• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.163-171
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• 2024

본 논문에서는 다목적 구조물인 다중연결 해양부유체를 대상으로 변형 기반 모드 차수축소법을 적용하고 차수축소모델의 구조응답 예측 성능을 향상시키기 위해 유전 알고리즘 기반의 센서 배치 최적화를 수행하였다. 다중연결 해양부유체의 차수축소모델 생성에 필요한 변형 기반 모드 데이터를 얻기 위해 다양한 규칙파랑하중조건에 대한 유체-구조 연성 수치해석을 수행하고 변형 기반 모드의 직교성, 자기상관계수를 이용하여 주요 변형 기반 모드를 선정하였다. 다중연결 해양부유체의 경우 차수축소모델의 구조응답 예측 성능이 계측 및 예측 구조응답 위치에 따라 민감하기 때문에 유전 알고리즘 기반의 최적화를 수행하여 최적의 센서 배치를 도출하였다. 최적화 결과, 모든 센서 배치 조합에 대한 차수축소모델 생성 및 예측 성능 평가 대비 약 8배의 계산 비용을 절감하였으며, 예측 성능 평가 지표인 평균 제곱근 오차가 초기 센서 배치보다 84% 감소하였다. 또한, 다중연결 해양부유체 모형시험 결과를 이용하여 불규칙파랑하중에 대한 최적화된 센서 배치의 차수축소모델의 구조응답 예측 성능을 평가 및 검증하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.772-779
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• 2012

본 연구에서는 원뿔형으로 개발된 미세기포형 산기관의 성능향상을 위하여 운용적 측면에서 실험과 전산모사적 방법을 이용하였다. 산기관 잠김깊이의 변화에 대해 성능실험이 용이한 실증 규모의 타워형 생물반응기에 산기관을 장착하여, 잠김깊이가 표준산소전달계수($K_{L}a_{20}$) 및 표준산소전달효율(SOTE) 등 산소전달 성능에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 또한, 2상 유동에 관한 유체역학적 전산모사를 이용하여 산기관 수와 잠김깊이에 대한 유동현상을 파악함으로써 산소전달 성능변화에 대한 원인을 규명하였다. 산소전달 성능실험결과, 산기관의 잠김깊이를 6 m에서 12 m로 증가시킴에 따라 표준산소 전달계수는 7% 증가하였으나 표준산소전달효율은 39~72% (5.6 %/m)로 대폭 상승하였다. 유동 해석결과, 산기관의 수가 증가함에 따라 공기 체적분율 및 공기와 시험수의 유속 모두 증가하였으며, 공기와 시험수의 유속 경향은 유사하게 나타났다. 잠김깊이가 증가함에 따라서 공기 체적분율, 공기 및 시험수의 유속은 조금씩 감소하는 경향을 나타냈다. 선회 병류유동은 기포류의 확산과 상승속도를 결정하는 주요 인자로서 선회강도가 과도하게 큰 경우에는 기포 체류시간과 체류량이 감소되므로 산소전달 성능을 저하를 예측할 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권2호
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• pp.151-158
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• 2016

조류발전단지는 유망한 해역에 터빈을 복수로 다배열하여 발전하는 시스템을 말한다. 이러한 단지는 각 터빈이 최대 효율로 작동하고, 최대 발전량을 얻을 수 있도록 설계되어야 하는데, 이를 위해서는 터빈 사이의 간섭으로 인한 성능 저하가 발생하지 않도록 터빈은 일정 거리를 두고 배치되어야 한다. 수평축 터빈의 경우 EMEC(European Marine Energy Centre)에서 배치거리를 제안하고 있으나, 수직축 터빈은 그러한 규정이 제안된 바 없다. 여러 연구 결과들에 따르면 수직축 터빈이 인접할 경우 성능의 향상까지 도모될 수 있으므로, 그 배치는 수평축 터빈보다 더욱 중요하게 검토될 필요가 있다. 본 논문에서는 수직축 터빈에 대하여 수평축 터빈과 같이 일정 거리를 두고 배치하는 것과 터빈을 인접하도록 배치하는 것과의 차이를 조사하였다. 이를 위해 두 터빈간의 거리와 회전방향을 파라메터로 하여 그에 따른 성능 차이를 수치해석적으로 연구하였고, 그 이유를 파악하고자 하였다. 본 연구를 통하여 가장 적절한 수치해석 영역과 조건을 설정할 수 있었으며, 인접한 두 터빈이 각각 반시계-시계방향으로 회전하는 것이 단독 터빈 2기 대비 약 9.2%의 성능향상이 예측되었다. 터빈이 대각으로 배치된 경우는 최대 약 5.6%정도 성능이 향상됨을 확인하였다. 본 연구는 수직축 터빈을 이용한 조류발전단지를 설계시 유용한 정보가 될 것으로 기대된다.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권1호
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• pp.44-51
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• 2019

The paper presents the rotordynamic performance measurements and model predictions of a fuel cell electric vehicle (FCEV) air compressor supported on gas foil bearings (GFBs). The rotor has an impeller on one end and a thrust runner on the other end. The front (impeller side) and rear (thrust side) gas foil journal bearings (GFJBs) are located between the impeller and thrust runner to support the radial loads, and a pair of gas foil thrust bearings are located on both sides of the thrust runner to support the axial loads. The test GFJBs have a partial arc shim foil installed between the top foil and bump strip layers to enhance hydrodynamic pressure generation. During the rotordynamic performance tests, two sets of orthogonally installed eddy-current displacement sensors measure the rotor radial motions at the rotor impeller and thrust ends. A series of speed-up and coast-down tests to 100k rpm demonstrates the dominant synchronous (1X) rotor responses to imbalance masses without noticeable subsynchronous motions, which indicates a rotordynamically stable rotor-GFB system. Finite element analysis of the rotor determines the rotor free-free (bending) natural modes and frequencies well beyond the maximum rotating frequency. The predicted damped natural frequencies and damping ratios of the rotor-GFB system reveal rotordynamic stability over the speeds of interest. The imbalance response predictions show that the predicted critical speeds and rotor amplitudes strongly agree with the test measurements, thus validating the developed rotordynamic model.

• 한국해양공학회지
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• 제33권1호
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• pp.1-9
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• 2019

This paper considers a numerical assessment of the self-propulsion performance of a damaged ferry carrying cars in irregular waves. Computational fluid dynamics(CFD) simulations were performed to see whether the ferry complied with the Safe Return to Port (SRtP) regulations of Lloyd's register, which require that damaged passenger ships should be able to return to port with a speed of 6 knots (3.09 m/s) in Beaufort 8 sea conditions. Two situations were considered for the damaged conditions, i.e., 1) the portside propeller was blocked but the engine room was not flooded and 2) the portside propeller was blocked and one engine room was flooded. The self-propulsion results for the car ferry in intact condition and in the damaged conditions were assessed as follows. First, we validated that the portside propeller was blocked in calm water based on the available experimental results provided by KRISO. The active thrust of starboard propeller with the portside propeller blocked was calculated in Beaufort 8 sea conditions, and the results were compared with the experimental results provided by MARIN, and there was reasonable agreement. The thrust provided by the propeller and the brake horsepower (BHP) with one engine room flooded were compared with the values when the engine room was not flooded. The numerical results were compared with the maximum thrust of the propeller and the maximum brake horse power of the engine to determine whether the damaged car ferry could attain a speed of 6 knots(3.09 m/s).

• 토지주택연구
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• 제13권1호
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• pp.141-150
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• 2022

국내 대규모 지진 이후 구조물의 내진에 대한 연구 필요성이 커짐에 따라 행정안전부에서는 기존의 내진설계기준 공통적용사항을 개정하여 국가내진성능 목표치를 상향하였으며 새로 개정된 내진설계기준의 성능목표치에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 실제 노후화된 Test-Bed의 댐 제체와 내부에 매립되어 있는 수압철관과 유체를 여러 변수를 도입하여 3차원 유한요소법으로 모델링 하였으며 수압철관 내부 유체의 동수압으로 인한 거동을 분석하고 개정된 현행 내진설계 기준법에 부합하는 지진파에 대한 댐 제체와 수압철관의 안전성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석결과 수압철관의 수충격에 의한 응력변화가 매우 작았으며 이를 통해 지진상황에서 수충격 보다 동수압의 영향이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 동수압이 SPH 형태인 경우 지진동으로 인한 유체의 거동과 응력 발생 위치를 유효하게 나타낼 수 있으며 취약부 분석에 더욱 용이할 것으로 분석되었다. 부식을 고려한 해석결과 수압철관이 제체의 매립되어 있기 때문에 응력 분산의 정도가 작아져 강재 항복응력의 1% 이하로 매우 작은 응력결과를 보였다. 또한 콘크리트 댐 제체의 상류 유입부의 미소 인장균열 발생 가능성이 있으나 수압철관의 응력증가에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났으며 개정된 유효지반가속도의 지진상황에서 안전한 것으로 판단된다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.889-901
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• 2021

The tension of cables and motion response significantly affect safety of an immersed tunnel element in the immersion process. To investigate those, a hydrodynamic scale-model test was carried out and the model experiments was conducted under wind, current and wave loads simultaneously. The immersion standby (the process that the position of the immersed tunnel element should be located before the immersion process) and immersion process conditions have been conducted and illustrated. At the immersion standby conditions, the maximum force of the cables and motion is much larger at the side of incoming wind, wave and current, the maximum force of Element-6 (6 cables directly tie on the element) is larger than for Pontoon-8 (8 cables tie on pontoon of the element), and the flexible connection can reduce the maximum force of the mooring cables and motion of element (i.e. sway is expecting to decrease approximate 40%). The maximum force of the mooring cables increases with the increase of current speed, wave height, and water depth. The motion of immersed tunnel element increases with increase of wave height and water depth, and the current speed had little effect on it. At the immersion process condition, the maximum force of the cables decrease with the increase of immersion depth, and dramatically increase with the increase of wave height (i.e. the tension of cable F4 of pontoons at wave height of 1.5 m (83.3t) is approximately four times that at wave height of 0.8 m). The current speed has no much effect on the maximum force of the cables. The weight has little effect on the maximum force of the mooring cables, and the maximum force of hoisting cables increase with the increase of weight. The maximum value of six-freedom motion amplitude of the immersed tunnel element decreases with the increase of immersion depth, increase with the increase of current speed and wave height (i.e. the roll motion at wave height of 1.5 m is two times that at wave height of 0.8 m). The weight has little effect on the maximum motion amplitude of the immersed tunnel element. The results are significant for the immersion safety of element in engineering practical construction process.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.387-388
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• 2010

선박의 조종성능 향상을 위해 적용되고 있는 쌍동타의 유체력 평가를 위해 $Re=1.5\times10^4$에서 쌍동타의 상 하부 리더 간격을 변화시켜 주위 유동을 계측하였다. 영각에 따른 쌍동타 주위에서 생성되는 와의 생성과 소멸 메커니즘을 이해하기 위해 속도 및 에너지 분포를 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용하여 비교 분석하였다. 쌍동타의 상 하부 간극의 영향에 따른 측압력은 0.75L에서 향상되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1887-1895
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• 2013

이 연구에서는 2차원 조파수조에서 수리모형실험을 실시하여 수중터널 모형의 수리학적, 구조적 성능을 고찰하였다. 수심 및 부력 대 자중비를 다양하게 변화시킨 조건에서 파고 및 주기가 서로 다른 규칙파를 조파하여 실험을 수행하였다. 실험 자료의 분석을 통해서 연직방향 및 횡방향 동요가 파고 및 주기에 따라 선형적으로 증가함을 확인하였다. 반면에, 회전 운동의 크기는 파고 및 주기가 설계파 정도로 커지지 않으면 별로 크게 나타나지 않았다. 마찬가지로, 계류장력 및 수중터널에 작용하는 파력도 파고 및 주기에 따라 선형적으로 증가하였다. 수심 및 부력 대 자중비의 변화와 관련해서는, 구조적 거동 및 수중터널에 작용하는 파력의 크기 모두 수심 증가 및 부력 대 자중비 감소에 따라서 전체적으로 감소하는 경향이 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권1호
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• pp.9-15
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• 2011

본 연구에서는 3 차원 전산 열유동해석을 통하여 형상법칙에 근거하여 개발된 냉각판의 열수력학적인 특성을 분석하였다. 서펜타인 형상을 포함하여 최적화, 최적화되지 않은 1, 2 차 형상 총 5 개 형상을 대상으로 동일한 구속조건을 부여함으로써 유동저항, 열저항 및 분지유로에서의 유동균일도를 상호 비교함으로써 냉각판의 성능평가를 수행하였다. 그 결과, 최적화된 1, 2 차 형상 구조가 최적화되지 않은 경우와 비교하여 훨씬 적은 압력손실을 나타내었으며, 압력손실을 기준으로 최적화된 2 차 형상 구조가 가장 우수한 유동 구조를 나타내었다. 또한, 최적화된 1, 2 차 형상구조의 열저항 및 유동 분배성능도 기존에 사용되는 유로형상과 비교하여 모두 우수한 성능을 보였다.