• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.476-476
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• 2023

해저면에 놓인 물체는 주변의 국소 흐름 변화에 의해 해저면 전단응력이 국부적으로 변화하는 과정에서 침식과 퇴적이 발생하게 되면서 해저면 지형의 변화에 의해 움직임이 발생한다. 이때 물체의 크기, 무게, 밀도와 형상에 따라 구름, 미끄러짐, 액상화 현상 또한 동반 될 수 있다. 본 연구에서는 해저면에 놓인 물체의 시간변화에 따른 매몰심 변화를 예측하고자 하였다. 물체는 원형 단면의 실린더 형태로 고려했다. 시간변화에 따른 매몰심 변화를 평형 매몰심으로의 접근속도에 관련된 인수와 매몰심 변화량으로 기본방적식을 구성하였고, 이를 유한 차분식으로 수립하였다. 최종 평형 매몰심 계산은 Friedrichs et al.(2016)의 경험식을 사용하였다. 앞선 연구에서 김효섭 등(2016)은 시간에 따른 세굴심 변화 모델 STEP-K를 제시한 바 있다. 시간변화에 따른 연직방향 실린더 주변에서의 국소세굴심을 예측하는 기법으로, 해저면에 놓인 수평방향 물체 주변의 매몰심 발달을 예측하기 위해 매몰 발생에 대한 시간의 척도를 새롭게 제안하였다. STEP-K에서 사용했던 KC수를 대신해 흐름-단주기 파랑 공조시의 해저면의 전단응력을 대표할 수 있는 대표전단응력을 사용할 수 있게 하였다. 보정계수를 통해 현장 또는 실험실 단위의 자료가 가용한 경우 식을 보정할 수 있다. 제안한 매몰심 예측기법은 Elmore et al.(2007)의 매몰실험 관측자료를 활용하여 보정하였다. 결과적으로 보정자료에 대한 시간에 따른 매몰심의 변화양상을 잘 재현하였으며, 향후 우리나라 해양환경 자료를 활용한 보정을 통해 적용성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.1
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• pp.75-82
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• 1999

일반 해양 구조물이나 해저면에 설치되는 해저 관로는 외력에 의한 변형이 발생된다. 구조물 형상이 복잡하거나, 구성 요소의 개수가 많을 경우 응력해석 시 많은 초기값이 필요하고 해석 시간 또는 장 시간 소요된다. 해양 구조물에 작용하는 대표적인 외력은 파도, 조류, 바람이고 이런 외력은 구조물의 사용 기간(operation life)동안 계속적으로 작용하기 때문에 구조물의 변형율은 항상 허용치 안에서 발생되도록 설계되어야 한다. 허용 변형은 탄성범위 내에 존재해야 하며, 비교적 큰 변형을 일으키는 구조물이나 해저파이프라인의 응력해석을 수치적으로 접근하는 방법을 고찰하였다. 평행상태의 하중 벡터값만 직각 좌표계에서 인트린직(intrinsic) 좌료로 변환시킬 때 변형이 발생함으로, 본 논문에서 소개하는 이차 요소(quadratic element)방법을 사용할 경우 수치해석 시 많은 장점이 있다는 것을 보여준다. 본 방법을 도입함으로써 비교적 큰 변형이 발생되는 구조물 해석 시 일반 수치해석 방법과 그 결과는 같으나 해석 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다. 응력 해석 시 국부 강도 행열(element stiffness matrix)은 방향과 무관하며 이차요소 방법을 사용하여 각 요소 벡터를 발생시켰다. 해저관로 일점 상승 시 관로에 작용하는 변형과 상승력에 따른 휨 모멘트를 산출하여 일반적으로 사용되는 선형이론과 비교하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.10
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• pp.1131-1137
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• 2012

Subsea pipelines have been operated with buried depths of 1.2-4m underneath the seabed to prevent buoyancy and external impacts. Therefore, they have to show resistance to both the soil load and the hydrostatic pressure. In this study, the structural integrity of a subsea pipeline subjected to soil load and hydrostatic pressure was evaluated by using FE analyses. A parametric study showed that the internal pressure increased the plastic collapse depth by increasing the resistance to plastic collapse. The hoop stress increased with an increase in the buried depth for the same water depth; however, the hoop stress decreased with an increase in the water depth for the same buried depth.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.11 no.1
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• pp.1-6
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• 1999

Nearshore and offshore pipelines are often applied to carry oil, gas, water and combined products. The thermal and pressure gradients of the fluid inside pipeline cause pipeline expansion. This expansion produces stress to connecting structures with pipeline. Should this stress exceeds the yield strength of connecting components or the allowable displacement of the system, a damage can occur. As most pipelines contain hazardous and toxic fluids, the damage usually leads to fatal accidents involving great economic loss as well. Even subsea pipelines can be easily applied to transport liquid type fluid without time and space constraint, they should be designed and maintained carefully to be functional safely during design lifetime. In this paper, various theories estimating pipeline thermal expansion are investigated and the effects of pipe components to expansion are studied.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2012.06a
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• pp.15-17
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• 2012

파, 해저지반 및 해안 해양구조물과의 관계는 해안공학뿐만 아니라 지반공학 분야에서도 중요한 이슈중의 하나이며, 파랑에 의한 해저지반 내부의 압력 및 응력의 파악은 다양한 해안 해양 구조물의 기초 설계 및 해저 연안 지반의 불안정성 검토에 있어서 중요한 과제이다. 해저 지반의 불안정에 대한 문제 중, 파랑에 의한 해저지반의 액상화는 기존의 연구를 통하여, 두개의 메커니즘이 존재한다는 것이 밝혀졌으며, 이는 각각 파랑에 의해 해저지반 내부에 발생하는 과잉간극수압의 변동 특성 및 잔류 특성에 따른 것이다. 이 연구에서는 중복파에 의해 해저지반 내부에 에 발생하는 과잉간극수압에 대하여 수치해석을 하였으며, 발생하는 과잉간극 수압 중 잔류 과잉간극수압의 발생 특성과 실험 결과를 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.114-117
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• 2010

에너지자원(석유, 천연가스, 전기) 이송과 정보전달(해저광케이블)을 위한 다양한 형태의 해저 매설관이 해저면에 설치되어 운영이 되고 있다. 이들 매설관은 지진 또는 해저사면의 유실과 같은 자연재해로 인해 파괴되는 일들이 빈번하게 발생되고 있다. 그 외 태풍 등에 의해 발생되는 파랑하중에 의해서도 이들 매설관이 종종 파괴되는 일이 발생되기도 한다. 태풍 등에 의한 파랑하중은 해저지반에 과다한 과잉간극수압을 발생시켜 지반 액상화를 유발 세굴을 발생시키는데 이로 인해 매설관 하부에는 과도한 인장응력이 유발되어 매설관의 파괴 문제가 야기된다. 만약 석유수송 해저매설관이 파괴되면 경제적?산업적 측면에서 직접적인 피해 이외에도 해양환경에 미치는 영향은 매우 크다고 볼 수 있다. 따라서 파랑하중에 의한 해저매설관 주변 지반의 거동 분석 및 안정성 평가에 관한 연구가 요구된다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.25 no.1
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• pp.20-27
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• 2013

Seabed settlement underneath a coastal structure may occur due to wave loading generated by storm surge. If the foundation seabed consists of sandy soil, the possibility of the seabed settlement may be more susceptible because of generation of residual excess pore-water pressure and cyclic mobility. However, most coastal structures, such as breakwater, quay wall, etc., are designed by considering wave load assumed to be static condition as an uniform load and the wave load only acts on the structure. In real conditions, however, the wave load is dynamically applied to seabed as well as the coastal structure. In this study, therefore, a real-time wave load is considered and which is assumed acting on both the structure and seabed. Based on a numerical analysis, it was found that there exists a significant effect of wave load on the structure and seabed. The deformation behavior of the seabed according to time was simulated, and other related factors such as the variation of effective stress and the change of effective stress path in the seabed were clearly observed.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.26 no.1
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• pp.49-64
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• 2014

Seabed beneath and near the coastal structures may undergo large excess pore water pressure composed of oscillatory and residual components in the case of long durations of high wave loading. This excess pore water pressure may reduce effective stress and, consequently, the seabed may liquefy. If the liquefaction occurs in the seabed, the structure may sink, overturn, and eventually fail. Especially, the seabed liquefaction behavior beneath a gravity-based structure under wave loading should be evaluated and considered for design purpose. In this study, to evaluate the liquefaction potential on the seabed, numerical analysis was conducted using 2-dimensional numerical wave tank. The 2-dimensional numerical wave tank was expanded to account for irregular wave fields, and to calculate the dynamic wave pressure and water particle velocity acting on the seabed and the surface boundary of the structure. The simulation results of the wave pressure and the shear stress induced by water particle velocity were used as inputs to a FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program). Then, the FLIP evaluated the time and spatial variations in excess pore water pressure, effective stress and liquefaction potential in the seabed. Additionally, the deformation of the seabed and the displacement of the structure as a function of time were quantitatively evaluated. From the analysis, when the shear stress was considered, the liquefaction at the seabed in front of the structure was identified. Since the liquefied seabed particles have no resistance force, scour can possibly occur on the seabed. Therefore, the strength decrease of the seabed at the front of the structure due to high wave loading for the longer period of time such as a storm can increase the structural motion and consequently influence the stability of the structure.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.18 no.5
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• pp.389-399
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• 2016

Efficiency for estimation of subsea tunnel safety can be increased through reflecting back analysis algorithm to displacement measurements besides other measurement information such as stress, water pressure and ground stiffness degradation. In this study, the finite difference code FLAC3D built-in FISH language is used. In addition, the stability of the tunnel lining will be evaluated from the development of displacement-based algorithm and its expanded algorithm with conformity of several parameters such as stress measurements, water pressure measurements, tunnel lining degradation measurements and ground stiffness degradation measurements. By using additional measurement information to assess the stability of subsea tunnel, it was confirmed that the error rate is reduced to the tunnel back analysis.

• Geotechnical Engineering
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• v.9 no.4
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• pp.17-26
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• 1993

The mechanism of wave -induced stresses and liquefactions in a seabed is studied theoretically and experimentally, A constitutive equation which is governing wave -induced effective stresses and porepressures in an unsaturated seabed under the hydraulically anisotropic conditions is developed. It is learned that the effective stresses and excessive porewater pressures are governed by the conditions of waves and sedimentary layers, Especially the magnitude of effective stresses and the depth of disturbed zone induced by waves is controlled by the degree of saturation of the unsaturated seabeds.