• 해양환경안전학회지
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• 제24권6호
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• pp.646-653
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• 2018

선박의 대형화와 기상 이변 등으로 인한 정박 중 주묘 사고는 꾸준히 발생하고 있으나 선박에서는 실제 파주력과 외력의 계산이 복잡하고 번거로워 경험에 의존하고 있다. 이에 본 연구에서는 본선의 선원과 해상교통관제사가 주묘의 위험성을 사전에 판단하여 적절한 조치를 취하거나 정보를 제공할 수 있도록 주묘 위험성 계산 프로그램을 개발하고 이를 검증하였다. 본 프로그램에서는 선박의 풍압력, 마찰력, 표류력, 파주력 등 계산 과정에 필요한 입력 요소들을 사용자가 최대한 손쉽게 입력할 수 있도록 선박의 기본 제원, 정박상태, 외력 환경 등으로 구성하였다. 기존에 발생한 주묘 사례 3건을 주묘 위험성 계산 프로그램에 적용하여 계산한 결과 A선박은 풍속 32 knots(16 m/s), B선박은 풍속 40 knots(21 m/s), 그리고 C선박은 35 knots(18 m/s)에서 'warning'으로 평가되었다. 이는 주묘 선박의 주묘 당시의 풍속과 매우 근접한 값에 해당되어 프로그램의 높은 신뢰성을 보여주었다. 향후 추가적인 주묘 사례를 통한 프로그램의 신뢰성 향상과 기상요소의 자동 입력을 통한 실시간 계산 및 전자해도표시장치와의 연동을 통한 기능 확장이 요구된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.338-347
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• 2023

진해만은 태풍 내습 시 피항 선박이 폭주하고 강한 바람 등의 영향으로 주묘가 자주 발생하며 이에 따른 선박 간 충돌 및 좌초 등 해양사고 발생 개연성이 매우 높다. 본 연구에서는 우리나라 해역 특성에 맞는 진해만 정박지의 선박 간 안전이격거리 설정을 위한 연구를 수행하였다. 진해만 태풍 피항지에는 태풍 내습 시 평균 100 ~ 200여척의 선박이 정박을 하고 있으며 풍속이 25m/s 이상되는 강한 외력에서 전체 선박의 약 70%에 주묘가 발생하는 상황인 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 국내외 설계기준 상 제시된 황천 시 정박 선박간 이격거리, 실제 피항지로서 사용된 진해만 피항선박 간 이격거리, 강한 외력에 따른 선박 표류 시 적정 안전거리 등을 분석하여 제시하였다. 그 결과 설계기준 상의 최소 기준과 비상조치 시간을 고려하여 약 400 ~ 900m의 안전이격거리가 필요하며, 공간상의 여유가 있는 경우에는 700 ~ 900m 이격거리 설정이 필요한 것으로 도출하였다. 본 연구의 결과는 향후 진해만 피항지를 이용하는 선박에 대해 선박간 안전 이격거리를 위한 지침 수립 시 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.97-110
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• 2019

해상풍력 구조물을 지지하는 말뚝기초는 바람, 파랑, 조류 등에 의한 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는다. 해상풍력 구조물의 안정적인 성능확보를 위해서 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 지지거동을 적절히 평가해 설계에 적용할 필요가 있으며, 말뚝 및 지반을 각각 탄성빔과 비선형 스프링으로 가정하는 p-y 곡선방법이 가장 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 거동을 평가하기 위해서, 1g 모형말뚝시험을 수행했다. 모형시험 결과, 말뚝에 횡방향 반복하중 재하 시 p-y 곡선의 강성(초기기울기 및 최대지반반력)이 점차 감소했다. p-y 곡선의 강성감소는 반복하중의 크기가 크고 지표면에 가까운 위치에서 더 명확하게 나타났는데, 상기조건에서 말뚝 주변지반의 교란효과가 크게 발생해 지반의 지지능력이 더욱 크게 감소했기 때문이다. 모형시험 결과를 활용해 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 곡선을 제안했다. 등가정적해석을 통해 예측된 말뚝거동을 모형시험결과와 비교한 결과, 제안된 식을 통해 비교적 조밀하고 포화된 실트질 모래지반에서 반복하중을 받는 말뚝의 횡방향 지지거동을 적절히 평가할 수 있음을 확인했다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권2호
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• pp.139-145
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• 2017

최근 이상적인 자연현상으로 인해 돌풍, 태풍 및 쓰나미 등 비상상황이 자주 발생하고 있고, 이로 인해 항내 계류선박은 선체거동을 미리 예측하여 해석하고, 선체거동을 제어하지 못해 계류선박의 계류시스템이 손상되면 해양사고가 발생할 수 있다. 따라서 계류시스템의 손상이 예상되는 경우 정량적 판단에 의해 항내 계류할 것인지 아니면 항외로 피항할 것인지 결정할 필요가 있다. 본 연구에서는 외력에 의한 계류선박의 거동해석 및 계류시스템 제어를 위해 대학내 전용 부두에 계류중인 실습선을 대상으로 계류안전성을 평가하였다. 계류삭의 최대장력을 분석한 결과, 파주기 12초 및 15초인 경우에는 대부분 허용강도(S.W.L)를 초과하는 것으로 분석되었다. 계선주에 작용하는 최대견인력을 분석한 결과, 해당 위치에 설치된 지 노후화된 소형 계선주에 다수의 계류삭을 체결함으로서 모든 평가 Case에서 계선주 허용규격인 35톤을 초과하는 것으로 분석되었다. 선체동요 및 하역안전성 평가결과 파주기 12초 이상 및 풍속 25노트 조건에서는 Surge 운동의 한계값인 3.0미터를 초과하는 것으로 분석되었다. 그 결과를 토대로 계류시스템 제어를 위한 판단기준이 되는 풍속, 파고 및 파주기 등의 주요 외력조건별 고위험, 위험 및 보통 위험 등 3단계의 리스크 매트릭스(Risk Matrix)를 작성하여, 계류시스템 제어를 위한 판단기준이 되는 위기관리 대응매뉴얼로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.675-682
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• 2021

육상 및 해상에서의 화재 사고는 심각한 인명피해를 발생시키며 특히 해양 플랜트 및 선박의 특성 상 밀폐공간으로 인한 질식사고 사망률이 육상보다 현저히 높다. 이러한 질식사고를 예방하기 위하여 화재에서 발생하는 유독가스를 외부로 배출할 수 있는 환기용 팬의 설치가 필수적이나, 해양화재의 규모를 고려하였을 때 대형 환기용 팬의 설치는 해양 구조물 특성 상 용이하지 않다. 따라서 본 연구에서는 DC 전기장을 인가하여 화재 유독가스를 제어하는 새로운 개념의 소방기술을 개발하고자 한다. 화재 발생 시 대부분의 화염은 화학 이온화로 인해 양전하와 음전하를 다수 함유하고 있고, 이때 전기장을 인가하게 되면 로렌츠 힘에 의해 "이온풍"이 발생하게 된다. 이러한 이온풍을 활용하여 일반건축물과 선박의 단열재로 많이 사용되는 종이와 스티로폼을 연소하여 발생되는 화재연기를 인위적으로 제어하는 실험적 연구를 수행하였다. 실험 결과, ± 5 kV 이상의 직류전압을 인가하였을 때 화재연기를 인위적으로 제어할 수 있었고, 양전압보다 음전압을 인가하였을 때 상대적으로 효과적인 제어가 가능하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권1호
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• pp.1-12
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• 2022

소형무인기의 틸팅방식 추진장치로 소형덕티드팬을 적용하였을 때 나타나는 공력특성을 분석하기 위해 직경 104mm 전기추진 덕티드팬의 공력특성을 풍동시험을 통해 살펴보았다. 소형무인기 운영조건에서 나타나는 현상을 살펴보기 위해 OPPAV 축소시제기의 제자리비행, 전진비행 및 천이비행 조건을 시험조건으로 채택하였으며, 6분력 발란스를 사용하여 덕티드팬의 추력 및 측력, 토크를 측정하였다. 비행체 주날개 및 꼬리날개에 영향을 미칠 수 있는 팬 후류를 파악하기 위해 5공 프로브를 사용하여 덕트 후방 250mm 단면의 3차원 속도벡터를 측정하였다. 제자리비행 및 전진비행 조건에서 덕티드팬의 추력 및 토크 특성을 파악하였으며, OPPAV 축소시제기에 적용하기 위한 조건을 도출하였다. 천이비행 조건에서 틸트각 40° 이하에서는 각도가 변하여도 추력이 유지되는 특성을 보이고 있으며 그 이후 각에서는 점차 증가하는 경향이 나타났다. 측력은 틸트각 75°까지 지속적으로 증가하는 경향이 나타났다. 제자리비행 및 전진비행 조건에서 60m/s 수준의 축방향 속도성분과 12m/s 수준의 원주방향 속도성분이 측정되었다. 틸트각이 증가함에 따라 축방향 속도 최대값 위치가 회전중심선을 벗어나는 경향이 나타나고 있으며, 단면 와류 중심도 유사한 위치로 이동하는 경향이 나타나고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.1-8
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• 2009

사장교에 사용되는 팽팽한 경사 케이블은 풍우현상에 의하여 진동에 쉽게 노출된다. 더욱이 보편적으로 알려진 풍우현상 이외의 이상현상에 의한 과도한 진동이 발생할 여지도 항상 존재한다. 급증한 동적변위는 케이블과 보호관에 과도한 인장력을 발생시키고 정착구와 댐퍼에 피로손상을 발생시키며 보강형의 설계에서 고려하지 않았던 추가적인 전단력 변화를 발생시킨다. 본 연구는 사장 케이블의 자유장에 발생된 동적변위에 의한 케이블의 동적장력 변화와 보강형의 전단력 변화를 분석 할 수 있는 해석적인 기법을 기술하고, 이로 인해 발생될 수 있는 사장교의 동적문제를 간략히 언급한다. 이것을 실현시키기 위해 사장 케이블이 진동하여 법선방향 변위를 발생시킬 때 나타나는 변화를 현방향 장력과 법선방향 장력으로 분리하여 물리적인 현상을 미분방정식으로 표현한 후 전개한 해를 풍우현상에 적용하여 케이블의 동적장력 변화와 보강형의 전단력 변화를 산정하였다. 주목할 것으로 CIP Recommendations(2002)에서 제시하는 방법론에 본 연구의 일부사항을 반영하여 산정하면 본 연구와 매우 유사한 결과를 제시하지만 CIP Recommendations에서 제시하는 방법론을 그대로 따라서 산정하면 10% 이상의 오차를 제시함을 확인하였다. 이것은 국제적으로 활용도가 매우 높은 설계지침에서 조차도 본 연구에서 논의하는 주제에 관한 조치가 없었음을 의미하는 것이다. 여기에 관한 검증은 사장 케이블의 진동형상을 만족하도록 외적하중을 재하시킨 탄성현수선 요소를 이용한 유한요소해석을 통하여 수행하였다.

• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제2권3호
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• pp.185-194
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• 2012

A Macroscopic combination of two or more distinct materials is commonly referred to as a "Composite Material", having been designed mechanically and chemically superior in function and characteristic than its individual constituent materials. Composite materials are used not only for aerospace and military, but also heavily used in boat/ship building and general composite industries which we are seeing increasingly more. Regardless of the various applications for composite materials, the industry is still limited and requires better fabrication technology and methodology in order to expand and grow. An example of this is that the majority of fabrication facilities nearby still use an antiquated wet lay-up process where fabrication still requires manual hand labor in a 3D environment impeding productivity of composite product design advancement. As an expert in the advanced composites field, I have developed fabrication skills with the use of machinery based on my past composite experience. In autumn 2011, the Korea government confirmed to fund my project. It is the development of a composite sanding machine. I began development of this semi-robotic prototype beginning in 2009. It has possibilities of replacing or augmenting the exhaustive and difficult jobs performed by human hands, such as sanding, grinding, blasting, and polishing in most often, very awkward conditions, and is also will boost productivity, improve surface quality, cut abrasive costs, eliminate vibration injuries, and protect workers from exposure to dust and airborne contamination. Ease of control and operation of the equipment in or outside of the sanding room is a key benefit to end-users. It will prove to be much more economical than normal robotics and minimize errors that commonly occur in factories. The key components and their technologies are a 360 degree rotational shoulder and a wrist that is controlled under PLC controller and joystick manual mode. Development on both of the key modules is complete and are now operational. The Korean government fund boosted my development and I expect to complete full scale development no later than 3rd quarter 2012. Even with the advantages of composite materials, there is still the need to repair or to maintain composite products with a higher level of technology. I have learned many composite repair skills on composite airframe since many composite fabrication skills including repair, requires training for non aerospace applications. The wind energy market is now requiring much larger blades in order to generate more electrical energy for wind farms. One single blade is commonly 50 meters or longer now. When a wind blade becomes damaged from external forces, on-site repair is required on the columns even under strong wind and freezing temperature conditions. In order to correctly obtain polymerization, the repair must be performed on the damaged area within a very limited time. The use of pre-impregnated glass fabric and heating silicone pad and a hot bonder acting precise heating control are surely required.

• Wind and Structures
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• 제16권1호
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• pp.93-115
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• 2013

This paper describes a study of the influence of a dynamically flexible building structure on pressures inside and net pressures on the roof of low-rise buildings with a dominant opening. It is shown that dynamic interaction between the flexible roof and the internal pressure results in a coupled system that is similar to a two-degree-of-freedom mechanical system consisting of two mass-spring-damper systems with excitation forces acting on both the masses. Two resonant modes are present, the natural frequencies of which can readily be obtained from the model. As observed with quasi-static building flexibility, the effect of increased dynamic flexibility is to reduce the first natural frequency as well as the corresponding peak value of the admittance, the latter being the result of increased damping effects. Consequently, it is found that the internal and net roof pressure fluctuations (RMS coefficients) are also reduced with dynamic flexibility. This model has been validated from experiments conducted using a cylindrical model with a leeward end flexible diaphragm, whereby good match between predicted and measured natural frequencies, and trends in peak admittances and RMS responses with flexibility, were obtained. Furthermore, since significant differences exist between internal and net roof pressure responses obtained from the dynamic flexibility model and those obtained from the quasi-static flexibility model, it is concluded that the quasi-static flexibility assumption may not be applicable to dynamically flexible buildings. Additionally, since sensitivity analyses reveal that the responses are sensitive to both the opening loss coefficient and the roof damping ratio, careful estimates should therefore be made to these parameters first, if predictions from such models are to have significance to real buildings.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제9권2호
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• pp.182-193
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• 2016

Introduction of intermittent electricity production systems like wind and solar power to electricity market together with the deregulation of electricity markets resulted in numerous start/stops, load variations and off-design operation of water turbines. Hydraulic turbines suffer from the varying loads exerted on their stationary and rotating parts during load variations since they are not designed for such operating conditions. Investigations on part load operation of single regulated turbines, i.e., Francis and propeller, proved the formation of a rotating vortex rope (RVR) in the draft tube. The RVR induces pressure pulsations in the axial and rotating directions called plunging and rotating modes, respectively. This results in oscillating forces with two different frequencies on the runner blades, bearings and other rotating parts of the turbine. This study investigates the effect of transient operations on the pressure fluctuations exerted on the runner and mechanism of the RVR formation/mitigation. Draft tube and runner blades of the Porjus U9 model, a Kaplan turbine, were equipped with pressure sensors for this purpose. The model was run in off-cam mode during different load variations. The results showed that the transients between the best efficiency point and the high load occurs in a smooth way. However, during transitions to the part load a RVR forms in the draft tube which induces high level of fluctuations with two frequencies on the runner; plunging and rotating mode. Formation of the RVR during the load rejections coincides with sudden pressure change on the runner while its mitigation occurs in a smooth way.