• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.287-296
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• 2020

본 연구에서는 2D 조파수조를 통해 수행된 모형시험결과를 기반으로 원형실린더에 분포하는 파랑충격압력을 시간에 따라 계측하고 이를 CFD해석 결과와 비교하였다. 전산유체역학 해석을 통해 파랑충격력에 직접평가법에 관한 효용성을 확인할 수 있었고, 실험으로부터 구한 파랑충격 시계열 데이터를 그대로 원형단면을 갖는 실제 해양구조물의 부재에 적용하였다. 실린더에 분포하는 변위 및 응력의 특성과 특이점이 바뀌는 것을 확인하였고 실제 시계열을 적용하는 것이 해양구조물의 강도평가를 보다 정확하게 평가할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 선수부에 요구되는 외판의 최소선급규정에 따른 두께 경험식들을 분석하여 적용하고자 하였다. 동일한 재료 물성치를 갖는 강재에 관해 선수외판에 요구되는 구조물의 최소두께와 원형단면 부재에 요구되는 최소두께를 비교·분석하였고 이를 통해 NORSOK standard에 제시되어 있는 구조물의 손상기준을 활용하여 허용 두께치를 추정하고자 하였다. 특히 해양구조물의 갑판충격력(wave in deck)의 경우 이와 관련된 경험식이나 최소두께 요구사항들이 정립되어 있지 않기 때문에 본 연구를 통해 파랑충격력에 따라 요구되는 판재의 최소두께를 제안하고자 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.831-838
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• 2016

최근 해안공학분야에서 식생을 활용하는 연안방재시스템에 관한 관심이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 쓰나미-식생 비선형 상호작용에 의한 파동장과 유동장을 해석하기 위하여 식생항력에 따른 에너지소산을 직접 해석할 수 있는 3차원 수치파동수조를 기존의 3-D N-S solver (LES-WASS-3D ver. 2.0, HYMO-WASS-3D)를 토대로 개발하였다. 그리고 기존의 실험결과와 비교 및 검토를 통한 수치파동수조의 적용성을 평가하였다. 그 결과 레이놀즈수에 따라 능동적으로 추정되는 항력계수를 고려한 경우가 평균 항력계수를 적용한 경우보다 실험에서 얻어진 각 지점의 시간파형을 잘 재현하였다. 또한 식생밀도 및 입사파고에 따라 계산된 고립파의 전달률이 실험의 측정값과 높은 일치도를 나타내었다. 이로써 본 연구에서 식생에 의한 항력으로서 동적항력계수를 적용한 3차원 수치파동수조의 타당성 및 유효성을 확인하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제18권1호
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• pp.1-6
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• 2004

In this paper, the performance of a wave absorbing system using an inclined punching plate, was investigated. Using the multi-domain boundary element method (BEM), the reflection coefficients of an inclined punching plate were tested with various design parameters, such as inclined angle, porosity, and wave frequencies. To confirm the numerical solutions, the systematic model test was conducted at 2-D tank and square tank. The numerical results were in good agreement with the experimental results within the entire frequency range. It was found that an inclined punching plate had an excellent wave absorbing efficiency, compared to a horizontal one. Also, the optimal range of an inclined angle had an excellent wave absorbing efficiency, compared to a horizontal one the optimal range of the inclined angle is 10°<β<20°. The developed wave absorber was installed at KRISO's square basin, and is working effectively for various model tests.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.178-186
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• 2021

The wave power extraction by multiple Wave Energy Converters (WECs) deployed in a Y-shaped Water Channel Resonator (WCR) has been investigated. A WCR consists of a long water channel, and a V-shaped wave guider installed at the entrance of a water channel. If the period of the incident waves coincides with the natural periods of the fluid in a WCR, resonance occurs, as a result, the internal fluid in a WCR is greatly amplified. To estimate the wave power by multiple WECs placed at the antinodal points in a WCR, the heave motion response, time-averaged power, and capture width ratio were calculated for several design parameters. Also, the systematic model tests were conducted in a 2D wave tank. The numerical results are in good agreement with the experimental data. It was verified that a WCR helps the WECs to produce electricity more effectively by amplifying the wave energy in a WCR.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제20권2호
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• pp.63-75
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• 2017

해양환경에서 파랑-구조물 상호작용의 정확한 예측은 극한 환경조건에 노출 된 고정식 및 부유식 해양구조물의 안전성과 설계비용 효율성에 있어서 중요하다. 본 연구에서는 규칙파 와 원형 기둥의 파랑-구조물 상호작용을 해석하였다. 3차원 이상유동(two-phase flow)을 해석하기 위해 오픈소스 전산유체역학 라이브러리인 OpenFOAM을 사용하였다. 수치파랑수조에서 파를 생성 및 흡수하기 위해 소스항을 이용한 relaxation method를 적용하였다. 수치기법을 검증하기 위해 심해조건에서 생성된 2차 stokes 파형은 이론적인 해와 비교하였다. 검증과정을 통해 파장과 진폭에 대한 길이 및 높이 방향의 격자크기를 정하였다. 원형 기둥에 작용하는 파랑 하중과 wave run-up을 계산하고 기존의 실험 데이터와 비교하였다.

• 한국연안방재학회지
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• 제1권1호
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• pp.1-9
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• 2014

In order to examine the characteristics of tsunami run-up heights on impermeable/permeable slope, a numerical wave tank by upgrading LES-WASS-3D was used in this study. Then, the model were compared with existing hydraulic model test for its verification. The numerical results well reproduced experimental results of solitary wave deformation, propagation and run-up height under various conditions. Also, the numerical simulation with a slope boundary condition has been carried out to understand solitary wave run-up on impermeable/permeable slope. It is shown that the run-up heights on permeable slope is 52.64-63.2% smaller than those on the impermeable slope because of wave energy dissipation inside the porous media. In addition, it is revealed that the numerical results with slope boundary condition agreed well with experimental results in comparison with the results by using stair type boundary condition.

• 한국해양공학회지
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• 제33권2호
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• pp.131-138
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• 2019

This study focused on the roll motion characteristics of a two-dimensional (2D) rectangular floating structure under regular beam sea conditions. An experiment was conducted in a 2D wave tank for a roll free decay test in calm water and the roll motion in a range of regular waves with and without heave motion to investigate the motion response and heave influence on the roll motion. A numerical study was carried out using Reynolds-averaged Navier Stokes (RANS)-based CFD simulations. A grid convergence test was conducted to accurately capture the wave condition on the free surface based on the overset mesh and wave forcing method. It was found in the roll free decay test that the numerical results agreed well with the experimental results for the natural roll period and roll damping coefficient. It was also observed that the heave motion had an impact on the roll motion, and the responses of the heave and roll motion from the CFD simulations were in reasonable agreement with those from the experiment.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권4호
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• pp.265-273
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• 2002

본 논문에서는 수면 밑에 잠긴 수평형 타공판의 소파특성을 이론계산과 모형실험을 통하여 살펴보았다. 타공판은 일정한 크기의 구멍이 균일하게 배열된 형태로, 파가 타공판 위를 통과하면서 타공판의 구멍을 통하여 강한 제트 흐름이 형성되면서 파 에너지가 소멸되는 특징을 가지고 있다. 이론해석 방법으로 선형파 이론에 근거한 고유함수전개법을 사용하였다. 타공판을 통과하는 유체의 법선방향속도는 타공판 전후의 압력차에 선형적으로 비례한다는 Darcy의 법칙을 가정하였다. 이때 공극율 계수라 불리는 비례상수는 타공판의 공극율과 밀접한 관계가 있다. 공극율 계수와 공극율사이의 함수 관계식을 얻기 위하여 수직벽 앞에 놓여진 6개의 서로 다른 공극율을 가진 타공판에 대하여 규칙파중에서 반사율을계측하였다. 해석결과와 모형실험결과를 비교하여 공극율 계수와 타공판의 공극율사이에는선형관계(b=57.63P-0.9717)가 있음을 밝혔다. 또한 최대 소파성능을 발휘하는 타공판의 공극율은 0.1근방이며, 잠긴깊이의 범위는 $d/h\\leq0.2$임을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.1-9
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• 2018

본 연구에서는 투과성 판을 통과하면서 발생하는 에너지 손실효과를 나타내는 비선형 항력 항을 등가 선형화기법으로 선형화시킨 준선형 모델을 제안하였다. 이 모델을 경계요소법(Boundary Element Method)으로 풀어 2차원 조파수조의 투과성 소파장치를 개발에 활용하였다. 투과성 판에서의 항력계수는 수리 모형실험 결과와 비교를 통해 새롭게 구하였다. 공극률 0.1, 잠긴 깊이 d/h = 0.1, 경사각도 $10^{\circ}{\leq}{\theta}{\leq}20^{\circ}$를 갖는 투과성 소파장치가 전반적으로 우수한 소파성능을 보였다. 개발된 준선형 수치모델은 앞으로 다양한 형태의 투과성 소파장치의 최적 설계에 활용될 것이다.

• 한국해양공학회지
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• 제33권2호
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• pp.116-122
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• 2019

Among the various wave power systems, Salter's duck (rotor) is one of the most effective wave absorbers for extracting wave energy. The rotor shape is designed such that the front part faces the direction of the incident wave, which forces it to bob up and down due to wave-induced water particle motion, whereas the rear part, which is mostly circular in shape, reflects no waves. The asymmetric geometric shape of the duck makes it absorb energy efficiently. In the present study, the rotor was investigated using WAMIT (a program based on the linear potential flow theory in three-dimensional diffraction/radiation analyses) in the frequency domain and verified using OrcaFlex (design and analysis program of marine system) in the time domain. Then, an experimental investigation was conducted to assess the performance of the rotor motion based on the model scale in a two-dimensional (2D) wave tank. Initially, a free decay test (FDT) was carried out to obtain the viscous damping coefficient. The pitch response was extracted from the experimental time series in a periodic regular wave for two different wave heights (1 cm and 3 cm). In addition, the viscous damping coefficient was calculated from the FDT result and fluid forces, obtained from WAMIT, are incorporated into the final response of the rotor. Finally, a comparative study based on experimental and numerical results (WAMIT & OrcaFlex) was performed to confirm the performance reliability of the designed rotor.