• 한국해양공학회지
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• 제35권3호
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• pp.173-182
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• 2021

The maneuvering performance of a ship on the actual sea is very different from that in calm water due to wave-induced motion. Enhancement of a ship's maneuverability in waves at the design stage is an important way to ensure that the ship navigates safely. This paper focuses on the maneuvering prediction of a Russian trawler in wind and irregular waves. First, a unified seakeeping and maneuvering analysis of a Russian trawler is proposed. The hydrodynamic forces acting on the hull in calm water were estimated using empirical formulas based on a database containing information on several fishing vessels. A simulation of the standard maneuvering of the Russian trawler was conducted in calm water, which was checked using the International Maritime Organization (IMO) standards for ship maneuvering. Second, a unified model of seakeeping and maneuvering that considers the effect of wind and waves is proposed. The wave forces were estimated by a three-dimensional (3D) panel program (ANSYS-AQWA) and used as a database when simulating the ship maneuvering in wind and irregular waves. The wind forces and moments acting on the Russian trawler are estimated using empirical formulas based on a database of wind-tunnel test results. Third, standard maneuvering of a Russian trawler was conducted in various directions under wind and irregular wave conditions. Finally, the influence of wind and wave directions on the drifting distance and drifting angle of the ship as it turns in a circle was found. North wind has a dominant influence on the turning trajectory of the trawler.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권5호
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• pp.909-922
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• 2015

The dynamic response and the mooring line tension of a 1/75 scale model of spar-type platform for 2.5 MW floating offshore wind turbine subject to one-dimensional regular harmonic wave are investigated numerically and verified by experiment. The upper part of wind turbine which is composed of three rotor blades, hub and nacelle is modeled as a lumped mass the scale model and three mooring lines are pre-tensioned by means of linear springs. The coupled fluid-rigid body interaction is numerically simulated by a coupled FEM-cable dynamics code, while the experiment is performed in a wave tank with the specially-designed vision and data acquisition system. The time responses of surge, heave and pitch motions of the scale platform and the mooring line tensions are obtained numerically and the frequency domain-converted RAOs are compared with the experiment.

• Ocean Systems Engineering
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• 제8권4호
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• pp.441-459
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• 2018

A coupled dynamic analysis of a semisubmersible-type FOWT has been carried out in time domain under the combined action of irregular wave and turbulent wind represented respectively by JONSWAP spectrum and Kaimal spectrum. To account for the turbine-floater motion coupling in a more realistic way, the wind turbulence has been incorporated into the calculation of aerodynamic loads. The platform model was referred from the DeepCwind project and the turbine considered here was the NREL 5MW Baseline. To account for the operationality of the turbine, two different environmental conditions (operational and survival) have been considered and the aerodynamic effect of turbine-rotation on actual responses of the FOWT has been studied. Higher mean offsets in surge and pitch responses were obtained under the operational condition as compared to the survival condition. The mooring line tensions were also observed to be sensitive to the rotation of turbine due to the turbulence of wind and overestimated responses were found when the constant wind was considered in the analysis. Additionally, a special analysis case of sudden shutdown of the turbine has also been considered to study the swift modification of responses and tension in the mooring cables.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.61-69
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• 2024

해상풍력 단지 개발 시 파랑은 구조물 설계 하중 결정과 단지 배치 등에 있어서 필수적으로 고려되어야 한다. 그러나 해상풍력 개발지역으로 간주되고 있는 왕등도 인근 해역에 대한 파랑 후측 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 MIKE 21 모델을 이용하여 2021년 1년간 왕등도 중심의 서남해 파랑 후측을 통해 왕등도 인근 파랑 특성을 분석하였다. 파랑 후측 결과 상왕등도 부이와 부안 부이에서 유의파고에 대한 RMSE가 0.177, 0.225 Pearson 상관계수는 0.971, 0.970으로 높은 재현성을 보여주었다. 모델의 검증 후 왕등도 인근 해역에 대한 파랑 특성을 분석한 결과 계절에 따라 파랑이 크게 달라지는 경향을 보였다. 최대 유의파고 발생 시 위치별로 큰 차이를 보였으며 이는 해상풍력 구조물의 설계 하중 결정에 있어 중요한 영향을 미칠 것으로 예상된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.63-78
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• 2009

본 논문에서는 천해에 적용 가능한 동적결합형 태풍 해일-조석-파랑 수치모델의 개발과 개발된 모델의 정확성을 검증하였다. 태풍 해일과 조석 수치모델은 POM (Princeton Ocean Model)을 기반으로 하였으며, 풍파 파랑 수치모델은 WAM (Wave Model)을 기반으로 천해에 적용할 수 있도록 수정하여 두 모델을 동적으로 결합하였다. 연속된 두 개의 논문 중에 첫 번째 논문인 본 논문에서는 해일과 조석을 수치 모의하는 해수유동 부분의 수치모의의 안정성과 정확성을 검증하였다. 수치모의의 안정성과 정확성 향상을 위하여 기존의 POM 모델의 난류 수치모델 부분과 연직속도 계산 알고리즘을 수정 보완하였다. 수정된 POM 모델의 정확성과 수치적 안정성 검증을 위하여 해석해와 실 해역에서 측정된 관측결과와 비교하였으며, 수정된 POM 모델이 기존의 POM 모델보다 수치계산의 안정성과 정확성이 개선되었음을 확인할 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제27권2호
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• pp.111-119
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• 2003

해상수송의 안전성을 개선하는 하나의 수란으로서, 해상풍 정보로부터 예정 항로상에서 조우하게될 파랑정보를 높은 정밀도로 예측하여 단시간에 본선에 제공할 수 있는 시스템을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 이의 제1단계로서 대양에서의 다방향 불규칙파 예측을 위한 파랑추산모델을 제시하였다. 검토방법으로는 과거 실제 해역에서 발생한 황천에 기인한 선박 침몰사고를 대상으로 선박의 항행 일정에 따른 해상풍의 분석 및 파랑추산시뮬레이션을 수행하였으며, 이로부터 사고 선박이 조우한 해상을 평가하고 모델의 재현성 및 정도를 검토하였다. 연구비 결과, 사고 선박은 침몰사고의 원인이 Okhotsk해에서 발달한 저기압에 의해 급속히 성장한 고파랑 해역을 회피하지 못하여 발생한 것에 있음을 명백히 하였으며, 본 계산에 이용한 제3세대 파랑추산모델(WAM)로부터의 결과는 실제 관측 파랑의 유의파고, 주기, 방향 스펙트럼 등 항행관련의 파랑제원과 잘 부합되었으며, 실용 선박에서의 예측시스템 구축에 적용성이 양호한 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.383-396
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• 2016

본 연구에서는 파랑과 흐름이 공존하는 해역에서 수위변화 및 흐름효과 고려 유무에 대하여 파랑모델을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 해수유동장은 RIAMOM 모델 결과를 적용하였으며 파랑모델은 SWAN모델을 적용하였다. 바람자료는 ECMWF, NCEP 및 JMA의 3가지에 대하여 관측자료를 비교적 잘 재현하는 JMA 자료를 적용하였다. 수치모의는 2016년 1월~8월까지 8개월간 수행하였으며, 각 경우에 대하여 관측자료와의 비교를 위하여 2.5 m이상의 고파랑 기간에 대해 파고변화를 검토하였다. 분석결과, 수심이 깊은 파랑관측부이 정점에서는 수위/흐름효과를 고려할 경우 파고변화가 크지 않게 나타났으나, 수심이 얕은 비교 정점에서는 수위/흐름효과의 고려 여부에 따라 5~10%의 유의미한 파고변화가 나타났다.

• Ocean Science Journal
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• 제41권4호
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• pp.245-254
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• 2006

Long term wave climate of both extreme wave and operational wave height is essential for planning and designing coastal structures. Since the field wave data for the waters around Korean peninsula is not enough to provide reliable wave statistics, the wave climate information has been generated by means of long-term wave hindcasting using available meteorological data. Basic data base of hindcasted wave parameters such as significant wave height, peak period and direction has been established continuously for the period of 25 years starting from 1979 and for major 106 typhoons for the past 53 years since 1951 for each grid point of the North East Asia Regional Seas with grid size of 18 km. Wind field reanalyzed by European Center for Midrange Weather Forecasts (ECMWF) was used for the simulation of waves for the extra-tropical storms, while wind field calculated by typhoon wind model with typhoon parameters carefully analyzed using most of the available data was used for the simulation of typhoon waves. Design wave heights for the return period of 10, 20, 30, 50 and 100 years for 16 directions at each grid point have been estimated by means of extreme wave analysis using the wave simulation data. As in conventional methodsi of design criteria estimation, it is assumed that the climate is stationary and the statistics and extreme analysis using the long-term hindcasting data are used in the statistical prediction for the future. The method of extreme statistical analysis in handling the extreme vents like typhoon Maemi in 2003 was evaluated for more stable results of design wave height estimation for the return periods of 30-50 years for the cost effective construction of coastal structures.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.690-696
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• 2017

국내 외에서 다양한 형태의 석유 대체에너지는 온실효과 가스를 배출하지 않는 청정에너지로 개발되고 있으며, 특히 해상풍력은 풍력 자원이 풍부하고 육상보다 풍력 감소가 상대적으로 작아 다양하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 해상풍력기초의 세굴현상을 분석하기 위해서 Flow-3D 모형을 이용하여 모노 파일과 삼각대 파일 기초에 대하여 수치모의를 수행하였다. 직경이 다른(D=5.0 m, d=1.69 m) 모노 파일 형식과 직경이 동일한(D=5.0 m) 모노파일에 대하여 세굴현상을 평가하였다. 수치해석 결과, 동일한 직경을 가진 모노파일에서 하강류가 증가되었으며, 최대세굴심은 약 1.7배 이상 발생하였다. 삼각대 파일에 대하여 관측유속과 극치파랑 조건을 상류경계조건으로 각각 적용한 후 세굴현상을 평가하였다. 극치파랑조건을 적용한 경우 최대 세굴심은 약 1.3배 정도 깊게 발생하였다. LES 모형을 적용하였을 경우 세굴심은 평형상태에 도달한 반면, RNG $k-{\epsilon}$ 모형은 해석영역 내 전반적으로 세굴현상이 발생하였으며, 세굴심은 평형상태에 도달하지 않았다. 해상풍력기초에 대하여 세굴현상을 평가하기 위해서 수치모형 적용시 파랑조건 및 LES 난류모형을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.

• Wind and Structures
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• 제24권4호
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• pp.333-350
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• 2017

Differing from the fixed-type, the dynamic motion of floating-type offshore wind turbines is very sensitive to wind and wave excitations. Thus, the sensing and monitoring of its motion is important to evaluate the dynamic responses to the external excitation. In this context, a monitoring system for sensing and processing the wind-induced dynamic motion of spar-type floating offshore wind turbine is developed in this study. It is developed by integrating a 1/00 scale model of 2.5MW spar-type floating offshore wind turbine, water basin equipped with the wind generator, sensing and data acquisition systems, real-time CompactRIO controller and monitoring program. The scale model with the upper rotatable blades is installed within the basin by means of three mooring lines, and its translational and rotational motions are detected by 3-axis inclinometer and accelerometers and gyroscope. The detected motion signals are processed using a real-time controller CompactRIO to calculate the acceleration and tilting angle of nacelle and the attitude of floating platform. The developed monitoring system is demonstrated and validated by measuring and evaluating the time histories and trajectories of nacelle and platform motions for three different wind velocities and for eight different fairlead positions.