본 논문에서는 등가소성힌지길이 개념을 새롭게 개선하여 도입함하여 구조물의 거동특성을 평가하는 프로그램을 개발하였다. 시간의 경과 및 외부환경 변화와 더불어 발생 가능한 지하구조물의 변상은 해당 구조물의 구성재료 및 작용하는 외압의 형태 등에 의해 다르게 나타나게 된다. 즉, 장기적인 지반외력의 변화에 의해 콘크리트 구조체의 천단부에 큰 휨압축응력과 인장을력이 생기는데, 내측에는 압축이 생기고 외측에는 인장균열이 발생한다. 또한 측벽이나 어깨부에서는 인장응력과 전단응력에 의한 균열이 발생하기도 한다. 따라서 개발된 프로그램으로 균열발생단면에 대하여 축력, 휨모멘트, 균열폭을 서로 연관 지을 수 있게 될 뿐만 아니라 균열폭의 확장을 추적해 나갈 수 있다. 해석기법을 토대로 개발된 해석모듈을 이용하여, 본 해석 기법의 타당성에 대한 검증을 실시하였다. 검증을 위해서는 수평보구조와 터널구조에 대해 각각 해석을 수행하였다. 그 결과, 구조물 내에서의 균열의 진전이 점차적으로 확장되어 가는 것이 표현 가능한 것을 확인하였으며, 해석결과의 타당성을 확인하였다.
예인시스템의 설계는 예인준비 과정에서 취해질 단계적 지침과 예인선을 선택하고 예인속력을 예측하는 것을 포함한다. 예인시스템을 설계할 때에는 외력환경의 변화 가능성과 예상치 못한 상황을 고려하여 예인선 및 예인설비를 선택하기 때문에 예인색장력 계산, 예인선 및 예인장비의 선정, 그리고 확인 및 수정단계와 같은 주요 3가지 단계를 반복 계산하는 과정이 요구되고, 이를 통하여 최적의 예인시스템을 설계하게 된다. 예인을 계획하고 시스템을 설계할 때 고려할 사항은 예인의 크기 및 조건, 요구되는 예인속력, 사용가능한 예인선의 용량과 예인색 사양, 예인저항에 의한 예인색 장력과 동적하중, 예인색 현수부를 감안한 수심과 예인색길이, 그리고 예인선의 복원성 등을 고려하여야 한다. 이러한 요소들은 상호 연관성이 있으며, 예인속력은 날씨 또는 예인조건에 따라 제한될 수 있다. 그리고 예인시스템은 최상의 배치가 이루어졌는지 확인하기 위해 전체적으로도 점검되어져야 한다.
사고선박을 예선(또는 예인선)을 이용하여 안전한 곳으로 이동시키기 위해서는 예인소요마력을 계산하여 예선의 척수를 결정해야 한다. 예선의 신속한 투입은 잠재적인 환경오염 및 사고선박의 2차적인 피해로의 확산을 예방할 수 있다. 하지만, 국내에는 아직까지 사고선박의 형태, 크기, 외력조건에 따라 지원되어야 할 예선의 척수 산정 및 최적의 배치방법에 대한 정량적이고 체계적인 결정 시스템이 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 실선을 활용한 소요마력 측정을 위한 실험방법의 제시와 상황에 따른 예선의 다양한 배치에 따른 장력 측정 방법을 제시하고, 이러한 실험을 통하여 얻은 결과를 이론계산 결과와 비교 분석함으로써 추후 구축하게 될 사고선박 예인지원시스템 프로그램 개발을 위한 이론식을 정립하고자 한다.
항만 및 해안구조물의 안정성이나 연안지형 변화 등에 가장 주요한 외력조건 중 하나인 파랑의 효율적인 관측을 위하여, 선박용 X-band 레이다를 이용항 파랑 모니터링 시스템을 활용할 수 있다. 과거 해외 시스템의 국내 적용시 문제점을 개선한 3S-system (한동대학교 개발)의 건설현장 실적용 사례를 통해 실시간 공간관측 가능한 파랑 시스템 운영을 소개하고, 이를 해상공사 중 작업선박에 대한 관제시스템으로 확장 사용하는 안에 대하여 제시하였다. 향후 추가적인 확장성에 대해서도 공유하고자 한다.
최근 선박의 대형화, 태풍 및 돌풍 등 급격한 자연환경의 변화, 한정된 정박지의 과밀 등으로 VTS 해역에서 선박 주묘가 자주 발생하고 있다. 선박의 주묘를 예측하기 위해서는 기상 조건에 의한 외력과 선박의 묘, 묘쇄 등 대항력의 정확한 비교, 현수부 및 파주부를 고려한 주묘 발생 가능 시점 예측 등의 노력이 요구된다. 본 연구에서는 VTS 관제 구역에서의 주묘 사고 사례 분석을 통하여 주묘 위험성 판단 프로그램을 검증하고, 관제 시스템에서 활용을 위한 시스템 개선 방안을 제안하고자 한다. 향후 관제 시스템의 주묘 위험성 판단 기능 도입을 통하여 주묘 사고의 예방 및 조기 대응이 가능할 것으로 기대한다.
소형선박인 어선·낚시어선의 전복 사고로 인한 인명 사고가 지속적으로 발생 되어지고 있다. 소형선박인 어선·낚시어선의 운항 시 선박의 운항자가 선박의 실시간 복원성 상태 인지 없이 어업 또는 낚시 활동하는 동안 해양 환경 상태 또는 적화 상태 변화와 추가적인 외력에 의해서 선박의 전복 사고가 발생 되어진다. 본 연구에서는 소형선박 어선·낚시어선의 실시간 복원성 감시를 위한 안전키트의 실험적 검증을 실시했다. 안전키트의 자이로센서를 활용하여 실시간 횡요각 데이터 측정 및 주파수 분석하여 횡요주기를 도출하고 횡메타센터(GM)을 도출한다. 또한, 실사간 도출된 GM에 따라 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization) 비손상 복원성 평가 기준 값을 추정한다. 실험적 검증을 통하여 개발된 소형선박 어선·낚시어선용 안전키트의 정확도 확인 및 개선점을 발견하였으며, 향후 연구 계획에 대해서 제시했다.
부유구조물은 해양에서 다양한 외력을 경험하게 되며 특히, 파랑하중은 구조물의 설계에 결정적인 지배인자로 간주되고 있다. 이런 구조물은 파장과 크기의 상대적 관계로 소형구조물, 대형구조물 등으로 구분될 수 있으며 전통적으로 소형구조물은 회절발생이 없는 것으로 가정하며 대형구조물은 회절 작용에 따른 관성력만을 고려하여 파랑하중을 산출한다. 따라서 이 연구에서는 해양과 강, 호수 등에서 주로 사용되고 있는 정사각형 부유구조물을 이용하여 동유체력과 구조응답의 상관관계를 파악하여 장방형 부유구조물의 안전성에 대한 영향을 검토하였다.
유리섬유복합관은 지중에 매설되기 때문에 토압 및 상재하중 등의 외력에 충분히 안전하게 설계되어야 하며, 관의 변형 및 침하에 대해서도 안정성을 확보하여야 한다. 이에 본 연구에서는 내압 및 외압에 대한 안정성 평가를 위하여 실내시험을 통한 GFRP관 재료의 역학적 성질을 규명하여, GFRP관의 해석과 설계에 필요한 역학적 성질을 제시하였다. 아울러 수치해석기법을 이용하여 전 구간 및 일부구간에 상재하중 작용 시 흄관과 GFRP관의 변형 및 부등침하 관계를 비교분석하여 수치해석을 통한 GFRP관의 적용성을 평가하였다.
부유식 진자형 파력발전 장치의 실해역 설치를 위한 예인 시 예상항로의 조류 및 풍속, 유의 파고 등의 모든 환경자료를 수집 및 분류 분석하여 위험구간에 대해 검토하였다. 이를 위하여 기상청 및 국립 해양조사원의 자료들을 수집하였으며 이들 분류 검토된 자료들을 토대로 구조물에 작용하는 외력에 대해 계산하였다. 또한 ANSYS를 이용하여 복합 환경하중이 작용할 때의 FEM 해석에 기초한 상기 부유식 진자형 파력발전 장치의 안전 여부를 확인하였다.
피예인선인 부선으로 인하여 예인선 자체의 조종성능에 제한을 받고, 이러한 예부선은 바람, 파도, 조류 등과 같은 외력의 영향이 크게 작용하여 예부선 운항의 안정성 확보에 많은 어려움이 수반되고 있다. 본 연구에서는 비교적 저렴하고 이동이 용이한 휴대용 GPS를 이용한 부선의 안전예항시스템의 구축에 대한 기초적인 방법을 제안하고, 이를 토대로 실선에서의 테스트를 실시하고 그 결과에 대하여 논의한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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