• 해양환경안전학회지
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• 제18권6호
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• pp.610-616
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• 2012

세계는 지금 본격적인 에너지 기후시대로 도래했으며 녹색성장을 이끌 강력한 에너지 정책이 선진국가 진입의 초석으로 신재생에너지를 활용하여 미래의 에너지 자원으로 동력화하는 것이 21세기 에너지 수요를 충족시키는 개발 목표가 되고 있다. 최근 신재생에너지 개발의 필요성에 따라 해양에너지가 주목을 받고 있다. 해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 이에 따라 각 해역에 적합한 조류에너지 변환장치의 개발이 매우 필요하다. 본 연구에서는 조류발전용 터빈에 작용하는 유입각, 해저면 효과 및 공동현상 발생에 따른 효율의 변화를 후류유동특성을 통해 파악하였다. 계산 조건하에서 해저면 효과에 의한 효율저하는 크게 나타나지 않았고, 유입각은 10도 이상부터 효율 저하가 나타났고 45도에서는 출력계수가 7 % 낮게 계산되었다. 유입속도가 증가할수록 토크와 출력계수가 증가하였으나, 공동현상이 발생하는 3 m/s이상부터 오히려 출력저하가 나타났다. 또한 유동특성의 고찰을 통해 유입각이 크고 공동현상이 나타날수록 출력감소의 원인이 됨을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.79-92
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• 2011

본 연구에서는 투과성구조물에서 우수한 파랑제어기능을 발휘하는 것으로 잘 알려져 있는 슬리트케이슨제 중에 기본형인 연직벽형 횡슬리트케이슨제가 불투과성지반 및 투과성지반상에 설치된 조건하에 구조물에 작용하는 단주기파랑 및 지진해일파에 의한 파압의 특성을 논의한다. 투과성지반의 해석에서는 공극율을 편의상 0.4로 가정하여 2차원 및 3차원수치해석을 수행하고, 불투과성의 경우와 그의 차이를 비교 검토한다. 이 때, 입사파랑의 조건으로는 설계파랑으로 일반적으로 고려되는 단주기파랑과 그의 진폭과 동일한 크기로 내습하는 지진해일파(고립파 혹은 단파)를 고려하며, 슬리트케이슨제의 전면유공부 및 유수실 내부의 불투과벽체에 작용하는 파압을 대상으로 한다. 해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 하나의 지배방정식으로 해석하는 이상류(二相流) 모델에 기초한 2차원 및 3차원수치파동수로를 각각 적용한다. 얻어진 수치해석결과에 의하면, 슬리트케이슨제의 전면유공부에서는 단주기 파랑에 비해 지진해일파의 작용파압이 약 3~5배 높은 값을 나타내고, 유수실 내부벽에서는 약 2~4배 높은 값을 각각 나타낸다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.258-276
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• 2018

정확하고 정량적인 현지 암반 수리특성 정보들은 고수압 조건 굴착 공동 주변의 수리 지질학적 거동에 대한 신뢰성 있는 평가에 필요한 핵심 인자들 중의 하나이다. 상부의 해수가 무한 수원으로 작용하는 해저지반 내 터널이나 암반 구조물 설계에서 계획 구조물의 규모와 작용 수압이 커질수록 수리특성 정보의 중요성은 크게 증가된다. 본 연구에서는 기존 수압시험 시스템의 부적절한 구성이나 부정확한 자료 획득과 관련된 제반 문제점들의 개선을 통해 고수압 해저지반에 최적화된 일체형 메인 프레임과 30 bar 급 완전방수구조 공내측정장치를 독자적으로 개발하였다. 수리특성 조사 시스템을 구성하는 개별 시험장치들을 단일 프레임에 통합함으로써 협소하고 위험요소가 많은 해상 시추용 플랫폼에서도 안전하고 효율적으로 시험을 수행할 수가 있게 되었다. 또한 유압유 이중 조절장치를 고안하여 공내 순 주입압력 기준 $2.0kgf/cm^2$ 이하 간격으로 정밀한 단계적 가압과 압력 유지가 가능하도록 하였다. 개발 장치들의 시스템 성능과 작동 안정성을 실증적으로 확인하기 위해 연구 시험공 2개소에서 현장 적용성 시험을 완료하였으며 제주 현무암 분포 지역 내 시험공 1개소에서 대표요소체적 규모 수리특성 시험을 성공적으로 수행하였다. 본 논문에서는 개발 장치들의 주요 특성들과 다양한 실내 및 현장 성능시험에서 획득된 주요 결과들을 간단히 소개하였다.

• 지질공학
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• 제27권4호
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• pp.367-376
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• 2017

최근 전 세계적으로 해저터널 건설이 활발하게 진행되고 있으며, 국내에서도 본토와 제주도를 연결하기 위한 해저터널 건설에 관심이 집중되고 있다. 해저터널의 안전한 건설을 위해서는 설계 및 시공 단계에서 단층과 같은 지질구조의 파악이 매우 중요하다. 그러나 해저터널의 경우 육상터널과는 다르게 지반조사의 한계로 인하여 지질구조의 분포에 대한 정보를 취득하는데 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 지구통계학적 방법을 이용하여 해저지반에 발달하는 대규모 지질구조를 자동으로 도출하는 알고리즘을 개발하는 것이다. 본 연구에서 가장 중요한 것은 최적 이동창의 크기, 최적 공간통계량 종류, 최적 백분위수 기준의 결정이다. 최종적으로 도출된 최적 분석 알고리즘으로 R을 이용하여 사용자 프로그램을 개발하였다. 개발한 프로그램은 다양한 공간통계량의 변화를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다. 또한, 공간통계량의 종류와 백분위 기준을 손쉽게 지정할 수 있도록 하여 공간통계량의 변화에 따른 지질구조 분석을 용이하게 하였다. 따라서, 지질구조선 도출 알고리즘에서 공간통계량은 이동 분산값, 분위수 기준은 상위 10%, 이동창의 크기는 $3{\times}3$ 일 때 대규모 지질구조선의 선형적인 형태가 시각적으로 가장 잘 나타나는 것을 확인할 수 있다. 특히 분위수 기준을 상위 0.5%로 할 경우 등고선 그림에서 오류값들이 거의 제거가 되는 양상을 보여준다.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권4호
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• pp.487-494
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• 2014

Deep-seabed test miner operated by a self-propelled mining system moving on soft soil is an essential device to secure floating and towing performances. The performances of the tracked vehicle are seriously influenced by noise factors such as the shear strength of the seafloor, bottom current, seafloor slope, speed of tracked vehicle, reaction forces of flexible hose, steering ratio, etc. Due to uncertainties related to noise factors, the design of a deep-sea manganese nodules test miner that satisfies target reliabilities is difficult. Therefore, reliability-based design optimization (RBDO) is required to guarantee system reliability under circumstances where uncertainties related to noise factors prevail. Among noise factors, the bottom current, a bimodal distribution, is censored due to the observation limit of measurement devices. Therefore, estimated distribution of the bottom current is inaccurate without considering these characteristics and the result of RBDO cannot be guaranteed. In this paper, we define censored data as unknown values over the limit of observation. If this data is estimated by using Akaike information criterion (AIC) that cannot consider the characteristics of censored data, the distribution of estimated data cannot guarantee accurate reliability. Therefore, censored AIC that can consider the characteristics of data is used to estimate accurate distribution of the bottom current. Finally, RBDO, under circumstances where uncertainties related to noise factors combined censored data are present, is performed on the mobility of a deep-sea manganese nodules test miner.

• 한국수산과학회지
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• 제35권3호
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• pp.273-281
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• 2002

해양의 표층퇴적물을 분류하는 일반적인 방법은 ground frothing에 의한 것으로 시료채취 정점에 국한된 자료라는 한계성을 가지고 있다. 최근에는 원격분류방법의 개발로 인하여 이러한 한계성을 극복한 연속적인 자료를 얻을 수 있도록 가능하게 되었다 본 연구에서는 해저면의 원격분류결과를 실시간 수치화된 자료로 얻을 수 있는 음향장비인 QTC View라는 기기를 이용해 부산 수영만의 표층 퇴적물을 원격분류 하였다. QTC View는 50kHz의 음향측심기와 연결하였고 측정장비의 설정환경은 조사동안 일정하게 유지하였다. Ground trothing에 의한 시료 분석결과 수영만은 slightly gravelly sand, slightly gravelly sandy mud. gravelly muddy sand, clayey sand, sandy mud, slightly gravelly muddy sand 그리고 rocky bottom의 총 7개의 퇴적물형으로 분류되었다. QTC View를 이용한 1차 원격분류결과 이들 7개 중 slightly gravelly sand, gravelly muddy sand, sandy mud 및 rocky bottom 등 4개의 퇴적물형이 구분되었으며 이는 2차 원격분류결과에서도 유사하게 분포하는 것으로 확인되었다. Ground frothing에 의한 분류자료와 원격분류 자료를 비교한 결과 퇴적물형을 구분할 때 소량성분에 의해 서로 다르게 구분된 경우는 다소 차이가 있으나 연구지역 전반에 걸친 퇴적물의 분포양상은 잘 일치하는 것으로 나타났다. 따라서 QTC View는 해저퇴적물을 원격분류하는데 유효하게 이용될 수 있을 것으로 본다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제3권3호
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• pp.142-148
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• 1998

심해저 망간단괴 채광에 따른 저층생태환경의 변화를 평가하기 위한 기초환경연구의 일환으로 북동적도 태평양 심해저 퇴적물 내의 총 ATP(T-ATP), 용존 ATP(D-ATP) 그리고 입자성 ATP(P-ATP)의 농도 및 수직분포양상을 연구하였다. T-ATP는 퇴적물 6 cm 깊이 내에서 4.4~40.6, D-ATP는 0.6~16.1, 그리고 P-ATP는 3.0~29.2 ng/g dry sediment의 범위로 변했다. T-ATP의 약 84%, D-ATP의 약 81% 그리고 P-ATP의 약 74%가 표층 퇴적물 2 cm 이내에 분포하는 것으로 나타났으며, 분포양상이 퇴적물 내의 함수율과 높은 상관관계를 나타냈다. 이러한 결과는 심해저 퇴적물 내의 미생물(P-ATP) 분포가 수층으로부터 전달되는 유기탄소에 의해 결정됨을 의미한다. 다중주상 시료채집기를 사용해 획득한 퇴적물에서 P-ATP 최대층이 0~0.5 cm 깊이 내에 존재하는 것으로 나타나, 표층이 교란되는 상자형 퇴적물 채집기보다는 다중주상 시료채집기가 심해저 퇴적물내 ATP의 미세수직구조의 연구를 위해서 더욱 효과적인 것으로 판명되었다. 결론적으로 ATP 농도가 퇴적물 깊이 6cm 이내에서 뚜렷한 수직분포양상을 보이는 것으로 미루어, ATP 분포양상이 향후 심해저 광업에 따른 미생물 생체량 변화를 평가하기 위한 유용한 환경기초자료로 사용될 수 있는 것으로 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권7호
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• pp.663-670
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• 2016

본 논문은 심해저 채광시스템 중 심해저 광물자원의 안전한 양광을 위한 바이패스 밸브의 개념 소개 및 CAE 기반의 바이패스 밸브 요소 설계 기술을 고찰하고 있다. 바이패스 밸브는 다른 해양의 기자재와 같이 고장예방과 안정성 확보를 위해 간단한 구조로 제안되었으나, 유체, 구조, 동적 거동 등의 다양한 영향으로 인해 설계는 복잡하고 어렵다. 설계가 복잡한 바이패스 밸브를 개발하기 위해서 본 연구에서는 CAE 기반 설계 기술을 활용하였다. CAE 기반 설계 기술은 설계, 설계검증, 가상의 실험 등을 한 번에 할 수 있어 바이패스 밸브와 같이 복잡한 설계 문제 해결에 효과적이다. 특히, 바이패스 밸브에 사용되는 스프링은 밸브 특성에서 가장 중요한 응답 성능에 관련된 부품으로 유체력, 동역학을 이용한 CAE 기반 설계 기술을 적용하는 것이 효율적이며, 이를 위해 각 학제들을 연동한 통합설계 모델을 개발하였다. 이러한 통합설계 모델을 바탕으로 바이패스 밸브의 설계 및 설계에 대한 검증을 수행하였으며, 이러한 일련의 과정을 통하여 바이패스 밸브를 개발하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.269-275
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• 2017

해저 아래에 난파선이 잔존하고 있다면, 해류와 조류의 유수의 작용뿐만 아니라 해저를 구성하는 퇴적물의 물성 및 퇴적환경에 영향을 받는다. 특히 우리나라 대부분의 난파선은 갯벌에 묻혀 있는 상태로 발견되었는데, 이는 퇴적물에 많은 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. 본 연구에서는 그랩 채취기와 진동식 시추기를 이용해 퇴적물 시료를 채취하여 태안 마도3호선의 주변지역의 퇴적물의 다양한 물성을 파악했으며, 이를 통해 태안 마도 지역의 퇴적물 물성이 태안 마도3호선이 잔존하는데 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 주상시료의 퇴적물 분석 결과 깊이에 따른 밀도와 초음파 속도변화, 전단강도는 대체로 깊어질수록 측정값이 커지는 경향을 나타냈으며, 함수비와 공극률은 깊어질수록 값이 낮아지는 경향을 보였다. 입도분석의 경우 Folk's 분류법으로 결과를 도시하였다. 태안 마도3호선 지역의 깊이 3.5 m 주상시료의 입도는 주로 점토와 모래질 점토로 구성되어있으며, 표층 퇴적물의 입도는 점토질 모래로 구성되어 있었다. 퇴적률분석 결과 퇴적률은 2.84 cm/year로 나타났으며, 깊이 150 cm 조개시료의 탄소연대측정 결과 신석기 시대로 나타났다. 이러한 퇴적물 분석을 통해 태안 마도3호선의 잔존과 퇴적물 물성의 연계성에 대해 연구했다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1778-1785
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• 2014

최근 초장대 교량, 인공섬 또는 해상풍력 기초 등에 대한 관심이 높아지고 있으며, 다양한 해양구조물을 안전하게 건설하기 위해서는 신뢰성이 높은 지반조사가 필수적이다. 현재 해상의 지반조사 작업은 해상용 작업선에 육상용 지반조사장비를 설치하여 실시하고 있다. 이럴 경우, 30m이상의 대수심 조건이나 고파랑, 높은 조류 등 열악한 해양 환경에 제약을 많이 받는 한계점을 나타내고 있다. 대수심 조건에서 안전하고 신뢰성이 높은 지반조사를 위하여 착저형 무인 해저지반조사 장비를 개발하였다. 개발된 해저지반조사 장비는 수심 100m 조건에서 심도 50m까지 지반조사가 가능하며, 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT), 지반보링 시스템, 암반 코어링 시스템이 가능하도록 설계 및 제작되었다. 수중에서 4노트(2m/s)의 조류에 대한 해저지반조사 장비의 거동을 수치해석을 통해 검토하였다. 또한 해저지반조사 장비에 장착되어 있는 표준관입시험 장치의 에너지 효율을 실험으로부터 측정한 결과 78%를 확인하였다.