• Ocean Systems Engineering
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• 제2권3호
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• pp.217-228
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• 2012

As the size of container ships continues to increase, not many existing harbors can host the super-container ship due to its increased draft and the corresponding dredging requires huge budget. In addition, the minimization of waiting and loading/offloading time is the most important factor in harbor competitiveness. In this regard, mobile-harbor concept has been developed in Korea to achieve much improved harbor capacity and efficiency. In developing the concept, one of the most important elements is the operability of crane between two or more floating bodies in side-by-side arrangement. The container ship is to be stationed through a hawser connection to an outside-harbor fixed-pile station with the depth allowing its large draft. The mobile harbors with smart cranes are berthed to the sides of its hull for loading/offloading containers and transportation. For successful operation, the relative motions between the two or more floating bodies with hawser/fender connections have to be within allowable range. Therefore, the reliable prediction of the relative motions of the multiple floating bodies with realistic mooring system is essential to find the best hull particulars, hawser/mooring/fender arrangement, and crane/docking-station design. Time-domain multi-hull-mooring coupled dynamic analysis program is used to assess the hydrodynamic interactions among the multiple floating bodies and the global performance of the system. Both collinear and non-collinear wind-wave-current environments are applied to the system. It is found that the non-collinear case can equally be functional in dynamics view compared to the collinear case but undesirable phenomena associated with vessel responses and hawser tensions can also happen at certain conditions, so more care needs to be taken.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.423-428
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• 2010

본 계류안정성 해석은 광양만 부두의 포항제철 제품 및 고철부두에 대한 적정 선박을 선정하는 방법의 하나로서 수행되었다. 계류안정성 해석을 위해서는 우선 제품부두에 정박하는 기준이 되는 대상선박을 선정하여 각 선박의 운동특성을 파악하고, 이것을 바탕으로 각 대상 선박의 유체력을 계산한 후 파랑, 바람 및 조류를 고려하여 안벽에 계류된 선박의 계류안정성해석을 수행하였다. 이를 통해 광양 제품부두에서의 계류안정성을 보장하는 적정한 선박 선정기준을 개선하고자 하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제47권4호
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• pp.256-270
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• 2023

본 연구에서는 선박 또는 해양구조물에 설치되는 터렛(Turret)과 같이 제어 대상의 무게 중심 주변이 아닌 임의 지점을 운동 중심으로 선정하여 제어할 수 있는 동적위치유지(Dynamic positioning; DP)용 슬라이딩모드(Sliding mode) 제어기를 연구하였다. 이러한 슬라이딩모드 제어기는 선박 및 해양구조물 동역학 모델의 불확실성, 시공간에서 변화하는 미지의 해양환경에 의한 외력, DP 제어시스템의 과도 성능을 고려한 제어가 가능하다. 선박 및 해양구조물의 임의 지점을 기준으로 제어하기 위해 제어 대상의 기구학 방정식에 포함되는 자코비안(Jacobian) 행렬을 수정하여 슬라이딩모드 제어기를 설계하였다. 제어기의 강건성(Robustness)을 확보하기 위해 슬라이딩모드 제어기 설계에 리아프노프(Lyapunov) 안정도 판별 이론을 적용하였다. 일반적으로 DP 제어에서 제어기의 강건성 확보를 위해 PD(Proportional derivative) 제어 알고리즘 기반의 이득 스케줄링(Gain scheduling)을 사용한다. 그러나 이득 스케줄링을 적용하기 위한 적절한 이득을 찾는 것은 DP 시스템 적용을 복잡하게 만든다. 따라서 본 연구에서는 이러한 선박 및 해양구조물 DP 제어기의 복잡성을 해소하기 위해 슬라이딩모드 제어 알고리즘을 고려하였다. 제안된 슬라이딩모드 제어 알고리즘의 유효성을 검증하기 위해 시간 영역 시뮬레이션을 구현하였으며, 제어 알고리즘의 성능평가에 활용되었다. 제안된 슬라이딩모드 제어기의 유효성 검토를 위해 일반적인 PD 제어 알고리즘을 적용한 DP 제어 시뮬레이션 결과와 비교하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.227-241
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• 2017

In this study, a Volterra system for the variations of metacentric height (GM) in waves is employed to simulate the parametric roll phenomena of ships in head sea condition. Using the present Volterra system, the transfer function of each harmonic component in the GM variation is computed for different ship models, including mathematical models and a real containership, and the results are validated through the comparison with the values obtained using the direct calculations based on a weakly nonlinear time-domain method. Then, a semi-analytic approach employing a 1-degree of freedom equation for roll motion is developed to simulate the parametric roll motions in irregular waves. In the derived approach, the nonlinear and time-varying restoring forces in the waves are approximated using the Volterra system. Through simulations of the parametric roll for different sea states, the effects of the 1st and 2nd-order harmonic components of the variations in the occurrence and amplitude of the parametric roll motions are investigated. Because of the strong nonlinearities in the phenomena, a stochastic analysis is conducted to examine the statistical properties of the roll motions in consideration of the sensitivities and uncertainties in the computations.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.17-23
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• 2020

본 논문에서는 인공섬 형식의 방호공을 구성하는 수중사면에 선박이 충돌하는 경우 발생하는 선박과 지반의 거동을 해석하기 위한 모델을 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 구성하였다. 충돌에서 발생하는 지반의 전단파괴를 포함하는 대변형을 고려하기 위하여 지반과 해수는 Eulerian 영역으로 구성하고 충돌체를 Lagrangian 영역으로 구성되었다. 해석의 효율성을 향상시키기 위해서 mass scali기법을 충돌체의 모델링에 도입하였으며, 지반은 Eulerian영역에서 Eulerian Volume Fraction(EVF)값을 설정하여 구성하였다. 작성된 모델의 적용성을 검증하기 위하여 동적관입앵커에 대한 해석을 수행하였다. 또한 컨테이너선의 외부형상에 따라 고체요소로 모델링된 선수가 수중사면에 충돌하는 경우의 해석을 수행하고, 그 때 발생하는 변위, 속도, 소산에너지 등의 거동을 평가하였다. 그 결과로 매개변수해석에 대한 추가적인 연구 필요성이 도출되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.1-7
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• 1994

본 논문은 1993년 대한조선학회 논문집(제30권 제4호)에 제출했던 논문인 "선급 강선규칙의 설계 파랑하중 산식 개발(I)" 에 이은 후속편이다. 한국 선급에 입급된 다양한 선종의 17척 선박을 선정하여 잘 알려진 Strip Theory를 이용한 선박의 내항 성능을 계산하고 단기예측과 장기예측의 통계해석을 수행하였다. 이의 결과들을 가지고 선박의 초기설계시 이용 가능한 주요 요목들(선박의 길이, 폭, 깊이, 흘수 등)만을 이용하여 선형 회귀 분석법을 통하여 설계자들이 이용 가능하도록 파랑하중에 관한 설계산식을 개발하였다. (I)편에 이어 본 논문에서는 첫째, 만재흘수선 상부 및 노출 갑판에 작용하는 파랑 압력에 관한 설계 산식을 제안하였으며 둘째, 선체 임의의 위치에서 사용할 병진운동 가속도와 회전 운동 가속도의 설계 산식을 제안하고 다른 선급 규칙과 비교하였으며, 마지막으로 선체 탱크내에 액체화물이나 건화물이 적재되었을 경우 요구되는 국부구조 설계 하중에 대한 산식을 제안하였다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제6권3호
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• pp.265-287
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• 2016

The change of the global performance of a turret-moored FPSO (Floating Production Storage Offloading) with DP (Dynamic Positioning) control is simulated, analyzed, and compared for two different internal turret location cases; bow and midship. Both collinear and non-collinear 100-yr GOM (Gulf of Mexico) storm environments and three cases (mooring-only, with DP position control, with DP position+heading control) are considered. The horizontal trajectory, 6DOF (degree of freedom) motions, fairlead mooring and riser tension, and fuel consumptions are compared. The PID (Proportional-Integral-Derivative) controller based on LQR (linear quadratic regulator) theory and the thrust-allocation algorithm which is based on the penalty optimization theory are implemented in the fully-coupled time-domain hull-mooring-riser-DP simulation program. Both in collinear and non-collinear 100-yr WWC (wind-wave-current) environments, the advantage of mid-ship turret is demonstrated by the significant reduction in heave at the turret location due to the minimal coupling with pitch mode, which is beneficial to mooring and riser design. However, in the non-collinear WWC environment, the mid-turret case exhibits unfavorable weathervaning characteristics, which can be reduced by employing DP position and heading controls as demonstrated in the present case studies. The present study also reveals the plausible cause of the failure of mid-turret Gryphon Alpha FPSO in milder environment than its survival condition.