• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.5-17
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• 2022

저수지 제방의 침투제어를 목적으로 설치하는 감압정의 성능은 감압정의 직경, 간격, 관통율, 지반의 투수계수, 기초지반 지층의 두께 등 다양한 변수에 의해 영향을 받는다. 따라서 침투수압 경감을 목적으로 감압정을 채택하는 경우 이러한 매개변수를 충분히 검토하여 감압정의 설치제원을 결정해야 한다. 본 연구에서는 저수지 제방의 침투제어를 위한 대책공법으로 제방의 하류부에 감압정과 제방의 상·하류부에 토목섬유 블랭킷(이하 블랭킷)을 병행하여 설치하는 경우 블랭킷의 길이가 감압정의 성능에 미치는 영향을 평가하였다. 상·하류 블랭킷 길이-유량 관계에서 상류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정에서 배출되는 유량은 감소하며, 하류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 배출 유량은 증가하는 것으로 나타났다. 상·하류 블랭킷 길이-간격 관계에서 상류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 간격은 증가하며, 하류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 간격은 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 블랭킷과 감압정을 병행하여 설치함으로써 댐제방의 침투안정성을 확보하고자 하는 경우 침투유량의 배출을 최소화하고 감압정의 간격 확대를 통한 경제성 확보를 위해서는 상류의 블랭킷 길이 증가가 하류의 블랭킷 길이 증가보다 더 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국항해항만학회지
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• 제46권6호
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• pp.525-529
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• 2022

eLoran 시스템에서 보다 높은 정확도로 시각 및 위치 정보를 제공하기 위해 별도의 데이터 채널인 Loran Data Channel (LDC)를 사용한다. LDC 메시지는 기존의 8개의 Loran 펄스 중 항법에 사용하지 않는 3-8번째 펄스의 전송시각을 변조하여 송출하는 Eurofix 방식과 9번째 추가 펄스를 이용해 데이터를 변조하는 9^th 펄스 방식으로 변조될 수 있다. 본 논문에서는 eLoran 송신국에서 송출하는 LDC 메시지의 변조방법에 따른 수신 성능을 분석하였다. 인천에 설치하여 시범운영 중인 eLoran 시험 송신국에서 9^th 펄스 변조방법과 Eurofix 변조방법으로 동시에 LDC 메시지를 송출할 수 있도록 설정하고, 인천과 평택의 eLoran 보정기준국의 데이터베이스 내 저장된 LDC 메시지를 분석해 변조방법에 따른 LDC 메시지 수신률을 분석하였다. 또한 항로표지 관리선 인성 1호를 이용해 인천항 인근에서 실제 사용자의 LDC 메시지 수신률을 분석하였다. 본 연구결과는 향후 정식 eLoran 서비스 과정에서 공식적인 LDC 방송 메시지를 확정하기 위한 기술자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권5호
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• pp.773-779
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• 2022

우리나라 원양산업은 대중성 수산물 공급 및 식량안보에 중요한 역할을 하고 있다. IMO를 비롯한 각국에서는 어선의 국제적으로 통일된 안전 기준 마련을 위하여 노력하였고, '1977년 어선안전 토레몰리노스 협약' 채택을 시작으로 '2012 케이프 타운 협정' 채택을 하였으나 발효 요건을 충족하지 못하고 있다. 그러나 2019 토레몰리노스 선언으로 협정의 발효가 가시화되었고, 우리나라도 협정 비준을 앞두고 있으며 원양어선이 협정의 적용 대상이 된다. 2012 케이프 타운 협정은 적용 대상 기준을 선체의 길이 또는 총톤수를 선택할 수 있고, 현존선에 대해서도 일부 적용이 된다. 현존선에 대한 영향을 확인하기 위하여 한국원양산업협회 회원으로 등록된 원양어선 188척을 대상으로 분석한 결과 총톤수 적용이 협정 비준에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다. 또한 Two-way VHF, Radar transponder 등 GMDSS 설비의 강제화 및 선원들의 안전 친숙화 등의 대한 법령 개정이 필요한 것으로 식별되었다. 산업계에서는 협정에서 요구하는 설비의 비치와 어선원의 안전 친숙화가 필요하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1252-1258
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• 2022

선박용 엔진에서 배출되는 배기가스에는 다량의 수분과 미세먼지를 포함하고 있다. 미세먼지에는 여과성 미세먼지와 배기 배출 후 액상으로 변화하는 응축성 미세먼지가 포함되어 있으며 배출 전에 걸러지는 고체상 미세먼지보다 응축성 미세먼지가 더 많은 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 배기가스의 배기열과 수분을 회수하고 응축성 미세먼지를 제거하기 위한 실험장치를 실험실 내의 가스보일러 배기가스를 이용하여 테스트 하였다. 배기가스는 1차적으로 냉각방식으로 수분과 응축성 미세먼지가 제거되고 2차적으로 흡수제 방식에 의해 추가적으로 수분이 제거되었다. 상대습도 측정에 의한 배기가스 수분 제거율을 계산하면 1단계 배기냉각 방식으로 73%, 2단계 흡수제 방식으로 90% 제거되는 것으로 측정되었다. 이 과정에서 응축성 미세먼지는 80~90% 제거되는 것으로 측정되었다. 개발 시스템에 의해 회수된 열은 공정열로 활용할 수 있으며, 회수된 물은 수처리 과정을 통해 공정수로 활용할 수 있다. 또한 현재 관리 규제가 되고 있지 않지만 미세먼지의 주요 원인인 응축성 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1231-1237
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• 2022

본 논문에서는 AI 기반 설계 탐색 기법을 활용하여 선박의 주요 치수 최적화를 수행하였다. 설계 탐색 기법은 최적화 프로그램 HEEDS의 SHERPA 알고리즘을 사용하였다. 유동 해석은 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+를 사용하였고, 주요 치수 변환은 전처리 과정에서 JAVA Script와 Python을 사용하여 선박의 치수가 자동으로 변환되도록 설정하였다. 대상 선박은 소형 쌍동선형으로 주요 치수 최적화는 한쪽 선형의 길이, 폭, 흘수 그리고 단동선형 간의 간격에 대하여 수행되었다. 최적화 알고리즘에 사용된 목적함수는 총저항이며, 내부 의장 시스템의 크기 등을 고려한 배수 체적의 범위를 제한조건으로 선정하였다. 그 결과 최적 선형의 주요 치수는 기존 선형 대비 ±5% 내에서 변화가 있었고 총저항은 약 11% 개선된 결과를 보였다. 본 연구를 통해 선박의 형상을 직접 변경하지 않더라도 주요 치수 최적화를 통해 선박의 저항 성능이 향상됨을 확인하였고, 다양한 선박의 주요 치수 최적화를 통한 성능 향상에 활용이 될 것으로 기대한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.315-324
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• 2022

2차원 조파수조 내에서 취득된 규칙파 실험데이터를 머신러닝 기법으로 분석하여 천수 변형을 경험한 파랑으로부터 조파기의 입력파고를 예측하는 모델을 수립하고 그 성능을 검증하였다. 이를 위해 가장 대표적인 머신러닝 기법인 인공신경망(NN)과 비모수 회귀분석 방법 중 하나인 가우시안 과정 회귀(GPR) 모델을 각각 수립하고 두 모델의 예측 성능을 비교하였다. 전체 실험자료를 모두 한꺼번에 활용한 경우와 쇄파 발생 여부에 따라 자료를 구분한 경우에 대해 독립적으로 분석을 수행하였다. 데이터를 구분하지 않은 경우에는 NN 및 GPR 모델 모두 조파기 입력파고 값과 계측값 사이의 오차가 비교적 크게 나타났다. 반면에 데이터를 비쇄파 및 쇄파 조건으로 구분하면 조파기 입력파고의 예측 정확도가 크게 향상되었다. 두 모델 중에서는 NN 모델보다 GPR 모델의 성능이 전반적으로 더 우수한 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.213-220
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• 2023

본 논문에서는 한국전통게임에 사용되는 접이식 종이구조물(이하 딱지)의 접이과정을 모델링하고 게임의 승리조건을 만족시키는 충돌조건을 유전알고리즘을 이용하여 산정하는 과정을 서술하였다. 딱지는 A4용지 2장으로 구성되는 것을 가정하였다. 접이과정은 강제경계조건을 부여하여 날개부분을 꼬임의 위치로 변형시키고 강체판의 강제경계조건을 이용하여 딱지를 압착하였다. 이후 복원력에 의한 완화해석을 수행하여 게임에 사용된 딱지의 형상과 응력상태를 구성하였다. 얻어진 동일한 2개의 딱지 중 타격딱지를 주어진 충돌위치로 강제변위에 의해서 이동시키고 주어진 충돌속력에 대한 충돌해석으로 게임의 진행과정을 해석하였다. 이 때 승리조건인 피격딱지의 반전을 일으키는 충돌조건을 산정하기 위하여 유전알고리즘을 이용한 최적화해석을 수행하였다. 이 과정에서 효율적인 해석을 위하여 충돌해석을 2단계로 나누고 1단계의 해석결과 피격딱지에 반전이 발생할 가능성이 있는 경우에만 2단계해석을 진행하였다. 1단계 해석에서 유전알고리즘의 적합함수는 피격딱지의 방향코사인이었고 2단계해석에서는 속도의 역수로 하여 전체적으로는 가장 낮은 충돌속력을 가지는 충돌조건을 찾아내고자 하였다. 해석수행결과 다양한 압착두께에 따른 최적의 충돌조건을 찾아 낼 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권4호
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• pp.209-227
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• 2023

정부는 건설산업의 생산성 혁신을 위해 BIM 기반 스마트 건설기술 활성화방안을 지속적으로 발표하고 있다. 설계단계에서는 BIM 데이터와 다른 첨단기술을 융합하여 설계 자동화와 최적화 수행을 목표로 한다. 국내 해저터널 사업인 남해 서면-여수 신덕 국도 건설공사 기본설계에서는 터널설계 프로세스에 따라 3D 공간정보를 이용한 터널설계 자동화 기술을 개발하여 BIM 기반의 설계를 수행하였다. 터널의 선형설계에 제너레이티브 디자인 기법을 사용하여 만 여건 이상의 케이스를 36시간 내에 도출하고, 설계자가 정의한 목적함수의 정량적 평가를 수행하여 설계자가 요구하는 조건의 최적 선형을 도출했다. AI 기반의 지반분류와 3D Geo Model을 구축하여 최적 선형의 경제성 및 안정성을 평가하였다. AI 기반의 지반분류는 시추 코어 1공당 약 30종의 지반분류를 수행하여 그 정밀도를 향상시켰고, 3D Geo Model의 경우 시공 중 추가되는 지반 데이터를 누적할 수 있다는 점에서 그 활용도를 기대할 수 있다. 3D 발파설계의 경우 Dynamo 상에서 노선상의 모든 보안물건을 검토하여 최적 장약량을 5분 만에 도출하고, 직관적이고 편리한 시공관리를 위해 3D 공간상에 설계 결과를 시각화함으로서 시공 중에 직접 활용할 수 있도록 했다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.445-455
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• 2023

IPCC에서 발표한 제6차 기후변화 보고서에 따르면 지구온난화에 따른 해수면 상승이 가속화되고 있으며, 2100년 예상 해수면 상승은 저탄소 시나리오(SSP 1~2.6)에서는 47cm, 고탄소 시나리오(SSP 5~8.5)에서는 82cm로 분석되었다. 해수면 상승은 항만 인프라에 심각한 피해를 입히고, 항만 내에 정박 중인 선박의 계류안전성을 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 해수면 상승시 부두에 계류한 선박의 계류안전성 향상 방안을 도출하기 위해 만조시 침수 피해가 잦은 목포항을 선정하여 해수면 상승 시나리오에 따른 실제 접안 선박에 대한 계류 평가 요소의 민감도를 분석하였다. 분석 결과, 해수면이 상승함에 따라 동일한 환경조건에서 계류라인 장력, 계선주 하중, 계류라인 수직각도, 선체 6자유도 운동값이 대체로 증가하는 것으로 분석되었다. 또한, 마루높이가 상향되면 모든 계류 평가 요소의 값이 대체로 감소하여 선박 및 부두의 안전성 향상에 유리한 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 목포항 해수면 상승에 따른 항만 및 선박의 안전성 향상 방안을 확보하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.1-12
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• 2023

재생에너지 개발에 대한 관심 증가와 함께 한국의 서해안은 조력발전 후보지로 유리한 지역중 하나이다. 수력발전용 댐과 유사하게 작동하는 방조제를 활용한 조력발전은 장기간의 운영을 거쳐 조력발전을 대표하는 방식이지만, 생태계 변화, 재생산, 수괴 변화 그리고 수문학적 영향으로 조력발전 사업 추진이 지연되거나 중단되고 있다. 방조제를 활용한 조력발전시 발생하는 고가 건설비용 및 환경비용 문제를 절감하기 위하여 본 연구에서는 방조제가 이미 설치되어 있는 해역에 적용가능한 조력발전 장치의 개발 및 성능 검증을 위하여 현장실험을 실시하였다. 2개의 수조 및 관수로, 개수로, 그리고 수차 및 발전기를 이용하여 5종류의 실험을 수행한 결과, 10 kW 이상의 출력과 효율 60% 이상이 가능한 발전시스템 개발 가능성을 확인하였다. 이러한 연구결과는 서해안의 기존 방조제를 활용하여 소규모 조력발전에 활용할 수 있다.