는 비용 및 시간상 제약으로 평면 파랑모형을 통해 파악하고 있으며, 실제해상의 파랑형태와 유사한 불규칙파랑의 해석이 요구되고 있다. 파랑변형에 영향을 미치는 저면형상 및 마찰은 검토 대상해역의 해안선이나 근해의 순환적 패턴에 있어 중요한 요인이 된다. 다방향 불규칙파 모형에서 저면마찰은 사용자 지정의 상수로 적용되며, 적절한 적용으로 파랑의 특성을 재현할 필요가 있다. 본 연구에서는 불규칙 파랑 모형을 대상으로 저면마찰 상수 변화에 따른 기존수리실험과의 특성을 고찰하고 다방향 불규칙파의 정온도 해석시 저면마찰적용에 대한 기초자료를 제공하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2019

수리모형실험은 수로 내에서 장시간 파랑을 발생시킬 경우, 수로 내에 반사 파랑의 성분이 누적될 수 있어 상당한 계측 오차를 발생시킬 우려가 있어 수리모형실험 결과의 검증이 필요하다. 일반적으로 수리모형실험 결과의 검증을 위해서는 동일 실험을 무수히 반복하여 불확실성을 제거하거나 다양한 수리실험실에서 수리모형실험을 수행하고 결과를 분석하여 불확실성을 제거할 수 있다. 그러나 이는 엄청난 시간과 노력은 물론 막대한 실험비용이 소요되기 때문에 경제적으로 효용성이 매우 낮아 현실적으로 수행이 어렵다. 이에 비해 수치모형실험은 상대적으로 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 다수의 실험을 수행하지 않아도 불확실성을 제거할 수 있어 수리모형실험의 검증에 효율적이다. 일반적으로 난류 거동을 동반하는 복잡한 구조물 주변의 흐름 해석에는 3차원 CFD 모형이 필요하다. 특히, 병렬연산이 가능한 CFD 모형을 활용하면 수리모형실험에서도 재현이 쉽지 않은 다양한 조건에 따른 복잡한 흐름을 해석할 수 있어 효용성이 점점 증가하고 있다. 그러나 복잡한 구조물이 존재하게 되면 구조물에 재현에 막대한 격자구조가 필요하여 현실적으로 적용이 쉽지 않다. 이에 대한 대안으로 복잡한 구조물을 비교적 큰 격자에서 재현할 수 있는 가상경계법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가상경계법은 Navier-Stokes 방정식에서 유체 내에 존재하는 고체를 모멘텀 이론으로 대체하여 고려하는 기법으로 수치모델링 수행 시 매질을 유체만으로 구성할 수 있어 안정적으로 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 과업에서는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 3차원 CFD 모형인 OpenFOAM®기반으로 파랑해석에 필요한 경계조건을 계산할 수 있는 olaFlow를 활용하여 복잡한 구조물을 지나는 파랑해석을 수행하기 위해 가상경계법을 olaFlow에 도입한 수치 알고리즘을 개발하였다. 개발한 수치알고리즘을 활용하여 복잡한 구조를 수치모델에서 재현하였으며, 수치모델에 적용된 수치 알고리즘의 안정성에 대해 고찰하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제11권2호
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• pp.95-106
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• 1999

마찰의 효과가 고려된 유한 진폭 천수방정식을 이용하여 잠제 주변의 파랑장, 잠제에 의하여 발생되는 반사파와 투과파 뿐만 아니라 시간과 공간에 따른 자유수면 및 흐름의 동수역학적인 거동 특성을 해석할 수 있는 Lax-Wendroff 유한차분 수치모형이 수립되었다. 비선형 규칙파와 고립파가 입사하는 경우에 대한 해석 결과를 기존의 수치해 및 실험자료와 비교하여 수치모형이 만족스럽게 검증되었다. 규칙파에 대한 해석에서 잠제 전면에서 발생되는 반사파와 관련된 시간과 공간에 따른 자유수면의 변화나 흐름특성이 투과파의 그것보다 강하게 발생되는 것으로 나타나, 본 연구에서 해석된 제한적인 조건하에서는 잠제가 외해에서 내습하는 파랑에너지를 효율적으로 차단하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 고립파의경우는 대부분의 파랑에너지가 잠제에 의하여 차단되지 않고 투과되는 것으로 나타났다. 마지막으로 파랑장의 동수역학적인 거동특성으로부터 잠제를 피복하고 있는 피복재의 안전성과 관련된 해석이 간접적으로 수행되었다.