• Coupled systems mechanics
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• 제2권3호
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• pp.231-253
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• 2013

The impact of spar-nacelle-blade coupling on edgewise dynamic responses of spar-type floating wind turbines (S-FOWT) is investigated in this paper. Currently, this coupling is not considered explicitly by researchers. First of all, a coupled model of edgewise vibration of the S-FOWT considering the aerodynamic properties of the blade, variable mass and stiffness per unit length, gravity, the interactions among the blades, nacelle, spar and mooring system, the hydrodynamic effects, the restoring moment and the buoyancy force is proposed. The aerodynamic loads are combined of a steady wind (including the wind shear) and turbulence. Each blade is modeled as a cantilever beam vibrating in its fundamental mode. The mooring cables are modeled using an extended quasi-static method. The hydrodynamic effects calculated by using Morison's equation and strip theory consist of added mass, fluid inertia and viscous drag forces. The random sea state is simulated by superimposing a number of linear regular waves. The model shows that the vibration of the blades, nacelle, tower, and spar are coupled in all degrees of freedom and in all inertial, dissipative and elastic components. An uncoupled model of the S-FOWT is then formulated in which the blades and the nacelle are not coupled with the spar vibration. A 5MW S-FOWT is analyzed by using the two proposed models. In the no-wave sea, the coupling is found to contribute to spar responses only. When the wave loading is considered, the coupling is significant for the responses of both the nacelle and the spar.

• Advances in nano research
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• 제10권3호
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• pp.221-234
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• 2021

During the previous few years, phenomenon of bioconvection along with the use of nanoparticles showed large number of applications in technological and industrial field. This paper analyzed the bioconvection phenomenon in magnetohydrodynamic boundary layer flow of a Powell-Eyring nanoliquid past a stretchable cylinder with Cattaneo-Christov heat flux. In addition, the impacts of chemical reaction and heat generation/absorption parameter are considered. By the use of appropriate transformation, the governing PDEs (nonlinear) have been transformed and formulated into nonlinear ODEs. The resulting nonlinear ODEs subjected to relevant boundary conditions are solved analytically through homotopy analysis method which is programmed in Mathematica software. Graphical and numerical results versus physical quantities like velocity, temperature, concentration and motile microorganism are investigated under the impact of physical parameters. It is noted that velocity profile enhances as the curvature parameter A and Eyring-Powell fluid parameter M increases but a decline manner for large values of buoyancy ratio parameter Nr and bio-convection Rayleigh number Rb. In the presence of Prandtl number Pr, Eyring-Powell fluid parameter M and heat absorption parameter ��, temperature profile decreases. Nano particle concentration profile increases for increasing values of magnetic parameter Ha and thermophoresis parameter Nt. The motile density profile has revealed a decrement pattern for higher values of bio-convection Lewis number Lb and bio-convection peclet number Pe. This study may find uses in bio-nano coolant systems, advance nanomechanical bio-convection energy conversion equipment's, etc.

• Ocean Systems Engineering
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• 제11권1호
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• pp.17-42
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• 2021

Articulated loading platforms (ALPs) belongs to a class of offshore structures known as compliant. ALP motions have time periods falling in the wind excitation frequency range due to their compliant behaviour. This paper deals with the dynamic behavior of a double hinged ALP subjected to low-frequency wind forces with random waves. Nonlinear effects due to variable submergence, fluctuating buoyancy, variable added mass, and hydrodynamic forces are considered in the analysis. The random sea state is characterized by the Pierson-Moskowitz (P-M) spectrum. The wave forces on the submerged elements of the platform's shaft are calculated using Morison's Equation with Airy's linear wave theory ignoring diffraction effects. The fluctuating wind load has been estimated using Ochi and Shin wind velocity spectrum for offshore structures. The nonlinear dynamic equation of motion is solved in the time domain by the Wilson-θ method. The wind-structure interactions, along with the effect of various other parameters on the platform response, are investigated. The effect of offset of aerodynamic center (A.C.) with the center of gravity (C.G.) of platform superstructure has also been investigated. The outcome of the analyses indicates that low-frequency wind forces affect the response of ALP to a large extent, which otherwise is not enhanced in the presence of only waves. The mean wind modifies the mean position of the platform surge response to the positive side, causing an offset. Various power spectral densities (PSDs) under high and moderate sea states show that apart from the significant peak occurring at the two natural frequencies, other prominent peaks also appear at very low frequencies showing the influence of wind on the response.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.105-112
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• 2022

본 논문의 무인 수중글라이더는 깊은 수심에서 작동하기 위해 설계되었고, 배터리 효율을 개선하기 위해 블래더 타입의 부력제어기를 채택하였고 내부 이동배터리의 움직임을 이용하여 피치각도를 제어하는 방식을 사용하고 있다. 무인 수중글라이더의 에너지 효율을 증대하기 위해 구간별로 제어를 수행하는 Layered PID 제어기를 설계하였으며, 유체동역학 계수를 포함한 6자유도 운동방정식을 전개하여 Matlab/Simulink 해석 프로그램을 설계하였다. 제어성능과 에너지 효율을 비교하기 위해 PID 제어기, 슬라이딩 모드 제어기 그리고 Layered PID 제어기를 해석 프로그램을 이용하여 비교 분석하였고 Layered PID 제어기가 PID 제어기에 비해 7.2%의 에너지 절감의 성능을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.69-79
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• 2023

유수분리는 석유 생산, 폐수 처리 및 식품 가공을 포함한 다양한 산업 응용 분야와 해양 기름 유출과 같은 환경 분야에서 중요한 과정이다. 물-기름 혼합물의 분리 효율은 혼합물의 유형, 기름과 물의 상태, 적용하고자 하는 기술을 포함한 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있으며, 수년에 걸쳐 물리적, 화학적 및 생물학적 방법으로 물과 기름을 분리하기 위한 다양한 기술이 개발되어 오고 있다. 본 논문은 중력에 의한 분리, 원심 분리, 흡착재, 필터 등을 이용한 유수분리를 포함하여 물-기름 분리에 사용할 수 있는 다양한 방법과 기술에 대해 개략적으로 설명하고자 한다. 각 방법의 장점과 한계를 최근 연구 동향 및 향후 전망과 함께 논의한다. 또한 본 논문에서는 지속 가능하고 환경 친화적인 접근 방식에 특히 중점을 두고 유수분리 분야의 향후 연구와 산업 적용을 위한 방향성을 제시하고자 한다. 결론적으로 본 논문에서는 유수분리 분야의 연구자 및 산업 종사자에게 유용할 수 있는 최근 유수 분리 기술에 대한 포괄적인 개요를 제공하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.411-417
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• 2009

도로터널내 열유동장의 형성은 여러 가지 요인의 영향을 받는다. 즉 차량의 이동에 의한 피스톤 효과, 환기설비의 환기력, 자연풍 영향, 화재시 부력 등에 따라 도로터널내 기류가 형성된다. 차량의 이동에 의한 피스톤 효과는 도로터널내 기류생성의 일차적인 요인이며, 화재시 연기의 초기 거동에 영향을 줄 수 있다. 본 연구에서는 도로터널내 차량의 이동에 의해 생성되는 비정상 기류를 분석하기 위해서 단순한 형태의 터널과 차량에 대한 축소모형실험장치를 제작하고 실험을 수행하였다. 기본형, 전두부 사변형, 후두부 계단형의 3가지 형태로 차량의 형상을 변화시켜가며 차량운행에 따라 형성되는 터널내 압력과 기류속도를 측정하였다. 실험결과 터털내 생성되는 압력과 속도의 크기는 "기본형>후두부 계단형>전두부 사변형"의 순서로 증가하였다. 실험결과는 향후 3차원 수치해석 결과와의 비교, 검토를 통해서 수치해석 기술의 보완 및 신뢰성 확보를 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권7호
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• pp.543-554
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• 2018

혼성제 직립 케이슨의 활동에 대한 부분안전계수 산정과 Level I 신뢰성 기반 설계법에 의한 단면 결정 과정을 자세히 제시하였다. 특히 본 연구에서는 형식의 일치성과 실무에서의 적용 편이성을 위하여 부력 및 자중과 직접적으로 관련된 수위 및 케이슨을 구성하는 재료의 불확실성을 고려할 수 있는 수학적 모형을 제시하였다. 또한 양압력에 대한 영향을 정확히 고려하여 활동에 대해 안정한 혼성제 직립 케이슨 단면을 산정할 수 있는 설계기준식을 유도하였다. 본 연구에서 제시한 부분안전계수를 가지고 Level I 신뢰성 기반 설계법에 의해 산정된 단면이 동일한 목표파괴확률에 대한 Level II AFDA의 결과 및 Level III MCS의 결과와 매우 잘 일치하였다. 그러나 미국 및 일본의 항만 설계기준에서 제시한 부분안전계수를 이용한 결과는 그 보다 훨씬 크거나 작은 단면을 산정하고 있다. 마지막으로 부분안전계수의 목표수준과 Level I 신뢰성 기반 설계법으로 결정된 단면의 안정성 수준에 대한 일치성 여부를 확인하기 위한 다각적인 신뢰성 재해석이 수행되었다.

• 한국양식학회지
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• 제20권4호
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• pp.219-225
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• 2007

본 연구는 양식산 뱀장어 Anguilla japonica의 인위적인 성성숙 처리시기와 번식률과의 상호 관련성을 확인하기 위해 5월(봄)부터 익년 1월(겨울)까지 각 계절별로 수행되었다. 실험어의 인공 성성숙 유도를 위해 암컷($400{\sim}600\;g$) 뱀장어에 salmon pituitary extraction (SPE, 20 mg/fish/week)를 매주 복강에 주사하여 인위적인 성성숙을 유도하였다. 호르몬 처리 $8{\sim}13$주 이후 대부분의 개체들은 난황형성이 완료되었고, $17{\alpha}$, $20{\beta}-dihydroxyprogesteron$ (DHP, $2\;{\mu}g/g$ body weight)를 주사하여 배란을 유도하였다. 수컷 뱀장어($200{\sim}350\;g$)는 human chronic gonadotropin (HCG, 1 IU/g body weight/week)을 매주 복강에 주사하여 정자형성 및 배정을 유도하였고, 이후 상기의 개체들에 대해 자연산란에 의한 수정 및 인공수정을 병행하였다. 배란율, 부상률, 수정률 및 부화율을 포함한 계절별 번식률에 있어서 봄과 여름($5{\sim}7$월)에 인공성성숙을 유도한 실험구가 다른 계절에 비해 높았다. 산란수와 부화 유생수 및 부화유생의 생존일수는 번식률과 유사한 경향을 나타내었다. 본 연구결과, 양식산 뱀장어에 있어서 호르몬 처리에 의한 인공성성숙유도의 시기는 자연계에서 주산란시기인 봄과 여름철이 적합함을 나타내고 있다. 따라서, 양식산 뱀장어의 적절한 인공성성숙시기는 배란율, 부상률, 수정률 및 부화율을 포함한 번식률에 의해 결정할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.189-196
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• 2012

현 운행중인 중수로의 안전장치인 감속재는 원전사고시 최종 열침원의 역할을 감당한다. 감속재 연구 수행을 위해 CANDU6 의 축소화 모델인 HUKINS 는 최대출력 10kW 로, 칼란드리아 직경은 원모델의 1/8 에 해당하는 0.95m 이며 축방향 길이가 38.4mm 의 열원 88 개가 삽입되어 있다. HUKINS 내 감속재 유동패턴의 발생 여부를 판단하고자 화학처리기법을 활용하였고 그 결과 출력파워 약 7.7kW 에서 각입력유량을 4,7,11L/min 으로 유입시 감속재의 유동패턴이 부력기조유동, 혼합양상유동, 모멘텀 기조유동의 양상을 나타났다. 3 가지 유동패턴에 대해 육면체 격자를 기본으로 구성된 약 190 만개의 격자수 내에서 난류모델 $k{\varepsilon}$의 예측결과와 실험결과간에 유사성을 보임으로써 HUKINS 가 CANDU6 감속재 유동의 실험적 연구에 사용 가능함을 입증했다.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권5호
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• pp.339-347
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• 2012

예인줄을 여러 개의 유한요소로 분할 한 뒤 각 요소들에 Newton의 운동 제 2법칙을 적용하고 각각에 작용하는 외력은 성분별로 장력, 항력, Coriolis 힘, 중력, 부력, 입수 충격력 등으로 구분하여 예선과 부선을 연결하는 예인줄의 동역학 모델을 정립하였다. 일반적으로 예인줄 요소의 병진 운동만을 고려하는 이전의 연구들과는 달리 본 논문에서는 예인줄 요소의 운동을 횡동요를 제외한 5자유도로 확장하고 외력 고려가 용이한 물체고정좌표계에서 기술하였다. 예인줄 요소들 간에는 연결점에서 인장만 되는 스프링과 감쇠기로 연결하고, 스프링의 강성계수는 실제 적용되는 예인줄의 강성계수와 등가가 되도록 설정하였다. 정립된 예인줄 모델의 검증을 위하여 예인줄의 공기중 및 수면 바로 위에서의 자유낙하, 예인선의 가속운동, 예인선의 조화운동 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 예인선, 부선, 예인줄 요소들의 운동 시계열 값들은 실제 예상치와 유사한 경향을 보이는 것을 확인하였다.