• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.632-639
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• 2011

해양 파력 발전 시스템의 설계를 위하여 본 연구에서는 6-자유도운동해석 기법을 적용한 3차원 CFD 해석으로 두 개의 부유체에 대한 거동을 유입되는 파의 성질에 따라 해석하였다. 수조모델내에서의 파의 생성형상을 현재 실험에서 가장 많이 사용되는 피스톤 형식의 조파기와 동일한 형태의 파를 생성하였으나 얕은 수심으로 인하여 바닥면에서 생성되는 에크만 경계층에 의해 파의 에너지가 감쇄되는 현상을 보였다. 생성된 파를 이용하여 파장에 따른 부유체의 거동을 계산한 결과 파장이 5m인 경우 부유체의 최대 진폭은 0.3m, 파장 1m인 경우 최소 진폭은 0.15m 그리고 파장 6m인 경우 부유체간 최대 거리는 1.06m로 계산되었다.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권5호
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• pp.558-565
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• 2017

해양환경의 극한 환경조건에 노출 된 고정식 및 부유식 해양구조물의 안전성과 설계비용 효율성에 있어서 파랑-구조물 상호작용의 정확한 예측은 중요하다. 본 연구에서는 규칙파 중 원형 기둥에 대한 파랑-구조물 상호작용을 해석하였다. 3차원 이상유동(two-phase flow)을 해석하기 위해 오픈소스 전산유체역학 라이브러리인 오픈폼을 사용하였다. 4개의 원형기둥이 정사각형 배열을 이루고 있을 때 규칙파의 입사각도에 따른 상호작용을 해석하였다. 원형 기둥 구조물에서의 wave run-up을 입사파의 기울기에 따라 비교하였다. 원형 기둥과 입사파의 상호작용으로 인해 원형 기둥 사이에 높은 파가 생성되는 것을 확인하였다. 본 해석 결과는 구조물과 입사파의 상호작용에 의한 air gap에 대한 연구의 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제10권2호
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• pp.64-72
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• 1998

해저자원개발에 사용되는 riser나 TLP의 인장각과 같은 세장해양구조물의 파랑 및 상단부유체의 운동에 대한 동적거동해석을 수행하였다. 구조부재의 유한요소모델을 사용한 수치해석기법을 개발하고 규칙파에 대한 시간영역해석을 수행하였다. 본 연구는 상단부유체의 수평 및 수직운동이 구조물의 횡방향거동에 미치는 영향을 분석하였으며, 특히 부유체 수직운동의 영향을 주로하여 패러미터연구를 수행하였다. 수심, 파랑조건 그리고 부유체운동 등 여러경우에 대한 구조물의 변의, 휨응력을 비교검토하였고, 이 해석을 통하여 부유체의 수직운동에 의한 시간변화 인장력으로 야기되는 불안정조건을 검토하였다. 예제해석결과, 부유체의 수평 및 수직운동의 상호작용으로 riser의 동적응답이 증폭되었다. TLP 인장각의 경우 부유체의 수직운동효과가 구조물의 거동에 상당히 크게 작용하는 것으로 나타났다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.286-294
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• 2016

초기설계 단계에서 시스템의 성능을 고려한 형상의 최적화가 필요하다. 하지만, 일반적으로 공학시스템의 성능예측은 많은 계산 시간이 요구되는 작업이다. 시스템 형상의 최적화를 위해서는 다양한 설계대안에 대한 성능의 평가가 요구되므로 초기 설계과정에서 많은 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 많은 연구자들은 응답표면방법을 이용한 성능예측에 관한 다양한 연구를 시도하고 있다. 하지만, 이 방법은 비선형성이 강한 문제에서 예측오차가 비교적 크게 발생하는 단점이 있다. 따라서 본 연구의 최종목표는 초기설계과정에서 성능예측을 위한 적절한 근사모델을 제시하고, 해양시스템 성능예측문제(부유식 해상발전기 하부구조물 최적화 문제, 유조선의 선저외판 최적화 문제)에 적용하여 제시된 근사모델을 검증하는 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권4호
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• pp.449-456
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• 2015

본 연구에서는 다양한 감쇠판을 원통형 부유체에 부착하고 수치 시뮬레이션을 통해 원통형 부유체의 heave RAO 및 고유주기의 변화를 고찰하였다. 먼저 감쇠판을 부착하지 않은 원통형 부유체의 heave RAO 및 고유주기를 파악하였고, 원통형 부유체에 부착한 감쇠판의 크기와 형상을 바꿔가며 각 경우에 대한 heave RAO 및 고유주기를 평가하였다. 수치 시뮬레이션 결과, 감쇠판의 모든 면적에 대해서 감쇠판을 부착한 원통형 부유체의 고유주기는 증가하였고, 감쇠판의 크기가 1.30D부터 입사파의 피크주기에서 heave RAO는 감소하였다. 감쇠판의 모든 면적에 대해서 원형 감쇠판이 Y자형 감쇠판보다 고유주기가 길게 나타나며, 고유주기의 차이는 감쇠판의 면적이 커질수록 그 차이가 커졌다. 운동응답 스펙트럼 계산 결과, 원형 감쇠판과 Y자형 감쇠판을 부착한 원통형 부유체의 heave 운동이 입사파의 피크주기에서 현저하게 감소하였다. 또한 원형 감쇠판을 부착한 원통형 부유체의 고유주기가 Y형 감쇠판을 부착한 경우보다 입사파의 피크 주기에서 더 멀리 이동하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권3호
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• pp.194-202
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• 2016

본 연구에서는 10 MW급 부유식 파력-풍력 복합발전 시스템의 플랫폼 초기 개념설계를 위해 유한요소해석 기반 위상 최적화를 검토하였다. 실제 파력-풍력 복합발전 시스템 플랫폼의 위상최적화를 수행하기 전에 단순화된 구조설계 문제를 이용하여 효율적인 위상최적화 이론을 확인하고자 밀도법과 균질화설계법의 두 가지 위상최적화 이론을 적용하였다. 단순화된 설계 문제의 결과로부터 균질화설계법 이론을 파력-풍력 복합발전 시스템의 플랫폼 위상최적화에 적용하였다. 파력-풍력 복합발전 시스템의 플랫폼 개념설계를 위해서 유한요소해석 모델을 생성하고 설치해역의 해양환경하중을 고려하여 구조해석을 수행하였다. 설계파 및 조류와 같은 해양환경하중으로부터 기인하는 플랫폼 상의 압력과 계류삭의 인장력을 산출하기 위하여 동수력학 해석을 수행하였다. 구조해석을 위한 하중조건은 부유체 동수력학 해석으로부터의 결과와 파력-풍력 복합발전 시스템 중량을 고려하였고, 경계조건은 관성제거법을 사용하여 구현하였다. 밀도법 기반 파력-풍력 복합발전 시스템 플랫폼의 위상최적화 결과로부터 개념설계 단계에서 주요 구조부재의 배치방안을 제시하였다. 본 연구결과로부터 위상최적화는 부유식 파력-풍력 복합발전 시스템과 같은 새로운 형식의 해양구조물 개발에 있어서 주요 구조부재 배치의 개념설계에 대해 유용한 설계도구임을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1201-1208
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• 2022

일반적으로 부유식 해상풍력발전 에너지의 수급성과 효율을 극대화하기 위해서는 하부구조물의 파랑 감쇠로 인한 운동을 저감시키는 것이 중요하다. 선행 연구들에 따르면 파도 중 하부구조물에 설치된 감쇠판에 의해서 발생한 와류점성으로 인해 운동 응답이 감소되는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 5MW급 반잠수식 OC5 플랫폼과 감쇠판이 부착된 두가지 플랫폼을 설계하고, 와류점성으로 인한 운동저감효과를 확인하기 위해 자유감쇠실험과 수치계산을 수행하였다. 모형시험 결과로 낙하 높이를 30 mm, 40 mm, 50 mm에서의 상하 자유감쇠실험을 수행하였을 때 OC5 플랫폼 대비 두 가지의 형태의 감쇠판이 부착된 플랫폼이 상대적으로 운동감쇠성능이 향상되었다. 모형시험과 수치계산 결과에서 형상화한 감쇠판 모델(KSNU Plate 1, KSNU Plate 2)들이 각각 OC5 대비 상하운동 진폭이 1.1배, 1.3배 각각 감소했으며, KSNU Plate 2 플랫폼은 KSNU Plate 1 플랫폼보다 OC5 대비 약 2배 감쇠성능이 좋아진 것으로 나타났다. 본 연구에서는 감쇠판의 면적과 와류점성이 상하동요의 감쇠율과 밀접한 관련을 보여준다.

• 해양환경안전학회지
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• 제13권4호
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• pp.79-85
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• 2007

세계 각국은 관광과 문화 사업을 21세기 국가 전략 사업으로 육성하고 있다. 관광 선진국들의 사례를 비춰볼 때 국민소득이 2만$\sim$3만 달러 이상 증가하면 육상 관광과 레저에서 해양 관광과 레저로 추이가 이동함을 볼 수 있다. 또한 주 5일 근무제의 시행으로 근로시간 단축에 따라 가족 지향형 가치관의 형성으로 가족단위의 여가활동 및 여행수요 증대의 보편화가 나타나고 있다. 이러한 환경변화에 따라 해양레저를 즐기고자하는 수요는 증가하고 있으나, 기반시설 부족으로 활성화가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 특히 우리나라 서남해안 해역은 수많은 다도해가 자연방파제 역할을 하고 있으므로 해양레저 산업을 활성화 시키는데 적합한 천혜의 자연조건을 보유하고 있으나 기반시설 부족으로 활성화가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 우리나라 해양레저 기반시설의 현황과 문제점을 분석하고, 서남해안 해양레저 산업 활성화에 필요한 친환경 해양레저 기반 시설 구축 방안에 관하여 논한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.470-475
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• 2019

본 논문에서는 진동수주형(OWC: Oscillating Water Column) 파력발전시스템을 위한 30kW 급 계통연계형 PCS(Power Conversion System)을 다룬다. 해양에너지 중 파력 발전은 삼면이 바다인 반도의 특성을 지닌 한국에 적용하기 적합하고 연안재해 시 파력 발전기가 방파제 역할을 하여 피해를 감소시킬 수 있고, 다른 해상 발전과 개발 대상 적지가 일치하므로 통합하여 효율을 증대 시킬 수 있다. 파력발전 방식은 작동 원리에 따라 가동 물체형과 진동수주형, 월파형 등 여러 형태로 구분하며, 설치 형태에 따라 고정식과 부유식으로 구분된다. 본 논문에서는 구조적으로 안정되고 터빈과 발전기의 유지 보수가 비교적 쉬운 진동수주형을 채택하여, 파력발전용 30kW 계통연계형 PCS 토폴로지 및 모델을 제안하고 계통에 안정적으로 전압을 공급할 수 있는 DC link 전압 제어 등 계통연계 시 필요한 제어방법에 대해 설명하였다. 또한 이를 검증하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다.