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모형시험과 수치해석을 이용한 하중조건 변화에 따른 소형선박의 저항성능 변화에 관한 연구 (Study of Small Craft Resistance under Different Loading Conditions using Model Test and Numerical Simulations)

  • 임준택;마이클;임남균;서광철
    • 해양환경안전학회지
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    • 제29권6호
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    • pp.672-680
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    • 2023
  • 선박의 설계과정에 있어, 선박의 중량은 유체역학적 성능에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 선박은 일반적으로 최적의 흘수와 배수량을 갖는 하나의 조건으로 설계되지만, 실제로는 연료의 소비, 선박 평형수의 충전과 적재 조건과 같은 운항 활동으로 인해 선박의 중량 및 흘수가 일정 범위 내에서 바뀐다. 본 연구에서는 소형선박을 대상으로 3가지 하중조건에 따른 선박의 저항성능 변화를 모형실험과 수치해석을 통해 연구하였다. 마지막으로 2050년까지 CO2 배출 가스를 50% 감축한다는 국제해사기구(IMO) 목표를 따라 선박의 저항 성능을 개선하여 동력 요구 사항을 줄이기 위해 선박의 중량 변화에 따른 저항성능의 민감도를 연구하였다. 연구 결과, 선박의 중량변화에 따른 효과는 낮은 프루드 수에서 크게 나타나는 것으로 확인되며, 저항성능에 대한 연구 결과, 설계 흘수의 적재조건을 기준으로 배수량이 11.1% 증가하고, 흘수가 5% 증가한 Over load의 적재조건에서 운항 시 선체의 총 저항이 모형시험과 CFD 시뮬레이션에서 각각 15.97%, 14.31%까지 증가하는 것을 볼 수 있다.

인천항 내, 외에서 식물플랑크톤 위해종의 분포특성 (Distributional characteristics of risky phytoplankton species at inner and outer sites around Incheon seaport of Korea)

  • 권오윤;강정훈
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권11호
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    • pp.6958-6965
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    • 2014
  • 인천항에서 선박평형수 배출수에 기인한 외래종을 고려한 항만환경 관리수준 설정을 위해 식물플랑크톤의 잠재적 위해종 출현 특성과 관련된 환경영향 요인을 2007년 2월부터 2009년 11월까지 인천항 내측 및 외측에서 계절조사를 수행하였다. 조사결과, 한국 주변해역에서 출현한 바 있는 식물플랑크톤 62종이 관찰되었고, 그 중에 적조원인종 13종과 독소생산종 7종의 잠재적 위해종이 관찰되었다. 잠재적 위해종은 여름철과 겨울철에 인천항 외측에서 더 다양하게 출현하였다. 봄과 겨울철에는 적조원인종인 Skeletonema spp., Thalassiosira nordenskioldii, Paralia sulcata가 항만 내측 (평균 72.4%) 및 외측(평균 77.6%)에서 모두 우점 하였고, 수소이온과 부유물질의 농도와 양의 상관관계를 나타냈다(p<0.05). 여름철에는 인천항 내측에서 적조원인종(Skeletonema spp.) 및 독소생산종(Alexandrium catanella, A. tamarense, Dinophysis acuminata, Pseudo-nitzschia spp.)이 혼합 우점 (평균 74.2%) 하였으나, 외측에서는 Skeletonema spp.와 P. sulcata가 우점 (평균 67.2%)하였다. 연구기간 동안 출현한 독소생산종 들은 용존 무기질산염, 규산염, 인산염 및 화학적 산소요구량과 양의 상관관계를 나타냈다(p<0.05). 식물플랑크톤 엽록소-a 농도는 봄과 여름 및 가을철에 인천항 외측에서 각각 평균 $3.05{\mu}g/L$, $1.49{\mu}g/L$, $5.46{\mu}g/L$로 내측보다 3-5배 높은 농도가 높았고, 겨울철에는 내측 (평균 $0.94{\mu}g/L$) 및 외측 (평균 $0.95{\mu}g/L$) 간 농도 차이가 없었다. 요약하면, 인천항 외측은 다양한 적조원인종이 우점하며 엽록소-a 농도가 높았으나, 항만 내측은 여름철 독소생산종의 출현 종수가 높게 나타났고, 외측에 비해 엽록소-a 농도가 낮았다. 각 위해종들의 대 발생 가능성은 영양염, 화학적 산소요구량 및 부유물질의 농도와 비례한 것으로 나타나, 항만 내, 외측의 환경특성을 고려한 잠재적 위해종 관리가 요구된다.

해양 플랑크톤 군집의 전기분해 염소소독 효과 (The Electrochemical Chlorination for Marine Plankton Community Disinfection)

  • 강정훈;신경순;현봉길;장민철;김은찬;장만
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.127-137
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    • 2007
  • 전기분해 염소소독기로 처리한 결과가 국제해사기구의 협약에서 제시한 생물처리 기준(D-2 regulation)을 만족하는지 확인하기 위해 박테리아, 식물플랑크톤($10-50\;{\mu}m$) 및 동물플랑크톤($>50\;{\mu}m$)의 사멸효과를 확인하였다. 실험조건은 대조구와 잔류염소농도 10 ppm(Expt. 1)과 30 ppm(Expt. 2)을 실험구로 설정하였고, 시험수를 $23.8\;m^3/hr$의 속도로 전기분해염소독기에 통과시켰다. 시험수의 생물조건은 국제해사기구에서 작성된 선박 평형수 관리 장치의 승인을 위한 지침서에서 제시한 기준을 따랐다. 식물플랑크톤의 생사판별은 광학현미경, 형광현미경 및 형광측정기(Turner Designs 10-AU)를 이용하여 확인되었다. 두 농도 조건(10 ppm, 30 ppm)의 처리수에서 운동성이 있는 식물플랑크톤은 움직임이 나타나지 않았고, 형광현미경 하에서 엽록소 형광색이 적색에서 녹색으로 바뀌었으며, 형광값은 고농도(Expt. 1: 6.95, Expt. 2: 7.11)에서 0으로 바뀌었다. 이는 식물플랑크톤의 활성이 상실되어 모두 사멸되었음을 의미한다. 동물플랑크톤의 생사판별은 해부현미경하에서 부속지의 움직임을 토대로 결정되었다. 전기분해 염소소독기 처리 후 해양환경에서 채집되어 농축된 자연군집 동물플랑크톤은 모두 사멸되었으나, 일부 Artemia가 생존하였다. 그러나 각 잔류염소 농도조건의 암소에서 노출시킨 지 24시간 뒤에는 모든 동물플랑크톤이 사멸되었다. 박테리아는 Petrifilm plates($3M^{TM}$)를 이용한 접종배양법으로 처리수의 총 세균, 대장균 군 및 대장균의 사멸효과를 확인한 결과, 균주가 전혀 관찰되지 않았다. 또한 각 염소농도 조건의 처리수에서 추가적으로 노출시킨 5일 동안 세 그룹의 생물에서 재성장이 나타나지 않았다. 본 연구결과는 세 그룹의 생물에 대한 전기분해염소소독기 처리결과가 국제해사기구에서 제정한 선박 평형수 배출기준을 만족시켰음을 보여주었다.

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『조선왕조실록(朝鮮王朝實錄)』을 통해 본 왕의 위락활동 유형과 변천 (A Study on the Types and Changes of the King's Amusement Activities through 『Annals of The Joseon Dynasty(朝鮮王朝實錄)』)

  • 강현민;신상섭;김현욱;마일초;한서정
    • 한국전통조경학회지
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    • 제36권4호
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    • pp.39-49
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    • 2018
  • "조선왕조실록"을 중심으로 분석한 조선시대 제왕들의 위락활동과 변천에 관한 연구 결과는 다음과 같다. 궁중 안팎 외부공간에서 행해진 왕의 위락활동은 연회형, 강무형, 유희형으로 분류할 수 있는데, 연회형은 회례연, 진연(進宴), 풍정(豊呈), 진찬(進饌), 양로연, 사신연, 수연(壽宴), 곡연(曲宴) 등이었고, 강무형은 활쏘기, 격구, 사냥 등이며, 유희형은 나례(가면놀이), 처용무, 풍두희(?頭戱), 그리고 화산붕(불꽃놀이), 꽃놀이(賞花), 투호, 수박희(手搏戱), 낚시, 뱃놀이, 각투(角鬪), 상희(象戱), 잡희 등이었다. 위락 활동은 고려시대 답습기[1기, 태조~세조(예종)], 확립기[2기, 군사문화가 성리학 문화로 전환되었고 연회의 규례가 제도화, 성종~중종]. 단절기[3기, 임진왜란 등 불안한 정세 속에서 침체, 단절 초래, 성종~현종]. 중흥기[4기, 위락 문화 재정비, 수준 높은 왕실 문화의 자긍심 표출, 숙종~정조]. 그리고 쇠퇴기[5기, 세도정치로 왕권이 추락하면서 위락 활동이 급격히 퇴조, 순조~순종] 등 5단계시기로 구분할 수 있다. 왕들의 사냥 관련 기사는 600건 이상 추적 되는데, 태종, 세종, 세조 등은 각 100여회 이상이었다. 사냥 대상은 호랑이, 곰, 사슴과 노루, 표범, 멧돼지, 매 등 이었고, 한양의 동북쪽 산림지역에서 주로 행해졌는데, 산수풍광이 수려하고 지리에 익숙한 풍양, 철원지역 등 북방의 정세와 안전을 살피기 위한 방안, 그리고 풍양이궁(경기도 남양주시 진접읍 내각리) 장소성 등과 밀접하게 연계된다. 단오절 세시풍속으로 대중에 확산된 격구놀이는 조선 초 왕과 신하들의 최상류층 마상격구로부터, 중기이후 무과시험의 마상격구와 상류층의 보상격구로 전환되는 과정을 거쳐, 조선 후기에는 민간에 확산되어 겨울철 남성들의 집단유락문화로 전승되는 과정이 추적된다. 특히, 강무형 위락문화는 봄(활쏘기), 여름(투호), 가을(활쏘기), 겨울(격구) 등 심신수양을 겸한 4계절 행위요소로 작용되었다. 한편, 조선시대 왕과 왕비들의 연향과 같은 위락 활동은 공식적 의례의 경우 내정(內庭)에서, 비공식적 관유(觀遊)의 경우 궁궐 후원이나 별궁에서, 특수 연회의 경우 모화관과 태평관, 기로소 등 별원(別園)에서, 활쏘기의 경우 성균관 사단에서, 사냥의 경우 금표가 설치된 강무장(금원과 원유)에서, 매사냥의 경우 한강변 광나루에서, 격구의 경우 보격구 중심으로 내정이나 별궁에서 다양하게 행해졌다. 즉, 외조, 치조, 연조, 후원의 범위를 넘어서 별원과 금원, 원유 등 한양에서 최대 100리 범위 까지를 활동영역으로 설정하는 위락문화 확장성(정(庭)${\rightarrow}$원(園)${\rightarrow}$원(苑)${\rightarrow}$원유(苑?))을 추적할 수 있었다. 결과적으로 본 연구를 통해 수준 높은 기록문화의 추적을 통해, 역대 왕들의 위락문화를 연회형, 강무형, 유희형으로 유형화 할 수 있었고, 위락 활동(진찬, 회례연, 양로연, 대사례, 사신연 등은 물론 사냥, 활쏘기, 격구, 투호, 처용무, 낚시, 뱃놀이, 불꽃놀이 등) 전모와 장소성, 그리고 상징적 의미, 역사적인 전승과정과 위락문화 등을 복합적으로 탐색할 수 있었다.