• 한국해양공학회지
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• 제15권2호
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• pp.11-21
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• 2001

The focus of this paper is on the numerical investigation of obliquely incident wav interactions with a system composed of fully submerged and floating dual buoy/vertical-flexible-membrane breakwaters placed in parallel with spacing between two systems. The fully submerged two systems allow surface and bottom gaps to enable wave transmission over and under the system. The problem is formulated based on the two-dimensional multi-domain hydro-elastic linear wave-body interaction theory. The hydrodynamic interaction of oblique incident waves with the combination of the rigid and flexible bodies was solved by the distribution of the simple sources (modified Bessel function of the second kind) that satisfy the Helmholz governing equation in fluid domains. A boundary element program for three fluid domains based on a discrete membrane dynamic model and simple source distribution method is developed. Using this developed computer program, the performance of various dual systems varying buoy radiuses and drafts, membrane lengths, gaps, spacing, mooring-lines stiffness, mooring types, water depth, and wave characteristics is thoroughly examined. It is found that the fully submerged and floating dual buoy/membrane breakwaters can, if it is properly tuned to the coming waves, have good performances in reflecting the obliquely incident waves over a wide range of wave frequency and headings.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권3호
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• pp.138-148
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• 2005

부유체 및 부유식 교량과 같은 부유식 구조물이 파랑하중에 대하여 나타내는 동적거동을 주파수영역에서 구하는 연구를 수행하였다. 먼저, 부분적으로 유체에 잠겨 파랑하중의 작용을 받는 부유체에 대하여, 이의 강체운동과 관련된 동유체력계수인 부가질량, 감쇠 및 파강제력를 선형포텐셜이론과 경계요소법을 이용하여 주파수 영역에서 산정한다 다음으로,부유식 교량과 같이 앞에서 구한 부유체로 지지되며 유한요소를 이용하여 모델링 되는 부유식 구조물에 대하여, o)의 동적거동에 관한 운동방정식을 수립한다. 동유체력계수들이 주파수 의존적 성질을 가지므로 해석은 주파수영역에서 수행한다. 적용 예제로서 반구와 같은 부유체를 이용하여 해석결과를 문헌과 비교 검증한 후,부유식 교량을 지지하는 폰툰형 부유체에 대한 동유체력계수들을 구하고, 이를 이용하여 설계 파랑하중을 받는 부유식 교량의 동적 거동해석을 수행한다. 해석 예제를 주파수영역에서 해석한 결과 입사파스펙트림의 피크 주파수와 교량의 고유진동수가 가까워 응답이 증폭될 소지가 있었으나 주파수 의존적인 파강제력의 피크가 벗어난 영향으로 응답이 증폭되지 않음을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.559-573
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• 2008

Navier-Stokes식, Gaussian 분포형 용출함수를 이용한 내부조파, energy absorbing layer로 삼차원 파랑모형을 새롭게 구성하였다. Navier-Stokes식의 수치적분에는 정교한 수치기법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)가 활용된다. 제안된 파랑모형의 검증은 삼차원 포물형 용기에서의 sloshing현상과 Thacker(1981)의 해석해를 토대로 수행되었다. 초기 수면 형상이 Gaussian hump인 경우와 일방향으로 경사진 경우에 대해 수치모의 하였다. 수치모의 결과 수면이 융기되도록 구속한 외부조건이 해제되면서 시작되는 자유진동의 정성적 거동은 비교적 정확히 모의되었으나 시간이 경과될수록 위상차, 침수선이 퇴각하는 등 초기 수면과는 상당히 다른 결과를 보였다. 최종적인 검증은 쐐기모양 해안에서의 비선형 천수, 굴절거동의 수치모의를 토대로 진행되었다. 수치모의 결과 굴절되는 양이 Hamiltonian ray theory가 제공하는 수치보다 전반적으로 작게 나타났다. 이러한 현상은 이상유체와 선형 이론에 기초한 Hamiltonian ray theory에서 간과된 비선형성, 점성으로 인한 양안과 저면에서의 에너지 감쇄, 쇄파 과정에 유동계에 도입되는 에너지 감쇄, 선행파랑에 의한 down-rush와 조우시 발생하는 도수 등에 기인하는 것으로 판단된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.395-406
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• 2011

In this research a numerical simulation method is developed for moving body in free surface flows using fixed staggered rectangular grid system. The non-linear free surface near the body is defined by marker-density method. The body boundary is defined by line segment connecting the points where the body surface and grid line meet. Continuity equation and Navier-Stokes equations are used as governing equations and the equations are coupled with two-step projection method. The velocities and pressures of body boundary and free surface cells are calculated with simultaneous iterative method. To treat a body movement in a fixed grid system, the volume displaced by moving body is added to the divergence of the body boundary cell. For the verification of the present numerical method. vortex shedding period of advancing cylinder is calculated and the period is compared with existing experiment results. Moreover, added mass and damping coefficients of a vertically excited box are calculated and the computed results are compared with published experiment results. Impulsive pressure and water level variation due to sloshing phenomenon are simulated and the results are compared with published experiment results. Varying the plunger shape, the waves generated by plunging type wave maker are compared with the 2nd order Stokes wave theory The plunger shape generating the wave that shows the best agreement with the theory is represented.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1910-1913
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• 2006

해저면 바닥에 고정된 수직 원형 실린더에 입사파의 상호작용 문제를 풀기위해, 경계요소법에 의한 수치해석이 3차원 선형포텐셜 이론으로 개발되었다. 경계요소법에 의한 수치해석은 그린함수에 기초하고, 수직원형 실린더 주위의 유체 속도 포텐셜을 위해 적분식을 이용하였다. 경계요소법에 의한 수치해석은 ManCamy and Fuchs(1954), Williams and Mansour(2002)의 해석해와 비교하였고, 그 결과는 정성적으로 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 이 수치해석은 앞으로 해안지역에 설치되는 다양한 해양구조물에 적용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.305-314
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• 2017

단독의 파력발전변환장치를 설치하는 경우 경제성이 떨어지는 문제점이 있으므로 기존 혹은 신설의 방파제에 적용하여 파랑제어와 파랑에너지의 이용을 동시에 도모하는 방식이 많이 추진되어 왔다. 본 연구는 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서와 같이 부유식방파제로 연구 개발된 공기주입식 부유식방파제에 진동수주형 파력발전시스템을 탑재한 경우를 대상으로 부유식방파제로의 기능과 파력발전장치로의 기능을 병행하여 검토하였다. 여기서, 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서는 공기실내에서 공기의 동적거동에 단열변화에 따른 압축성을 고려한 반면에 본 연구에서는 비압축성의 경우에 구조물의 고정시 혹은 부유시에 각각에 대한 파랑변형율, 공기흐름속도 및 구조물의 운동을 검토하였으며, 공기의 동적거동에 대한 압축성의 고려여부에 따른 결과의 차이를 논의하였다. 수치해석법으로는 선형속도포텐셜이론에 기초한 경계요소법을 적용한다. 얻어진 모든 해석결과에 따르면 공기압축성을 고려한 전편의 연구와 거의 동일한 결과를 나타내었으며, 따라서 공기실내에서의 공기거동해석에 압축성을 고려하지 않는 본 해석이 보다 효율적이고, 유용한 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.242-251
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• 2020

본 연구에서는 직립 안벽 앞에 설치된 2차원 진동수주형 파력발전장치의 추출효율과 반사율을 규칙파와 불규칙파에 대하여 살펴보고 둘 사이의 상관관계를 조사하였다. 해석이론으로 선형포텐셜 이론에 기반을 둔 고유함수전개법을 사용하였다. 공기실이 완전 개방되었을 때 입사파에 의한 산란문제와 공기실이 닫혀 있을 때 공기실내의 변동압력에 의한 파의 방사문제를 풀어 공기실 내부의 유량을 구하고, 이를 공기실내의 공기 흐름에 대한 연속방정식에 대입하여 변동압력을 구한다. 추출파워가 최대가 되는 최적 터빈계수를 적용하여 진동수주형 파력발전장치의 최대 추출효율과 반사율을 규칙파와 불규칙파에 대하여 구하였다. 파랑에너지를 효율적으로 흡수하도록 설계된 진동수주형 파력발전장치는 동시에 반사파를 줄이는데 기여하였다.

• 대한조선학회지
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• 제20권4호
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• pp.33-40
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• 1983

The drift force acting on a freely-floating sphere in water of finite depth is studied within the framework of a linear potential theory. A velocity potential describing fluid motion is determined by distribution pulsating sources and dipoles on the immersed surface of the sphere. Upon knowing values of the potential, hydrodynamic forces are evaluated by integrating pressures over the immersed surface of the sphere. The motion response of the sphere in water of finite depth is obtained by solving the equation of motion. From these results, the drift force on the sphere is evaluated by the momentum theorem, in which a far-field velocity potential is utilized in forms of Kochin function. The drift force coefficient Cdr of a fixed sphere increases monotononically with non-dimensional wave frequency ${\sigma}a$. On the other hand, in freely-floating case, the Cdr has a peak value at ${\sigma}a$ of heave resonance. The magnitude of the drift force coefficient Cdr in the case of finite depth is different form that for deep water, but the general tendency seems to be similar in both cases. It is to note that Cdr is greater than 1.0 when non-dimensional water depth d/a is 1.5 in the case of freely-floating sphere.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-7
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• 2002

과거, 울진원전 부지의 지진해일에 대한 안전성 평가는 가상최대 지진규모와 그에 상응하는 단층 파라미터를 이용하여 수행되었으나. 최근 지진공백역 이론에 근거하여, 과거 평가 규모 이상의 지진발생 가능성이 지진학자들에 의하여 제기되고 있다. 본 연구에서는 선형·비선형천수방정식 기반의 유한차분법을 이용하여 지진해일 안전성을 재평가하였다. 먼저, '83년 지진해일을 모의하고 이를 동해안 임원항의 최고 범람 수위와 비교하였다. 다음으로 '83년, '93년 지진해일과 위험 단층으로 분류되고 있는 5개 지진공백역 단층에 대하여 울진원전부지 도수로에서의 수위 상승과 저하를 계산하여, 울진원전이 평가대상 단층으로 의한 지진해일 발생시에도 필요 냉각수의 취수가 가능함을 보였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권4호
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• pp.265-273
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• 2002

본 논문에서는 수면 밑에 잠긴 수평형 타공판의 소파특성을 이론계산과 모형실험을 통하여 살펴보았다. 타공판은 일정한 크기의 구멍이 균일하게 배열된 형태로, 파가 타공판 위를 통과하면서 타공판의 구멍을 통하여 강한 제트 흐름이 형성되면서 파 에너지가 소멸되는 특징을 가지고 있다. 이론해석 방법으로 선형파 이론에 근거한 고유함수전개법을 사용하였다. 타공판을 통과하는 유체의 법선방향속도는 타공판 전후의 압력차에 선형적으로 비례한다는 Darcy의 법칙을 가정하였다. 이때 공극율 계수라 불리는 비례상수는 타공판의 공극율과 밀접한 관계가 있다. 공극율 계수와 공극율사이의 함수 관계식을 얻기 위하여 수직벽 앞에 놓여진 6개의 서로 다른 공극율을 가진 타공판에 대하여 규칙파중에서 반사율을계측하였다. 해석결과와 모형실험결과를 비교하여 공극율 계수와 타공판의 공극율사이에는선형관계(b=57.63P-0.9717)가 있음을 밝혔다. 또한 최대 소파성능을 발휘하는 타공판의 공극율은 0.1근방이며, 잠긴깊이의 범위는 $d/h\\leq0.2$임을 확인하였다.