• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.54-62
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• 2017

본 논문에서는 해상 구조물들의 화재시 안전성 평가에 대한 연구의 일환으로써 기본적인 구조강도 부재들의 화재시 거동 및 파괴확률을 구해 보았다. 화재에서의 안전성 평가는 부재의 Fire resistance와 화염에 의한 열하중인 Fire severity를 비교하여 이루어질 수 있다고 가정하였다. Fire severity는 육상 건축물에 대한 화재안전 규정인 Eurocode 1의 표준화염 온도변화 곡선과 부재로의 열전달 방정식을 사용하여 부재의 최대온도를 구하게 되며, Fire resistance는 단순 부재의 경우, 간략식과 코드의 활용으로 해결할 수 있지만, FPSO 와 해상 구조물의 복잡성을 고려하여 상용 구조해석 프로그램의 활용을 통하여 탄소성해석 및 대변형등을 고려한 보다 실용적인 부재의 구조강도를 해석하여 주어진 파괴모드에 대한 한계 온도를 구하여 최대온도와 비교하였다. 더불어, Fire resistance 측면에서의 두 접근방식의 비교를 통해서 두 방식의 등가적 성향을 확인하였다. 여기서 Strength, Serviceability, Stability의 세 가지 측면에서 First Hinge, Large Deflection, Buckling의 세 가지 파괴모드를 상정하고 각각에 대한 파괴여부를 확인하였고, 이렇게 구해지는 Fire severity와 Fire resistance의 식에 AFOSM 방법을 적용하여 최종적으로 부재의 파괴확률을 구하는 방식을 통해, 단순 부재인 Beam 및 Plate 예제에 적용하여 구조물의 화재시 거동 및 각 파괴모드에 대한 파괴여부를 구하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.29-36
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• 2016

러그는 선박 및 해양구조물의 블록을 이동하거나 반전에 많이 사용되는 부품이다. 선박이나 해양구조물의 제작기술이 발전함에 따라 블록이 점차 대형화되고 있어, 생산성 향상을 위해 블록을 보다 효율적으로 다루는 기술에 대한 중요성이 대두되고 있다. 러그 구조의 안전하고 경제적인 설계를 위하여 비선형 구조해석 결과를 토대로 도출한 최종강도를 기준으로 한 보다 합리적인 설계과정이 필요하다. 본 연구는 조선소에서 자주 사용하는 T형 러그의 최적 구조설계를 다루고 있다. 본 연구에서의 T형 러그에 대한 최적 구조설계 결과는 충분한 구조적 안전성이 보장될 것으로 판단되고, 러그 용량별 최적 구조설계 결과의 중량 감소량에 어떤 규칙성을 발견할 수 없었는데, 이는, 현재의 설계과정에 대한 검토가 필요한 것으로 생각된다. 여기에서 제시한 비선형 구조해석에 기초한 최적 구조설계 과정은 향후 보다 다양한 경우의 러그 설계에 적용될 수 있을 것이다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.76-85
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• 1993

자유표면과 수면하 vortex 유동과의 상호작용으로 생기는 수면위의 특이 형상을 실험과 수치해석으로 얻어진 결과에 근거하여 논하였다. 먼저 2차원적인 실험이나 해석적인 연구로 이해될 수 있는 "striation"의 발생을 살펴 본다. "Scar"라 불리우는 striation과 수직한 형상은 2차원 vortex filament와 vortex pair 생성시 생겨나는 residual vortex의 상호작용으로 설명하였다. 간단하면서도 중요한 상호작용의 역학을 연구할 목적으로 vortex ring이 자유표면과 수직하게 충돌할 경우에 나타나는 현상들을 실험적으로 논하였고 이때 상호작용의 초기단계를 축대칭 문제로 하여 수치해석적으로 얻어진 결과와 비교하였다. 상호작용의 후기단계는 vortex reconnection을 포함하는 복잡한 과정인데 이때 수면에서의 짧은파 생성을 vortex ring의 수면과의 경사진 충돌로 설명하였다. 또한 위의 수면과 생성을 간단한 해석적 model로 재구성하여 비교해 보았다. 끝으로 수면위에 존재하는 오염물질이 수면하 vortex 유동에 미치는 영향을 수치해석적인 방법으로 free slip및 rigid wall 조건의 경우와 비교하여 살펴보았다.

• 지질학회지
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• 제54권6호
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• pp.641-656
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• 2018

북한의 서한만 분지 내에는 경제성이 있는 석유 자원이 존재할 것이라는 것이 여러 경로를 통해서 보고되고 있으나, 북한의 비밀주의 원칙에 의해서, 이 지역의 지질 및 지구물리학적인 연구를 위한 데이터가 공개된 적은 극히 드물었다. 그렇기 때문에 인공위성으로부터 제공되는 중력장 데이터는 서한만 퇴적분지의 구조를 밝혀내고, 이를 통해서 서한만 퇴적분지 내의 석유 부존자원 연구를 위해서 차선책으로 매우 유용하게 이용될 수 있다. 본 연구는 인공위성 데이터를 기반으로 만들어진 TRIDENT 중력장 데이터의 해석과 더불어 서한만 분지내에서 지금까지 수행된 지질 및 지구물리 데이터를 이용하여 서한만 퇴적분지의 3차원적인 밀도 구조를 밝혀내고자 수행되었다. 본 연구 결과, 서한만 분지 중, 2 군데의 지역에서 약 $2,000kg/m^3$의 매우 낮은 밀도를 특징으로 하는 저밀도 지층이 존재한다는 것을 확인하였으며, 이는 이 지역 퇴적분지 내에 석유 부존자원이 존재할 가능성이 매우 높다는 것을 시사한다. 한 곳은 서한만 중앙분지(Central basin) 남쪽 지역 약 3,000 m 깊이 백악기/쥐라기(Cretaceous/Jurassic) 층 속에 존재하며 그 부피는 약 $250km^3$으로 판단된다. 다른 곳은 중앙분지의 북쪽 지하 약 2,500 m에 위치하며, 그 부피는 약 $300km^3$으로 판단된다. 최근에 확보한 서한만 분지의 해상 측정 중력 데이터는 위의 연구 결과가 신빙성이 매우 높다는 것을 보여줌과 동시에 중앙분지 북서쪽 보하이만 방향으로 또 다른 저밀도 지층이 존재할 가능성이 매우 높다는 것을 보여준다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.512-519
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• 2023

소음공해는 인간과 해양환경에 악영향을 끼치며, 선박과 해양구조물에서 발생하는 유동소음을 예측을 통해 소음에 대한 안전성을 평가하고 해양환경을 보존할 수 있다. 기존 수중구조 유동소음 해석기법은 전산유체역학과 FW-H음향상사식을 이용한 하이브리드법 기반이다. FW-H는 무한공간에서의 음향전파를 가정하여 소음해석을 수행하기 때문에 음파의 반사와 산란, 회절의 영향이 나타나는 근접장 해석이 제한적이다. 반면 격자볼츠만기법 기반의 직접법 유동소음해석을 수행하면 근접장 음향효과를 소음해석에 반영할 수 있다. 직접법 해석은 유동과 소음이 연성된 해석이 수행되고 구조경계에서의 반사와 회절, 유동에 의한 매질 불균일성에 따른 산란효과가 반영된다. 그간 격자볼츠만기법이 수중조건에서 수치적으로 불안정하여 수중환경에 적용이 불가능했다. 하지만 수중환경에서 사용할 수 있는 DM-TS 격자볼츠만기법 충돌연산자가 개발되어 수중으로 확장이 가능해졌다. 본 연구에서는 파이프내 원형구멍에 대하여 격자볼츠만기법 해석을 수행해 수중 유동소음해석이 가능함을 보였다. 격자볼츠만기법 해석을 통해 도출한 유동과 소음을 각각 실험과 비교하여 해석의 신뢰도를 확보하였다. 파이프내 유동소음에 의한 주요 압력 피크가 해석에 반영되었으며 이를 통해 격자볼츠만기법을 이용한 근접장 유동소음해석이 가능함을 확인했다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.172-178
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• 2021

선박 수리시장은 선박에 의한 환경오염 방지 강화, 선박구조에 대한 안전기준 강화 등의 영향으로 유지 및 보수에 관한 관심이 꾸준히 증대되고 있다. 이러한 영향을 반영하여 서남해에 있는 수리 조선사들에 외국 선사들의 수리 요청 접수 건수가 증가하고 있다. 그러나, 서남해권 수리 조선사들은 영세한 중소업체가 대부분이라서 수리조선 업체의 통합적 시너지 효과로 이어지기가 쉽지 않고, 집적화가 되어있지 않아서 인프라 공동활용이 어려워서 수리조선업 활성화에 걸림돌로 작용하고 있다. 수리조선업을 운영하기 위해서는 플로팅 도크가 필수적으로 필요로 하며, 대부분 노후화된 케이슨 도크를 해외로부터 수입한 후, 개/보수를 통하여 운용하고 있다. 그러나, 사용 수명이 30년 이상이고, 구조물 검사 기준이 없어서 안전분야에 취약성을 갖고 있다. 본 연구에서는 개조된 케이슨 도크의 구조 안전성을 평가하고, 도출된 문제점을 해결하기 위하여 추가적인 구조 보강안을 찾기 위하여 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용하였다. 플로팅 도크의 경우, 선급 규정이 있지만 구조강도 관련해서는 규정이 미흡하여 적용성이 떨어지고 있는 실정이다. 이러한 부족한 평가 영역에 대해서는 상세 구조해석을 통하여 보완하였다. 보강안은 수리조선소 작업의 특성을 고려하여 폰툰 갑판 상부 보강과 선측 탱크 보강으로 결정하였다. 결정안에 대한 구조해석을 통하여 선측 보강안을 최종안을 선정하였고, 실제 구조물을 제작하여 보강안을 반영하였다. 도출된 주요 결과들은 유사 설비의 구조 강도 개선을 위한 참고 자료로 활용 가능하며, 개/보수 시 이러한 방법을 활용하면 빨리 최적 해를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제55권4호
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• pp.242-275
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• 2022

본 연구는 통신사(通信使)가 임진왜란 이후 1607년부터 1811년까지 약 200여 년간 12번에 걸쳐 일본을 왕래하며 남긴 사행록(使行錄) 중 선설(船說)을 중심으로 10~12차 사행에 정사 기선의 구조를 조선기술사적 측면에서 보다 깊이 있게 밝혀보고자 하였다. 본연구 결과 10~12차사행의 기선은 크기는 『계미수사록』과 『증정교린지』를 근거로 상장(갑판)의 길이가 19파(把)반(半), 너비 6파 2척(尺)이고, 삼판 높이는 2파 1척임을 알 수 있었다. 구조는 사행록에 따라 다르게 기록되어 있지만 이들을 종합해 보면 본판·선수(비아:이물)·선미(고물)·삼판·멍에·가룡·신방·궁지·갑판·두 개의 돛대와 돛·구레짝·판옥·선미판옥·타루·파도막이·호롱·계단·난간·치·노·닻 등을 갖추고 있는 것을 알 수 있다. 또한 각 부재를 서로 이음하거나 각단을 올릴 때는 연결하는 결구 못은 피삭(皮槊), 나무못[정: 釘], 쇠못[철정: 鐵釘] 등을 사용한 것을 알 수 있다. 돛의 종류는 초둔(草芚)으로 만든 돛[석범:席帆]과 베로 만든 돛[포범:布帆]을 사용한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 연구를 통해 10~12차 사행에 정사가 타고 간 기선은 조선의 권위와 위엄을 보이기 위해 조선통신사 선단 중 길이를 가장 크게 하고, 선고(船高)를 높게 제작하였으며, 뱃전 바깥으로 이동 통로를 만들고, 뱃전과 판옥 사이에서 노를 젓고, 뱃전 안쪽으로 판옥을 올려 방을 만들고, 판옥 위 사방에 난간을 두어 안정적이며 선형의 미를 한층 더 향상시켰다. 판옥 벽면에는 궁궐 단청과 화려하게 벽화를 그려 장식하였다. 뿐만 아니라 선수에 귀면(鬼面)과 선안(船眼)을 그려 항해의 안전을 도모한 것을 알 수 있다. 이처럼 사행록에 기록된 선설을 통해 정사 기선은 국가에서 제작하고 국제를 항해할 수 있도록 기능과 구조를 갖추고 있는 것을 알 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.1-2
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• 2011

Hybrid rockets have lately attracted attention as a strong candidate of small, low cost, safe and reliable launch vehicles. A significant topic is that the first commercially sponsored space ship, SpaceShipOne vehicle chose a hybrid rocket. The main factors for the choice were safety of operation, system cost, quick turnaround, and thrust termination. In Japan, five universities including Hokkaido University and three private companies organized "Hybrid Rocket Research Group" from 1998 to 2002. Their main purpose was to downsize the cost and scale of rocket experiments. In 2002, UNISEC (University Space Engineering Consortium) and HASTIC (Hokkaido Aerospace Science and Technology Incubation Center) took over the educational and R&D rocket activities respectively and the research group dissolved. In 2008, JAXA/ISAS and eleven universities formed "Hybrid Rocket Research Working Group" as a subcommittee of the Steering Committee for Space Engineering in ISAS. Their goal is to demonstrate technical feasibility of lowcost and high frequency launches of nano/micro satellites into sun-synchronous orbits. Hybrid rockets use a combination of solid and liquid propellants. Usually the fuel is in a solid phase. A serious problem of hybrid rockets is the low regression rate of the solid fuel. In single port hybrids the low regression rate below 1 mm/s causes large L/D exceeding a hundred and small fuel loading ratio falling below 0.3. Multi-port hybrids are a typical solution to solve this problem. However, this solution is not the mainstream in Japan. Another approach is to use high regression rate fuels. For example, a fuel regression rate of 4 mm/s decreases L/D to around 10 and increases the loading ratio to around 0.75. Liquefying fuels such as paraffins are strong candidates for high regression fuels and subject of active research in Japan too. Nakagawa et al. in Tokai University employed EVA (Ethylene Vinyl Acetate) to modify viscosity of paraffin based fuels and investigated the effect of viscosity on regression rates. Wada et al. in Akita University employed LTP (Low melting ThermoPlastic) as another candidate of liquefying fuels and demonstrated high regression rates comparable to paraffin fuels. Hori et al. in JAXA/ISAS employed glycidylazide-poly(ethylene glycol) (GAP-PEG) copolymers as high regression rate fuels and modified the combustion characteristics by changing the PEG mixing ratio. Regression rate improvement by changing internal ballistics is another stream of research. The author proposed a new fuel configuration named "CAMUI" in 1998. CAMUI comes from an abbreviation of "cascaded multistage impinging-jet" meaning the distinctive flow field. A CAMUI type fuel grain consists of several cylindrical fuel blocks with two ports in axial direction. The port alignment shifts 90 degrees with each other to make jets out of ports impinge on the upstream end face of the downstream fuel block, resulting in intense heat transfer to the fuel. Yuasa et al. in Tokyo Metropolitan University employed swirling injection method and improved regression rates more than three times higher. However, regression rate distribution along the axis is not uniform due to the decay of the swirl strength. Aso et al. in Kyushu University employed multi-swirl injection to solve this problem. Combinations of swirling injection and paraffin based fuel have been tried and some results show very high regression rates exceeding ten times of conventional one. High fuel regression rates by new fuel, new internal ballistics, or combination of them require faster fuel-oxidizer mixing to maintain combustion efficiency. Nakagawa et al. succeeded to improve combustion efficiency of a paraffin-based fuel from 77% to 96% by a baffle plate. Another effective approach some researchers are trying is to use an aft-chamber to increase residence time. Better understanding of the new flow fields is necessary to reveal basic mechanisms of regression enhancement. Yuasa et al. visualized the combustion field in a swirling injection type motor. Nakagawa et al. observed boundary layer combustion of wax-based fuels. To understand detailed flow structures in swirling flow type hybrids, Sawada et al. (Tohoku Univ.), Teramoto et al. (Univ. of Tokyo), Shimada et al. (ISAS), and Tsuboi et al. (Kyushu Inst. Tech.) are trying to simulate the flow field numerically. Main challenges are turbulent reaction, stiffness due to low Mach number flow, fuel regression model, and other non-steady phenomena. Oshima et al. in Hokkaido University simulated CAMUI type flow fields and discussed correspondence relation between regression distribution of a burning surface and the vortex structure over the surface.

• Strategy21
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• 통권31호
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• pp.57-84
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• 2013

North Korea's continuous threats and provocative behaviors have aggravated tension on the Korean peninsula particularly with the recent nuclear weapons test. South Korea's best way to cope with this situation is to maintain the balance among three policy directions: dialogue, sanctions, and deterrence. Among the three, I argue that deterrence should be prioritized. There are different sources of deterrence such as military power, economic power, and diplomatic clouts. States can build deterrence capability independently. Alternatively, they may do so through relations with other states including alliances, bilateral relations, or multilateral relations in the international community. What South Korea needs most urgently is to maintain deterrence against North Korea's local provocations through the enhancement of independent military capability particularly by addressing the asymmetric vulnerability between militaries of the South and the North. Most of all, the South Korean government should recognize the seriousness of the negative consequences that North Korea's 'Nuclear shadow strategy' would bring about for the inter-Korea relations and security situations in Northeast Asia. Based on this understanding, it should develop an 'assertive deterrence strategy' that emphasizes 'multi-purpose, multi-stage, and tailored deterrence whose main idea lies in punitive retaliation.' This deterrence strategy requires a flexible targeting policy and a variety of retaliatory measures capable of taking out all targets in North Korea. At the same time, the force structures of the army, the air force, and the navy should be improved in a way that maximizes their deterrence capability. For example, the army should work on expanding the guided missile command and the special forces command and reforming the reserve forces. The navy and the air force should increase striking capabilities including air-to-ground, ship-to-ground, and submarine-to-ground strikes to a great extent. The marine corps can enhance its deterrence capability by changing the force structure from the stationary defense-oriented one that would have to suffer some degree of troop attrition at the early stage of hostilities to the one that focuses on 'counteroffensive landing operations.' The government should continue efforts for defense reform in order to obtain these capabilities while building the 'Korean-style triad system' that consists of advanced air, ground, and surface/ subsurface weapon systems. Besides these measures, South Korea should start to acquire a minimum level of nuclear potential within the legal boundary that the international law defines. For this, South Korea should withdraw from the Nuclear Non-proliferation Treaty. Moreover, it should obtain the right to process and enrich uranium through changing the U.S.-South Korea nuclear cooperation treaty. Whether or not we should be armed with nuclear weapons should not be understood in terms of "all or nothing." We should consider an 'in-between' option as the Japanese case proves. With regard to the wartime OPCON transition, we need to re-consider the timing of the transition as an effort to demonstrate the costliness of North Korea's provocative behaviors. If impossible, South Korea should take measures to make the Strategic Alliance 2015 serve as a persisting deterrence system against North Korea. As the last point, all the following governments of South Korea should keep in mind that continuing reconciliatory efforts should always be pursued along with other security policies toward North Korea.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.118-131
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• 1995

수중폭발을 받게 되는 해군 함정이나 충격하중을 받게 되는 초고속선의 구조에 대한 내충격 파손해석을 거시해석(global or macro analysis)과 미시해석(fine or micro analysis)의 두 단계로 나누어 수행하였다. 거시해석은 이중근사기법(DAA : Doubly Asymptotic Approximation)을 이용하였다. 심한 충격하중을 받는 구조는 주로 세 가지 파괴모드를 나타내는데 이는 충격후기에 주로 나타나는 동소성좌굴(Dynamic plastic buckling)에 기인하는 소성대변형과 충격초기에 주로 나타나는 인장 파괴(Tensile tearing failure)와 횡전단파괴(Transverse shear failure)가 있다. 본 논문의 미시해석에서는 잠수구조의 종보강재에 충격압력이 가해진 경우에 대하여 응력파(stress wave)의 파급과 이 응력파와 균열과의 상호작용에 의한 동적응력강도계수 $K_I(t)$의 계산함으로써 인장 파괴모드(Tensile tearing failure mode)해석을 수행하였다. 특히, 동적응력강도계수 $K_I(t)$의 계산에 있어서 실험적 방법으로 널리 사용되는 shadow optical method of caustic로부터 개발된 numerical caustic method를 사용하였다. 본 논문의 충격파손해석 수치 예로서 해석모델을 완전잠수주상체로 잡고 거시해석을 수행한 후 이로부터 구한 충격압력을 입력자료로 하여 종보강재에 대하여 미시해석을 수행하였다.