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

• 한국가스학회지
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• 제22권5호
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• pp.24-30
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• 2018

극한지 장거리 천연가스 배관망의 경우 배관 특성 및 노선 조건에 따라 가스압력이 감소되기 때문에 가스 압력유지를 위한 승압 설비가 필요하다. 적절한 가스 압력 유지를 위해 승압기지 위치 간격을 근거리로 하여 압축비를 줄이거나 장거리로 하여 압축비를 증가시킬 경우 승압기지의 주요설비 가격, 건설 및 운전비용 등이 고려된 경제성 확보가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 극한지 장거리 배관망 건설에 대한 선행 연구조사를 검토하고 극한지 지역에서 승압기지의 건설비용을 절감할 수 있는 주요설비를 구성하여 공정 개념설계를 수행하였다. 특히 러시아의 야쿠츠크~알단지역에 대한 가상 지역을 선정하였고, 이 가상지역은 총 배관길이 533km 이며, 승압기지 건설 위치를 달리한 시나리오를 제시하고 승압기지의 주요설비에 대한 용량을 산정하였다. 이 결과를 바탕으로 승압기지 건설비용을 최소화할 수 있는 경제성 평가 방안을 검토하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권1호
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• pp.43-48
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• 2017

In recent years, the demand for ships and offshore platforms that can navigate and operate through the Arctic Ocean has been rapidly increasing due to global warming and large reservoirs of oil and natural gas in the area. Winterization design is one of the key issues to consider in the robust structural safety design and building of ships that operate in the Arctic and Sub-Arctic regions. However, international regulations for winterization design in Arctic condition regulated that only those ships and offshore platforms with a Polar Class designation and/or an alternative standard. In order to cope with the rising demand for operating in the Arctic region, existing and new Arctic vessels with a Polar Class designation are lacking to cover for adequate winterization design with HSE philosophy. Existing ships and offshore platform was not designed based on reliable data based on numerical and experiment studies. There are only designed as a performance and functional purposes. It is very important to obtain of reliable data and provide of design guidance of the anti-icing structures by taking the effects of low temperature into consideration. Therefore, the main objective of this paper reconsiders anti-icing design of aluminum helideck using the heating cable. To evaluate of reliable data and recommend of anti-icing design method, various types of analysis and methods can be applied in general. In the present study, finite element method carried out the thermal analysis with cold chamber testing for performance and capacity of heating cables.

• 한국가스학회지
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• 제20권2호
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• pp.58-65
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• 2016

천연가스 배관의 유동설계는 예상되는 모든 유체의 조건에서 배관의 설계수명 동안 적절한 흐름이 지속될 수 있는가를 결정하는 것이다. 장거리 자원이송망의 유동설계는 수송되는 유체의 물리적 특성, 유량, 온도와 압력, 배관의 길이와 고도, 배관이 횡단하는 지역의 환경 등 다양한 인자를 고려하여야 한다. 본 연구에서는 극한지 자원이송망 건설프로젝트의 운전 자료를 분석하였으며, 배관 내 가스흐름에 영향을 끼치는 가스의 물리적 특성 중 동점성률과 압축계수를 살펴보았다. 배관내경은 몇몇 유동방정식을 사용하여 계산하였으며, 배관두께는 안전계수와 배관재료를 고려하여 계산하였다. 배관 내 마찰과 가스온도 및 배관고도로 인한 압력강하는 AGA 유동방정식을 사용하여 계산하였다. 본 연구에서 수행한 유동설계 결과는 알래스카 배관 프로젝트 보고서와 비교하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권1호
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• pp.40-46
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• 2015

지구 온난화로 인해 북극해에 얼음이 빠르게 해빙되어 상업적 운항이 진행되고 있다. 극한의 조건에서도 북극해 항로를 개척하는 이유는 기존 항로보다 운항거리 단축되어 경제적으로 이익을 가지고 오기 때문이다. 이에 국제해사기구(IMO)에서는 북극해 항로를 안전하게 운항하기 위해 극지운항선박 안전기준(Polar Code)이 제정하였다. 본 연구에서는 북극해 안전 운항을 위해 항해사가 반드시 알아야 하는 얼음의 종류 및 극지운항선박 안전기준에 대해 설명하였다. 그리고 북극해를 운항하는 통항선의 안전 운항에 대한 이론적 지식을 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 그 결과 안전 운항을 위해서 통항선들은 얼음 진입 전 감속을 통해 얼음을 분석하고 얼음을 안전하고 효율적으로 쇄빙하기 위해 직각으로 진입해야 함을 알 수 있었다. 또한, 얼음에 진입 후 항로(lead)운항에 대하여 시뮬레이션을 실시한 결과 변침이 곤란하여 전방의 통항선에 대한 긴급상황 대처 훈련이 필요한 것으로 판단된다. 향후 다양한 조건의 시나리오를 통해 면밀한 분석이 필요할 것으로 본다.

• 한국기후변화학회지
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• 제1권1호
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• pp.31-50
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• 2010

제2차 고기후 모델링 비교 프로그램(Paleoclimate Modelling Intercomparison Program phase II, PMIP2)의 대기-해양-해빙 접합모형을 통해 얻어진 시뮬레이션 자료를 이용하여 마지막 최대빙하기(Last Glacial Maximum)의 북극 기후변화를 연구하였다. 연구에 이용된 모형은 미국 해양대기청의 CCSM, 독일 막스플랑크 연구소의 ECHAM3-MPIOM, 영국 기상청의 HadCM3M2, 프랑스 라플라스 연구소의 IPSL-CM4, 프랑스 기상연구소의 CNRM-CM3, 일본 동경대 기후연구소의 MIROC3.2, 그리고 중국 대기물리연구소의 FGOALS을 포함해 총 7개로 구성된다. 7개 모형들에 의해 재현된 현재 기후를 관측에 기초로 한 재분석 자료와 비교해 본 결과, 모든 모형에서 관측에 나타나는 북극기후의 특징들이 비교적 잘 재현되었다. 모든 기후 모형들에 마지막 최대빙하기의 대기 이산화탄소 농도를 포함한 온실기체, 지구공전궤도함수, 그리고 빙상 및 지형의 경계 조건이 적용되었다. 빙하기 경계 조건에 대하여 대륙빙하가 발달했던 북미와 북유럽에서 $24^{\circ}C$ 이상의 온도 감소가 나타나는데, 이는 빙하의 발달에 따른 표층의 알베도 증가와 고도의 증가에 기인하는 것으로 여겨진다. 또한 빙하의 발달에 기인하여 북극해에서도 $10^{\circ}C$ 이상의 온도 감소가 나타난다. 여름철에 비해 겨울철 온도 감소가 대체로 더 크게 나타나며, 북극 주변에서 평균 약 $14^{\circ}C$ 정도의 연평균 온도 감소를 보이고 있다. 저위도에 비해 북극 지역의 온도 감소가 모든 계절, 특히 겨울철에 더 크게 나타나는데, 이는 최근 지구 온난화의 정도가 극 지역에서 저위도나 중위도에 비해 더 크게 나타나고 있는 것과도 잘 대비된다. 본 연구결과와 최근의 온난화가 서로 대비되게 일어나기 때문에, 마지막 최대빙하기의 연구를 통해 미래 지구온난화 하에서 나타날 수 있는 기후변화를 간접적으로 이해할 수 있을 것으로 사료된다.