• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1993-1999
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• 2013

강합성 구조는 교량의 상하부 구조, 풍력 타워, 건축물의 기둥 등의 많은 분야에서 연구되어지고 있다. 강합성 구조의 가장 큰 특징은 강재와 콘크리트를 합성시킴으로서 두 요소의 단점을 극복하여 더욱 우수한 성능을 발휘하게 한다. 강합성 구조에서 강재와 콘크리트가 합성거동을 하지 않을 경우에 성능의 향상을 기대하기 어렵기 때문에 반드시 합성구조화 시켜야 한다. 교량의 상부구조에서는 강합성 보를 합성 거동시키기 위하여 다양한 방법의 합성방법을 제시하였으나 내부 구속 중공 RC 기둥이나 내부 구속 중공 CFT 기둥과 같은 새롭게 제안된 강합성 부재의 경우에는 거의 연구가 되지 않은 실정이다. 이러한 강합성 부재는 내 외부와 콘크리트가 합성되지 않을 경우, 두 재료간 슬립이 발생하여 설계 성능보다 성능이 감소할 가능성이 매우 크기 때문에 반드시 콘크리트와 강재가 일체 거동을 할 수 있도록 합성 방법을 제시하여 주어야 한다. 본 연구에서는 전단 연결재를 위의 기둥들에 적용하는 방안을 마련하기 위하여 전단 연결재의 실험적 거동 특성을 분석을 통해 추후에 전단 연결재 설계법 제시를 위한 기초 자료를 구축하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권5호
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• pp.628-636
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• 2018

현재 운용되고 있는 대형 등부표는 대부분 철소재로 제작되어, 부식과 침식에 취약할 뿐 아니라 중량이 커서 설치 및 유지보수가 어렵다. 또한, 주위를 항해하는 선박과 충돌시 등부표 및 선박의 구조적 피해는 물론 인명피해를 발생시키기도 한다. 이러한 철소재 등 부표의 문제점들을 해결하고자 친환경, 경량화 재질을 사용한 등부표가 주목을 받고 있고, 최근 국내에서도 부체와 상부구조물에 각각 친환경 경량소재인 EPP(Expanded Polypropylene)와 알루미늄 소재를 적용한 경량 등부표가 개발된 바 있다. 등부표가 본연의 기능을 수행하기 위해서는 복원성능 및 파랑중 (동적) 운동성능의 확보가 중요한데, 경량화 등부표는 기존의 철재 등부표와 중량 분포 및 운동특성이 다르기 때문에 이에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 새롭게 개발된 전원일체형 경량 7마일 등부표의 복원성능과 다양한 환경조건(파도, 바람, 조류)하에서의 운동성능을 평가하였다. 계류시스템을 고려한 운동해석에는 ANSYS사의 AQWA를 사용하였으며, 운동성능 추정의 정도 향상을 위하여 상용 CFD SW인 Simens사의 STAR-CCM+를 사용해 추정한 풍하중 및 조류하중을 운동해석에 사용하였다. 추정된 등부표의 유의운동의 최대값을 비교한 결과, 바람보다는 파도와 조류가 운동성능에 상대적으로 큰 영향을 미치며, 해상상태가 나빠질수록(Beaufort No. 3이상) 운동이 급격히 커지는 것으로 예측되었다. 이는 해상상태가 나빠지면서 불규칙 파 에너지 스펙트럼의 최대 주파수가 등부표의 고유주파수에 근접하기 때문으로 추정된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.733-738
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• 2021

최근 국내 해양레저에 대한 국민들의 관심이 높아지고 있고, 해외 시장 개척을 위한 레저선박 건조 및 제조업체들의 연구개발이 활발한 실정이다. 기존 레저보트에 많이 사용되어 온 재료 중에서 FRP와 알루미늄합금은 각각 장기간 사용으로 인한 흡습성과 재활용이 불가능한 환경문제와, 높은 열전도도와 고열에 약해 화재에 취약하다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 높은 비강도와 내식성을 갖춘 티타늄합금을 선체 재료로 선택하였고, 선박의 구조설계를 위해 충격하중에 의한 설계하중을 4가지 규정으로부터 산정하고, 이 하중에 대응하는 선체 판두께를 추정하였다. 국제표준인 ISO 12215-5, 이탈리아선급인 RINA Pleasure Yacht, 영국선급인 LR Special Service Craft, 한국선급인 KR 고속경구조선규칙을 비교 분석한 결과, 최대 슬래밍하중은 ISO, KR, LR, RINA의 크기 순서로 높게 계산되었고, 요구되는 판 두께도 ISO, KR, LR, RINA의 크기 순서로 추정되었다. 레저보트는 국제 규정에 적합한 설계와 인증이 필수적이므로, 각 규정에 대한 사용자의 이해를 높이고 해외 수출 선박의 설계 및 승인 절차에 도움이 되리라 생각한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권6호
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• pp.708-722
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• 2016

LOICZ(Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone) 모델을 이용하여, 목포항 주변의 하구역(영산호 하구역, 영암호-금호호 하구역)에서 일어나는 생지화학적인 순환 과정을 이해하고자 계절별 영양염 수지를 산정하였다. 비성층화 시기인 2008년 5월, 9월, 11월에는 simple three-box model을 적용하였고, 성층이 발생했던 7월에는 two-layer box model을 적용하였다. 물질 수지를 산정한 결과, 5월과 7월에 외해역으로부터 영양염이 역유입되었고, 외해수와의 혼합에 의한 교환($V_{X-3}$, 또는 $V_{deep}$)을 통해 하구역으로 유입되는 영양염(DIP) 부하량이 인공 호수의 대규모 방류 영향을 받은 육상기인 유입량보다 더 많았다. 그리고 9월 물질 수지 결과에서는 하구역과 외해역의 영향을 동시에 받는 하구역 입구(sub-region III)에서 영양염의 과잉 적체가 발생되었다. 저수온기(11월)에 인공 호수(영산호)의 방류 영향이 없는 하구역에서는 영양염이 제거되었고, 담수 방류(영암호-금호호)의 영향을 받은 하구역에서는 수주 내 영양염이 축적되는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과들은 목포항 주변 하구역으로 유입되는 영양염들이 육상에서 기인할 뿐만 아니라, 외해역 그리고 하구역 내에서도 추가 공급되고 있다는 점을 시사하고 있다. 따라서 목포항 주변 하구역의 수질 관리를 위해서는 담수를 통한 육상기인 영양염 부하량을 저감하는 방안과 함께, 주변 해안으로의 영양염 유입도 저감하기 위한 통합 환경관리 대책이 수립되어야 할 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제29권1호
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• pp.8-25
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• 2020

산업화는 도로축적퇴적물(road-deposited sediment, RDS)의 발생과 중금속 오염을 증가시켰고, 이는 비점오염을 통해 주변 수환경에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. RDS의 오염과 입자 크기와의 관계는 오염관리를 위해 중요하나, 이에 대한 정보는 매우 부족하다. 본 연구에서는 시화호 및 주변 하천의 주요한 비점오염원으로 판단되는 시화산업단지 내 25개 정점에서 수거된 RDS 시료의 입도에 따른 중금속 분포특성과 환경영향에 대한 연구를 수행하였다. 농집지수(I_geo)는 RDS가 주로 Zn, Cu, Pb, Sb에 의해 오염되었음을 보여주었고, 이들의 농도범위는 Zn, Cu, Pb, Sb이 각각 633-3605, 130-1483, 120-1997, 5.5-50 mg/kg이었다. 이는 국내외 다른 도시에 비해 매우 높은 수준이었다. 대부분의 중금속은 농도와 입도와의 높은 음의 상관관계를 보였다. 250 ㎛ 이하의 분율은 전체에 대한 질량 부하와, 오염 기여율이 각각 평균 78.6, 70.4%로 매우 지배적이었다. 강우 유출을 통해 인근 하천으로 유입될 확률이 높을 것으로 간주되는 125 ㎛ 이하의 입자 분율에 대한 오염평가 결과, 이는 저서생물에 독성을 나타낼 수 있는 매우 오염된 수준이었다. 입자 크기별로 나누어 RDS의 금속원소에 대한 주성분 및 요인분석을 실시한 결과, 250 ㎛ 보다 큰 RDS는 주변의 산업시설이, 250 ㎛ 보다 작은 RDS는 차량운행이 중금속오염의 주요 요인일 것으로 나타났다. 본 연구 결과, 시화산업단지 내 RDS의 중금속오염 및 인근 수역으로의 비점오염의 효율적인 저감을 위해서는 125에서 250 ㎛ 이하의 미세한 RDS 입자의 제어가 매우 중요한 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권1호
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• pp.22-28
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• 2015

1 MW 해수온도차발전 시스템의 라이저에 관한 설계를 수행한다. 라이저의 직경은 1 MW 발전을 위한 심층수 취수량에 기초하여 결정되고, 관종은 제작 가능한 상업용 파이프를 대상으로 종류별 특성을 분석한 후 선정한다. 강관, GFRP관, 그리고 HDPE관 중 HDPE관을 선정하며, 선정된 관종의 중량과 강도를 보강하기 위하여 설계를 수행한다. HDPE 라이저 하부 끝단에 중량체를 설치하여 중량을 보강하며, HDPE 라이저 축방향으로 와이어로프를 설치하여 강도를 보강한다. 중량체의 중량은 GFRP관 무게 대비 25%와 50%가 되도록 설계되며, 라이저 끝단에 연결되는 중량체의 모든 하중은 와이어로프가 지지하도록 설계된다. 설계된 HDPE라이저는 연중 온도차발전이 가능한 하와이 인근 해역에 설치되는 것으로 가정하여, 수치해석적 방법에 의한 안전성 평가를 수행한다. 안전성이 검증된 HDPE 라이저에 대하여 경제적으로 가장 유리한 HDPE 라이저의 최종 제원을 결정한다. 설계된 라이저는 향후 1MW 해수온도차발전 시스템 실증을 위한 설계 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권3호
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• pp.163-170
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• 2013

본 논문에서는 낙동강 하구역 진우도 자연해빈을 대상으로 해안표착물과 식생대 전선의 상관성 및 상호거동에 대하여 연구하였다. 해안표착물과 식생대 주변의 비사에 의한 퇴적 특성을 고찰하기 위해 현장 바람과 바닥조건을 고려하여 실내 풍동실험을 수행하였다. 본 연구에서 고려하는 주요 영향은 해안표착물과 식생대 주변의 바람에 의한 모래의 퇴적현상이다. 해안표착물에 대한 실험결과로서, 모형 전면부터 퇴적되고 퇴적된 높이가 모형의 70% 정도 퇴적되었을 때 모형 후면이 퇴적되는 양상이 나타났다. 이에 반해, 식생을 대상으로 한 실험에서는 모형 전면보다 후면이 먼저 퇴적되고, 후면이 전면보다 60%정도 더 높게 쌓이는 양상이 나타났다.

• Coupled systems mechanics
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• 제2권2호
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• pp.191-214
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• 2013

The unsteady flow past a circular cylinder which starts rotating or rotary oscillating impulsively from rest in a viscous fluid is investigated for Reynolds numbers Re=200 and 1000, rectilinear speed ratios ${\alpha}$ between 0.5 and 5.0, and forced oscillating frequencies $f_s$ between 0.1 and 2.0. Numerical solutions of the Navier-Stokes equations are obtained by using a finite volume method on an unstructured colocated grid. The objective of the study is to examine the effect of the rotating and rotary oscillating circular cylinder on the flow patterns and dynamics loads. The numerical results reveal that the $K\acute{a}rm\acute{a}n$ vortex street vanishes entirely behind the rotating cylinder when the ratio ${\alpha}$ exceeds the critical value, and the vortex shedding behind the rotary oscillating cylinder undergoes mainly three modes named 'synchronization', 'competition' and 'natural shedding' with the increase of $f_s$. Based on the amplitude spectra analysis of the lift coefficients, the regions of the classification of flow structure modes are presented, which provide important references for the flow control in the ocean engineering.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권3호
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• pp.453-460
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• 2016

해상풍력터빈 시스템은 크게 상부의 풍력터빈과 하부의 지지구조로 구성된다. 해상풍력발전은 육상용 풍력발전보다 우수하다는 평가가 지배적이지만 육상용 풍력발전에서 고려되지 않는 파랑에 의한 주기적인 하중이 추가로 고려되기 때문에 다양한 외부 환경조건에 대하여 높은 안정성 확보가 요구된다. 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 활용하여 설계된 해상풍력 하부구조에 대한 하중해석을 수행하고 유한요소해석을 통해 설계된 자중조절형 해상풍력 기초에 대한 구조 건전성을 검토하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제59권6호
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• pp.993-1017
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• 2016

Helicopters are essential for supporting offshore oil and gas activities around the world. To ensure accessibility for helicopters, helideck structures must satisfy the safety requirements associated with various environmental and accidental loads. Recently, offshore helideck structures have used aluminium because of its light weight, low maintenance requirements, cost effectiveness and easy installation. However, section designs of aluminum pancakes tend to modify and/or change from the steel pancakes. Therefore, it is necessary to optimize section design and evaluate the safety requirements for aluminium helideck. In this study, a design procedure was developed based on section optimization techniques with experimental studies, industrial regulations and nonlinear finite element analyses. To validate and verify the procedure, a new aluminium section was developed and compared strength capacity with the existing helideck section profiles.