• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제2권1호
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• pp.24-33
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• 2010

Design of a Pump Jet Propulsor (PJP) was undertaken for an underwater body with axisymmetric configuration using axial/low compressor design techniques supported by Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis for performance prediction. Experimental evaluation of the PJP was earned out through experiments in a Wind Tunnel Facility (WTF) using momentum defect principle for propulsive performance prior to proceeding with extensive experimental evaluation in towing tank and cavitation tunnel. Experiments were particularly conducted with respect to Self Propulsion Point (SPP), residual torque and thrust characteristics over a range of vehicle advance ratio in order to ascertain whether sufficient thrust is developed at the design condition with least possible imbalance torque left out due to residual swirl in the slip stream. Pumpjet and body models were developed for the propulsion tests using Aluminum alloy forged material. Tests were conducted from 0 m/s to 30 m/s at four rotational speeds of the PJP. SPP was determined confirming the thrust development capability of PJP. Estimation of residual torque was carried out at SPP corresponding to speeds of 15, 20 and 25 m/s to examine the effectiveness of the stator. Estimation of thrust and residual torque was also carried out at wind speeds 0 and 6 m/s for PJP RPMs corresponding to self propulsion tests to study the propulsion characteristics during the launch of the vehicle m water where advance ratios are close to Zero. These results are essential to assess the thrust performance at very low advance ratios to accelerate the body and to control the body during initial stages. This technique has turned out to be very useful and economical method for quick assessment of overall performance of the propulsor and generation of exhaustive fluid dynamic data to validate CFD techniques employed.

• 한국음향학회지
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• 제26권6호
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• pp.293-300
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• 2007

수중운동체가 주행할 때 수중운동체의 표면에는 난류 경계층이 형성되고, 난류 경계층 내 벽면 변동압력은 탄성체인 수중운동체의 표면을 가진시켜 유동 유기 소음을 발생시킨다. 이러한 유체 소음을 감소시키기 위한 하나의 방법으로 수중운동체 표면에 유연재를 부착하여 수중운동체의 유동 유기 방사 소음을 감소시키는 방법이 제안되기도 한다. 본 논문에서는 유연재 부착에 따른 수중에서의 유체소음의 변화 특성을 살펴보기 위하여 유연재가 코팅되지 않은 강판 시편과, 고무 재질의 Neoprene 및 폴리우레탄 재질의 유연재가 부착된 강판시편을 저소음 공동수조에 설치한 후 여러 가지 유속 조건에서 유체소음의 주요 소음원인 난류 경계층 내 벽면 변동압력을 측정하고 그 결과를 비교 분석하였다. 그 결과 유연재를 코팅한 경우에는 유연재로 인하여 난류 경계층의 두께가 두꺼워지는 등 경계층 유동이 변화하지만, 유연재에서의 난류 에너지의 소산으로 인하여 고주파수 대역에서 약 10dB의 벽면 변동압력의 감소 효과를 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제34권1호
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• pp.1-14
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• 2024

폐광산의 갱도 입구를 통해 고속 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR) 장비가 탑재된 무인이동체를 투입하여 폐광의 갱도를 형상화하기 위한 기술이 제안되었다. 직경이 1.5 m 이상인 좁은 갱도에 바닥이 슬러지 형태로 미끄럽고 장애물이 있는 환경에서 무인 이동체를 운영할 때 고려할 사항을 검토하였다. 육상환경 이동을 위해 4족 보행 로봇을 활용하였으며 항공 환경 이동을 위해 쿼드콥터 드론이 활용되었다. 수중환경의 갱도에 투입하기 위해서 수중 드론이 사용되었다. 무인 이동체를 실제 광산 현장에 투입하여 폐광 현장용 이동체가 고려해야 할 변수들을 도출하였다. 폐광산 갱도 형상화용 센서로서 2차원 영상 기반의 solid-state 라이다가 사용되었다. 방사형으로 측정되는 라이다의 특성을 고려하여 고정 경사각을 두어 회전시켜 운영하여 갱도 형상화를 위한 효율성을 높이고 동시에 장애물 감지도 같이 수행할 수 있도록 제안하였다. Solid-state 라이다를 이용하여 측정데이터로부터 센서의 자세와 로봇의 자세를 반영하여 현실 좌표계 데이터로 변환하기 위한 계산기법이 도출되었다. 라이다 센서와 무인 비행체가 결합하여 실제 현장에 투입하여 갱도 형상을 추출하였다. 마지막으로 실제 현장에서 효용성을 높이기 위한 요소를 도출하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권6호
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• pp.601-612
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• 2022

The prediction of structural mechanical behaviors is vital important to early perceive the abnormal conditions and avoid the occurrence of disasters. Especially for underground engineering, complex geological conditions make the structure more prone to disasters. Aiming at solving the problems existing in previous studies, such as incomplete consideration factors and can only predict the continuous performance, the deep attention fused temporal convolution network (DATCN) is proposed in this paper to predict the spatial mechanical behaviors of structure, which integrates both the temporal effect and spatial effect and realize the cross-time prediction. The temporal convolution network (TCN) and self-attention mechanism are employed to learn the temporal correlation of each monitoring point and the spatial correlation among different points, respectively. Then, the predicted result obtained from DATCN is compared with that obtained from some classical baselines, including SVR, LR, MLP, and RNNs. Also, the parameters involved in DATCN are discussed to optimize the prediction ability. The prediction result demonstrates that the proposed DATCN model outperforms the state-of-the-art baselines. The prediction accuracy of DATCN model after 24 hours reaches 90 percent. Also, the performance in last 14 hours plays a domain role to predict the short-term behaviors of the structure. As a study case, the proposed model is applied in an underwater shield tunnel to predict the stress variation of concrete segments in space.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제2권1호
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• pp.39-44
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• 2010

Recently underwater systems moving at high speed such as a super-cavitating torpedo have been studied for their practical advantage of the dramatic drag reduction. In this study we are focusing our attention on super-cavitating flows around axisymmetric cavitators. A numerical method based on inviscid flow is developed and the results for several shapes of the cavitator are presented. First using a potential based boundary element method, we find the shape of the cavtiator yielding a sufficiently large enough cavity to surround the body. Second, numerical predictions of supercavity are validated by comparing, with experimental observations carried out in a high speed cavitation tunnel at Chungnam National University (CNU CT).

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.483-486
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• 2002

Injection of microbubbles and/or polymer solution has been known to be a promising method for the reduction of frictional drag of water-borne vehicles. Naval Architects have been interested in friction drag reduction technology, since the friction drag of a commercial ship can be over $70{\%}$ of total resistance. The reduction of friction drag is also important for autonomous underwater vehicles and naval submarines to improve their durability and survivability In this study two sets of experiments were carried out for the friction drag reduction of 2-D channel wall and flat plate in the circulating water channels in Chungnam National University. Preliminary results from the experiments are presented and discussed.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권10호
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• pp.1217-1224
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• 2014

This paper provides a practical scaling method to solve an old problem for scaling and developing the speed and resistance of a model to full-scale submarine in fully submerged underwater test. In every experimental test in towing tank, water tunnel and wind tunnel, in the first step, the speed of a model should be scaled to the full-scale vessel (ship or submarine). In the second step, the obtained resistance of the model should be developed. For submarine, there are two modes of movement: surface and submerged mode. There is no matter in surface mode because, according to Froude's law, the ratio of speed of the model to the full-scale vessel is proportional to the square root of lengths (length of the model on the length of the vessel). This leads to a reasonable speed and is not so much for the model that is applicable in the laboratory. The main problem is in submerged mode (fully submerged) that there isn't surface wave effect and therefore, Froude's law couldn't be used. Reynold's similarity is actually impossible to implement because it leads to very high speeds of the model that is impossible in a laboratory and inside the water. According to Reynold's similarity, the ratio of speed of the model to the full-scale vessel is proportional to the ratio of the full-scale length to the model length that leads to a too high speed. This paper proves that there is no need for exact Reynold's similarity because after a special Reynolds, resistance coefficient remains constant. Therefore, there is not compulsion for high speeds of the model. For proving this finding, three groups of results are presented: two cases are based on CFD method, and one case is based on the model test in towing tank. All these three results are presented for three different shapes that can show; this finding is independent of the shapes and geometries. For CFD method, Flow Vision software has been used.

• 터널과지하공간
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• 제22권3호
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• pp.221-225
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• 2012

마그네슘 합금은 경량화 재료로서 많은 주목을 받고 있으나, 스테인레스 스틸과의 접합이 어려운 문제점이 있다. 본 연구에서는 수중충격파를 이용하여 스테인레스 스틸(SUS304)과 마그네슘 합금(AZ31)의 폭발용접을 수행하고 접합특성에 관한 분석을 수행하였다. SUS304의 두께는 0.5 mm와 1 mm를 사용하였으며, 폭약과 재료의 이격거리는 45 mm, 폭약의 설치경사는 $20^{\circ}$로 하여 실험한 결과, 두 재료의 접합면에서 중간층(resolidified interlayer)이 형성되었다. 중간층의 형성을 억제하기 위하여 폭약과 재료의 거리를 60 mm로 증가시켰으며 폭약의 경사는 $30^{\circ}$으로 변경하여 폭발용접실험을 수행하였다. 그 결과, 폭약과 재료 사이의 간격과 경사각이 증가함에 따라 중간층이 나타나지 않는 경향을 보였다. 이 중간층에 대하여 EPMA분석한 결과, 중간층은 두 금속의 재료가 혼합되어 있는 것으로 확인 되었으며, 경도는 두 금속의 평균 경도에 해당 됨이 확인 되었다.

• 한국음향학회지
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• 제40권1호
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• pp.38-45
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• 2021

본 연구는 함정 추진기에 적용되고 있는 공기분사에 의한 수중방사소음 저감기술에 대한 연구기반을 마련하고자 캐비테이션 터널에서 단순화된 모형을 이용하여 공기분사에 의한 캐비테이션과 소음의 변화에 대하여 연구하였다. 추진기 날개와 유사한 특성을 나타내는 3차원 타원형 수중익에 공기분사 위치와 분사량을 조절할 수 있는 공기분사시스템을 제작하였으며 캐비테이션 터널 시험조건을 조절하여 수중익에 다양한 형태의 캐비테이션을 모사하고 공기분사에 따른 캐비테이션과 소음특성의 변화를 실험적으로 분석하였다. 공기분사 위치 및 분사량에 따라 캐비테이션 및 소음특성이 달라짐을 확인하였다. 이는 추진기에 공기분사 기술을 적용하기 위해서는 캐비테이션의 발생위치, 거동에 따른 공기 분사위치 및 분사량의 최적화가 필요함을 의미한다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.125-132
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• 2015

어류 양식장 인근에서 건설공사로 인하여 발생하는 소음 진동의 경우 피해 금액과 산정방식 선정은 건설공사에 대한 공종별 전문가의 공학적, 기술적 의견이 배제된 상태에서 이루어지고 있다. 피해자 측이 일방적으로 어류 전문가들의 생물학적 자문 위주의 논리만 주장하는 반면, 어류에 대한 생물학적 전문지식이 부족한 건설사 측은 일반적인 건설소음 진동에 관한 논리를 전개하는 경우가 대부분이다. 그래서 중앙 환경 분쟁 조정위원회에서는 2009년 소음 진동으로 인한 육상 양식어류 피해 평가 및 배상액 산정기준에 관한 연구를 통해 구체적인 피해기준을 제시하였다. 국내의 경우 수중소음 피해인정 기준을 140 dB re $1{\mu}Pa$을 인정하고 있다. 이 기준은 충격음이 아닌 1초 이상의 연속음의 RMS 값이다. 또한, 기존 연구 자료들을 보면 어류는 골표류와 비골표류, 기각류와 비기각류 등 어종에 따라서 수중소음에 대한 반응이 많은 차이가 있는 것으로 보인다. 그래서 본 연구는 충격음과 연속음의 특성 차이를 고려하여 충격음의 피해기준을 제시하려 한다.