• 한국해양공학회지
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• 제28권5호
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• pp.371-377
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• 2014

In this study, the hydrodynamic characteristics of various types of jack-up legs for a wind turbine installation vessel were analyzed. Using the modified Morison equation, the wave and current excitation forces on the jack-up legs were calculated. A modal analysis was performed to predict the dynamic responses for various types of jack-up legs. The Newmark-beta time integration scheme was used to solve the equation of motion in waves in the time domain. The maximum displacement and maximum bending stress were computed for four different types of legs, and their results were compared to select an optimum leg type. Finally, a six-leg jack-up rig with the selected optimal legs was modeled, and its natural period and hydrodynamic behaviors were evaluated.

• 한국해양공학회지
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• 제28권6호
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• pp.508-516
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• 2014

A numerical method to investigate the non-linear motion characteristics of a TLP is established. A time domain simulation that includes the memory effect using the convolution integral is used to consider the transient effect of TLP motion. The hydrodynamic coefficients and wave force are calculated using a potential flow model based on the HOBEM(higher order boundary element method). The viscous drag force acting on the platform and tendons is also considered by using Morison’s drag. The results of the present numerical method are compared with experimental data. The focus is the nonlinear effect due to the viscous drag force on the TLP motion. The ringing, springing, and drift motion are due to the drag force based on Morison's formula.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권5호
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• pp.537-544
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• 2018

본 연구에서는 해수 중 유체력에 의한 인공어초의 활동 및 전도를 평가하기 위한 간편하고 효율적인 사용자 중심의 전산 프로그램(SCAR program)을 개발하였다. 개발된 전산 프로그램은 인공어초의 안정성 평가 공식인 모리슨(Morison) 식을 기반으로 델파이(Delphi) 코드 및 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, Graphic User Interface) 방식을 적용하였다. 개발된 SCAR 프로그램은 학부 및 대학원 과정, 실제 현장 전문가들의 수산구조물(인공어초 또는 수중구조물 등) 설계 및 안정성 평가에 널리 적용 가능할 것으로 판단된다.

• Coupled systems mechanics
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• 제1권3호
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• pp.247-268
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• 2012

A finite element model is developed for dynamic response prediction of floating offshore wind turbine systems considering coupling of wind turbine, floater and mooring system. The model employs Morison's equation with Srinivasan's model for hydrodynamic force and a non-hydrostatic model for restoring force. It is observed that for estimation of restoring force of a small floater, simple hydrostatic model underestimates the heave response after the resonance peak, while non-hydrostatic model shows good agreement with experiment. The developed model is used to discuss influence of heave plates and modeling of mooring system on floater response. Heave plates are found to influence heave response by shifting the resonance peak to longer period, while response after resonance is unaffected. The applicability of simplified linear modeling of mooring system is investigated using nonlinear model for Catenary and Tension Legged mooring. The linear model is found to provide good agreement with nonlinear model for Tension Leg mooring while it overestimates the surge response for Catenary mooring system. Floater response characteristics under different wave directions for the two types of mooring system are similar in all six modes but heave, pitch and roll amplitudes is negligible in tension leg due to high restraint. The reduced amplitude shall lead to reduction in wind turbine loads.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.21-30
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• 1985

Tension Leg Platform (TLP)이란 평행위치로부터 일정 범위내에서 움직임으로 인하여 외 력의 효과를 완화시키는 compliant 구조물인 동시에, 기인장력을 받고 있는 연직 anchor cable 이 있으므로 부력이 자중을 초과하게 되는 안정한 platform 이다. 일반적으로 부체는 해상조건이 험할수록, 그리고 수심이 깊어질수록 동요가 심해지는데 TLP는 기인장 cable로 인하여 심해에서도 비교적 동요가 작아서 최근 대수심구조물의 총아로 각광받고 있다. 일찌기 Paulling 등이 TLP 거동의 예측을 위하여 수정된 Morison 방정식을 사용하는 선형동유체력합성방법을 발표하였다. 그러나 만일 TLP의 각 부재가 Morison 방정식의 가정이 성립할 수 없을 정도로 크다면 새로운 해석이 필요하다 하겠다. 일본의 Tanaka는 이런 경우에 McCamy-Fuchs 이론의 결과치를 이용하였으나, 완전한 해석이라기 보다는 일종의 간편법이라 하겠다. 본고에서는 큰 배수용적을 가진 연직부체가 있고, 이론적 해석의 결과를 검토해 볼 수 있는 수리모형 실험 결과가 있는 Deep Oil Technology (DOT) 회사의 TLP를 대상으로 하였다. 이 TLP는 부력을 전담하고 있는 연직축대칭 원통과 이들을 연결하고 있는 세부재로 이루어져 있어 축대칭부분에는 축대칭 Green 함수를 사용하여 동유체력을 구하고 세부재는 종래의 수정된 Morison 방정식의 항력항을 선형화하여 동유체력을 구하였다. 그리하여 부재의 각 미소부분에서 구한 힘들을 TLP의 중심에 원점을 둔 좌표계로 옮겨 동적응답을 구한 것이다. 본 해석에서 부재 상호간의 작용은 무시하였으며 단지 부재간의 거리효과만 고려하였다. 따라서 사용된 좌표계는 전체 (Global) 좌표계, 지점 (Local) 좌표계 및 파랑 (Wave) 좌표계 등이었고 각 좌표계간의 변환식이 필요하였다. 전체적인 해석정도는 선형이론으므로 케이블의 강성도 역시 선형적으로 구하였으며, 앞서 언급했다시피 Morison 방정식의 비선형항인 항력항은 Fourier 해석으로 선형화 하였다. 이러한 Fourier 해석은 잘 알려져 있는 Lorentz 원리와 같다고 볼 수 있다. 세부재의 경우 접선력은 무시하였고 수입자의 운동에 의한 부채에 대한 수직력만 고려하였다. 여기서 파랑좌표계에서 지점좌표계로의 좌표변환이 주의를 요하고 있다. 이제 이렇게 구한 각 힘들을 전체좌표 계에서 6개의 자유도별로 운동방정식에 대입하면 각 자유도별 동적응답이 구하여지는 것이다. DOT TLP의 Surge mode에 대한 동적응답을 실험치와 비교하여 본 결과, 세부재에 대한 고려를 뺄 수 없음을 알 수 있었다. 이는 연직축대칭 부체의 크기가 그리 크지 않으므로 인한 것이며, TLP의 원형의 경우에는 보다 더 관성력이 지배적일 것으로 사료된다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제6권3호
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• pp.685-699
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• 2014

In this study, the dynamic responses of a riser under the combined excitation of internal waves and background currents are studied. A modified Taylor-Goldstein equation is used to calculate the internal waves vertical structures when background currents exist. By imposing rigid-lid boundary condition, the equation is solved by Thompson-Haskell method. Based on the principle of virtual work, a nonlinear differential equation for riser motions is established combined with the modified Morison formula. Using Newmark-${\beta}$ method, the motion equation is solved in time domain. It is observed that the internal waves without currents exhibit dominated effect on dynamic response of a riser in the first two modes. With the effects of the background currents, the motion displacements of the riser will increase significantly in both cases that wave goes along and against the currents. This phenomenon is most obviously observed at the motions in the first mode.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제4권2호
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• pp.125-138
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• 1996

This paper deals with the application of certain active and passive control mechanisms to control the dynamic response of a steel jacket platform due to wave-induced forces. The forces are estimated using the nonlinear Morison equation which provides nonlinear self-excited hydrodynamic forces. The influence of these forces on the response of a structure without and with vibration control mechanisms is demonstrated using a steel jacket platform as a simple example.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권6호
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• pp.557-563
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• 2016

파력발전시스템의 에너지 흡수 효율은 입사파의 파력과 발전기 구동 동력의 비로 정의된다. 흡수 효율은 파력발전시스템의 동적 거동에 의존하기 때문에 파력발전시스템의 에너지 흡수 효율을 예측하기 위해서 파력발전시스템의 동적 해석이 요구된다. 본 논문에서는 에너지 흡수 효율을 예측하기 위하여 파력발전시스템의 동적 해석을 수행하였다. 파력발전시스템의 동적 해석을 위해서 상용 다물체동역학 해석 프로그램인 RecurDyn을 사용하였고, 부유체에 작용하는 파력을 모델링하기 위해서 Morison equation을 적용하였다. 효율분석 결과 파고가 낮고, 주기가 짧을수록 흡수효율이 높아지는 경향을 보인다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제3권3호
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• pp.126-136
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• 1991

본 논문에서는 파랑하중을 받는 Guyed Tower의 비선형 동적거동에 대하여 연구하였다. Guyed Tower를 효율적으로 해석하기 위하여 Tower는 등가의 기둥으로 모형화 하였으며, 계유장치는 수평방향의 비선형 경계요소로 이상화하였다. 또한 파일 기초부는 회전방향의 선형경계요소로 대치하였다. Tower에 작용하는 파랑하중은 Morison 방정식에 의한 산정하였다. 계유장치와 유체의 점성에 기인된 항력 등의 비선형성을 적절히 고려하기 위하여 시간영역에서 해석을 수행하였으며, 비선형 운동방정식을 효율적으로 풀기 위해 Newmark 적분기법에 기초한 모우드 중첩법을 사용하였다. Guyed Tower의 중요한 설계변수인 계유선의 Clump weight 중량 조건과 파일 기초부 조건의 변화에 대한 수치해석을 수행하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제5권1호
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• pp.1-10
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• 1993

1차 자유도를 갖는 해양구조물을 선정하여 long crested, stationary, Gaussian random waves가 구조물의 동적응답 스펙트럼에 미치는 영향에 대해 규명하였다. 해수면 부근에서 주기적으로 수면위로 부상하는 연직부재를 고려하기 위해 hybrid Morison equation을 제안했고 이 방정식을 기초로 파력을 계산했다. 주기적으로 수면위로 부상하는 효과를 고려한 결과 동적응답 스펙트럼은 감소하였으며 고차 응당성분이 발생했다. 또한 동적응답 스펙트럼은 주파수가 증가할수록 감소하는 경향을 보였으며 이는 해수면 위로 주기적으로 부상하는 현상을 고려할 때 발생하는 고차응답성분 때문인 것으로 사료된다.