• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제10권3호
• /
• pp.393-402
• /
• 2018

While interacting with a sloping structure, an ice floe may fracture in different patterns. For example, it can be local bending failure or global splitting failure depending on the contact properties, geometry and confinement of the ice floe. Modelling these different fracture patterns as a natural outcome of numerical simulations is rather challenging. This is mainly because the effects of crack propagation, crack branching, multi fracturing modes and eventual fragmentation within a solid material are still questions to be answered by the on-going research in the Computational Mechanic community. In order to simulate the fracturing of ice floes with arbitrary geometries and confinement; and also to simulate the fracturing events at such a large scale yet with sufficient efficiency, we propose a semi-analytical/empirical and semi-numerical approach; but with focus on the global splitting failure mode in this paper. The simulation method is validated against data we collected during the Oden Arctic Technology Research Cruise 2015 (OATRC2015). The data include: 1) camera images based on which we specify the exact geometry of ice floes before and after an impact and fracturing event; 2) IMU data based on which the global dynamic force encountered by the icebreaker is extracted for the impact event. It was found that this method presents reasonably accurate results and realistic fracturing patterns upon given ice floes.

• 한국해양공학회지
• /
• 제27권5호
• /
• pp.82-87
• /
• 2013

The icebreaking research vessel ARAON conducted her second ice trial in the Arctic Ocean during the summer season of 2010. During this voyage, the local ice loads acting on the bow of the port side were measured using 14 strain gauges. The measurement was carried out during icebreaking while measuring the thickness of the ice every 10 m. The obtained strain data were converted to the equivalent stress values, and the effects of the ship speed and ice thickness on the ice load were investigated. As a result, it was found that a faster speed produced a larger stress, according to the variation in the peak values below an ice thickness condition of 1.5 m. Meanwhile, the effect of the ice thickness on the ice load was not clear.

• Ocean Systems Engineering
• /
• 제11권4호
• /
• pp.313-330
• /
• 2021

In this study, the dynamic interaction between an Arctic Spar and drifting level ice is examined in time domain using the newly developed ice-hull-mooring coupled dynamics program. The in-house program, CHARM3D, which is the hull-riser-mooring coupled dynamic simulator is extended by coupling with the open-source discrete element method (DEM) simulator, LIGGGHTS. In the LIGGGHTS module, the parallel-bonding method is implemented to model the level ice using an assembly of multiple bonded spherical particles. As a case study, a spread-moored Artic Spar platform, whose hull surface near waterline is the inverted conical shape, is chosen. To determine the breaking-related DEM parameter (the critical bonding strength), the four-point numerical bending test is used. A series of numerical simulations is systematically performed under the various ice conditions including ice drift velocity, flexural strength, and thickness. Then, the effects of these parameters on the ice force, platform motions, and mooring tensions are discussed. The simulations reveal various features of dynamic interactions between the drifting ice and moored platform for various ice conditions including the novel synchronous resonance at low ice speed. The newly developed simulator is promising and can repeatedly be used for the future design and analysis including ice-floater-mooring coupled dynamics.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
• /
• 제1권1호
• /
• pp.25-35
• /
• 2015

This study presents the analysis of relationship between ship speed and local ice load on the Korean Icebreaker ARAON. The relationship curves were made from the data obtained at two areas: the Arctic and the Antarctic; and for two operation condition: the icebreaking condition in sea ice trial and general operation in ice covered sea. The strain data were converted to the equivalent stress value, and the influence of ship speed on the local ice load was analyzed and compared each other. These analysis results are useful in working on a statistically valid hull design approach.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제40권4호
• /
• pp.333-338
• /
• 2012

지의류는 곰팡이, 조류 및 남조균류의 공생체이다. 본 연구팀은 최근 북극 지의류로부터 분리한 몇몇 미생물 종의 항산화 활성에 대하여 연구하였고, 그들의 높은 항산화 활성을 확인하였다. 본 연구에서는 Cladonia sp., Sterocaulon sp., Umbilicaria sp. 및 Cetraria sp. 총 4종류의 지의류로부터 5종의 미생물을 새롭게 분리하였고 배양 후, 다양한 용매 추출법으로 그들의 항산화능을 조사하였다. DPPH와 ABTS 자유 라디컬 소거능 측정법 및 FRAP 분석 등을 수행하였다. 또한 총 폴리페놀함량과 총플라보노이드 함량 분석 역시 수행하였다. 지의류 유래 미생물 배양 추출액 중, Burkholderia sordidicola S5-B(T) 유사 미생물 종의 에틸아세테이트 추출액은 DPPH 분석에서 대조군인 아스코르빈산 (51.3%)에 비해 72.9%로 높은 항산화 활성을 보였을 뿐만 아니라, 높은 플라보노이드와 폴리페놀 함량을 나타내었다. 결과적으로, 이러한 지의류 유래 미생물 종들은 잠재적으로 천연 항산화제의 원천소재로서 이용가능할 것이다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제52권3호
• /
• pp.613-632
• /
• 2014

In the early design stage of ships, the two most important structural analyses are performed to identify the structural capacity and safety. The first step is called global strength analysis (longitudinal strength analysis or hull girder strength analysis) and the second step is local buckling analysis (stiffened panel strength analysis). This paper deals with the ultimate strength performance of Arctic Sea Route-going commercial ships considering the effect of low temperature. In this study, two types of structural analyses are performed in Arctic sea conditions. Three types of ship namely oil tanker, bulk carrier and container ship with four different sizes (in total 12 vessels) are tested in four low temperatures (-20, -40, -60 and $-800^{\circ}C$), which are based on the Arctic environment and room temperature ($20^{\circ}C$). The ultimate strength performance is analysed with ALPS/HULL progressive hull collapse analysis code for ship hulls, then ALPS/ULSAP supersize finite element method for stiffened panels. The obtained results are summarised in terms of temperature, vessel type, vessel size, loading type and other effects. The important insights and outcomes are documented.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
• /
• 한국마린엔지니어링학회 2006년도 전기학술대회논문집
• /
• pp.163-165
• /
• 2006

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제40권9호
• /
• pp.847-851
• /
• 2016

지구 온난화 현상으로 2030년 정도에는 북극해 항로 이용이 연중 가능할 것으로 예상되고 있어 향후에 교통량이 증가할 것으로 판단된다. 하지만 현재는 쇄빙선 선장의 지시에 따라 운항하고 있어 안전 호송 속력 및 간격은 정량화되지 못하고 있다. 본 연구에서는 기존 연구인 최소 안전이격거리 및 최단 정지거리에 대하여 선박조종시뮬레이션 수행을 통해 검증하고 다음과 같은 결과를 얻었다. 정지거리 감소에 있어서 lead 간격이 선폭의 2~4배인 경우에 선속이 7 [kts] 이하인 경우 crash astern과 crash astern & hard rudder인 경우에서 유의적인 차이는 없었으나 선속이 10 [kts]인 경우는 3.5L에서 2.5L로 정지거리가 감소함이 확인되었다. 총 10척의 대상선박에 대하여 crash astern을 사용하여 최단 정지거리를 구한 결과 5 [kts]일 경우는 0.98L~1.8L, 8 [kts]에서는 1.9L~4.0L로 나타났다. 좁은 수로에서의 최소 안전이격거리는 6L이지만 북극해 항로는 전방만 해당하므로 3L이 필요하다. 이 결과를 적용하면 북극해 안전호송 속력은 5 [kt]이하이며, 8 [kts]이상으로 호송 시에는 crash astern & hard rudder를 이용하여 호송거리를 약 3.4L 이상은 유지하여야 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제39권3호
• /
• pp.201-205
• /
• 2015

극지와 해양에서 파이프라인은 최저 약 $-40^{\circ}C$의 매우 낮은 극한 온도에 노출된다. 이 경우 내부 유체는 상온에서와는 다른 유동특성을 나타내며, 3차원 유동해석을 통해 극한온도에 의한 내부유체의 압력, 온도, 속도, 액적분포 등의 특성 변화를 분석해야 한다. 또한 영하의 온도로 인해 내부 유체의 액적이 응결되며, 이로 인해 곡관부에서 충돌침식이 발생할 것으로 예상된다. 이러한 충돌침식은 장기간 운용되는 자원 이송망 등의 파이프라인의 안정성에 영향을 준다. 본 논문에서는 다성분 다상 유동 해석을 통해 극한 온도조건의 극지 및 해양 파이프라인에서 내부유체의 유동특성 및 충돌 침식에 대한 분석을 수행하였다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제39권6_1호
• /
• pp.1491-1495
• /
• 2023

본 연구는 북극의 해빙표면온도(ice surface temperature, IST)를 자동화된 기계 학습(automated machine learning, AutoML) 기반으로 산출하였다. AutoML 기반 IST는 상관관계(correlation coefficient, R) 0.97, 평균 제곱근 오차(root mean squared error, RMSE) 2.51K로 산출되었다. 심층신경망(deep neural network, DNN) 모델과 비교하여 AutoML IST는 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) IST 및 ice mass balance (IMB) buoy IST와의 검증 결과에서 좋은 정확도를 보인다. 이는 어려운 극지방 조건에서 IST 추정 정확도를 향상시키는 AutoML의 효과를 강조한다.