천수에서의 슬래밍 현상에 대한 실험적 연구

강효동(Hyo-Dong Kang),오승훈(Seung-Hoon Oh),권순홍(Sun-Hong Kwon) 한국해양공학회 2009 韓國海洋工學會誌 Vol.23 No.1

This study presents an experimental investigation of the shallow water impact of a box type structure. The analysis was done based on the video images captured by a high speed camera, the flow field obtained by PIV (Particle Image Velocimetry), and pressure measurements in the divided region. The video images showed quite good agreement with the description given by Korobkin. The PIV measurements of the velocity field provided a clear view of theflow pattern for all three stages. The pressure was measured at the bottom of the tank with strain gauge type pressure gauges. The pressure measurements showed the characteristics of divided regions.

A Study on the Hydrodynamic Performance of Small Sized Fixed and Floating-moored OWC Wave Energy Converters by CFD and Experiment

HONG-GOO KANG(강홍구),CHAN JOO KIM(김찬주),HYODONG KANG(강효동),YEONG KYU KIM(김영규),HYO-JAE JO(조효제) 한국신재생에너지학회 2020 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.8

항만 구조물 안정성 평가를 위한 수중 구속 발파 해석 및 발파 압력 특성 분석

원종화(Won, Jonghwa),강효동(Kang, Hyo-dong),김찬주(Kim, Chan Joo),김규원(Kim, Kyu Won),김정수(Kim, Jeongsoo) 대한토목학회 2017 대한토목학회 학술대회 Vol.2017 No.10

하천 부유쓰레기의 해양 유출방지시설의 설계 및 운영

원종화(Jonghwa Won),강효동(Hyodong Kang),김규원(Kyuwon Kim),김찬주(Chanjoo Kim),박성민(Sungmin Park) 대한토목학회 2021 대한토목학회지 Vol.69 No.6

해양 폐기물 관리법에 따른 하천 부유쓰레기 유출 차단시설의 설계 및 차집 쓰레기 DB구축

원종화(Jonghwa Won),김찬주(Chan Joo Kim),강효동(Hyo-dong Kang),김규원(Kyu Won Kim),옥수열(Suyeol Ok) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

국내외로 하천에서 바다로 유출되는 쓰레기에 대한 관리가 강화되면서 유출차단시설에 대한 관심이 높아져 가고 있다. 본 연구에서는 부유식 유출 차단 시설의 설계 절차와 설계에 필요한 주요 요소에 대하여 논의하고, DB 구축을 위한 체계와 기술을 제시하였다. 부유쓰레기 차단 시설은 기존의 오탁방지막, 오일 펜스와 달리 중량을 갖는 부유물의 적절한 차단을 위하여 설계, 설치된다. 따라서 유체-구조물 상호작용에 의한 하중뿐만 아니라 부유쓰레기가 유발하는 하중과 구조물의 상호작용의 고려가 필수적이다. 또한 기존 유사 시설과 달리 반영구 기반 시설이기 때문에 시설의 신뢰도가 최우선적으로 고려되어야 하고, 차단막의 유지보수 및 관리를 위한 위치유지(계류)시설과의 연결 간결성, 그리고 설치 위치에 적합한 앵커의 선정, 설계 역시 매우 중요한 절차 중 하나이다. 부유 쓰레기의 이동, 해수 유동과의 관계, 차집 쓰레기의 수거 방안과 연관하여 차단 시설의 위치를 선정하여야 한다. 본 연구에서는 앞서 언급한 절차에 따른 사례 연구를 통하여 적정성을 확인하였다. 해양 구조물 설계에 사용하는 부유체의 운동 해석 및 계류 설계 기술을 활용하여 구성한 차단 시설의 설계 사례, 해양 수조 실험을 바탕으로 하는 부유 쓰레기의 운동 특성, 위치 선정, 그리고 버켓 앵커의 선정을 소개한다. 또한 기계 학습을 기반으로 하는 부유 쓰레기 인식 기술을 활용한 DB 구축 전략을 제시하였다. As the management of waste leakage from rivers into the ocean at home and abroad has been strengthened, interest in waste spill prevention facilities has been increasing. In this study, the design procedure of the floating barrier facility and the main elements required for the design were discussed, and the system and technology for the capture waste DB construction were presented. Unlike existing floating silt protectors and oil fences, floating facilities to intercept debris from water way are designed and installed to adequately block floating objects with meaningful weight. Therefore, it is essential to consider not only the load caused by the fluid-structure interaction, but also the movement induced by the floating debris-structure interaction. Also, since it is a semi-permanent infrastructure, the operation reliability should be considered first. In addition, conciseness of connection with the station keeping (mooring) facility for maintenance and management of the barrier is required. And the selection and design of the anchor suitable for the installation location is also one of the very important procedures. The facility should be located with the water way-transportation of debris, the seawater flow at the river mouth, and the collection plan of the captured waste. A case study of the barrier design using the global motion analysis and mooring design technique of the floating body used in the design of offshore structures, the motion characteristics of floating debris on the ocean tank experiment, the location selection, and the selection of the bucket anchor are discussed. In addition, a DB establish strategy using floating waste recognition technique based on machine learning was suggested.

심층학습 기반 부유쓰레기 성상 분석

이은하수(Eunhasu Le),강수원(Soowon Kang),김규원(Kyuwon Kim),원종화(Jongwha Won),강효동(Hyodong Kang) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

전 세계적으로 매년 발생하는 800만 톤 이상의 해양쓰레기 중 약 70%는 육상 기인 쓰레기로 조사된 바 있으며, 쓰레기의 대부분은 직접 수거에 의한 모니터링 기법으로 분석되고 있어 부유 쓰레기의 발생원 판별 및 수거 비용 산정이 어려운 실정이다. (J. Jambeck, 2015) 본 연구에서는 부유 쓰레기의 효율적인 모니터링과 데이터베이스 구축을 위해 성상 정보를 실시간으로 취득 및 분석하는 모니터링 기술을 개발하였다. 객체 감지 기법(Object Detection)을 활용하여 부유쓰레기의 성상을 분석하고, 학습 모델의 성능을 비교 검토하기 위해 Faster R-CNN, SSD 알고리즘을 이용하여 mAP(mean Average Precision) 수치로 모델의 성능을 비교하였다. 학습을 위한 데이터셋은 6가지 종류의 쓰레기(플라스틱, 비닐, 스티로폼, 초목류, 종이, 병)로 분류하였으며 가상의 부유쓰레기 차단시설을 구축하여 이미지 데이터로부터 94,237개의 객체 데이터를 확보하였다. 데이터는 증강 기술을 활용하여 471,185개로 증강하였으며, 객체 수량에 따른 모델의 성능 차이를 검토하기 위해 155,407개, 471,185개의 데이터셋으로 나누어 학습 및 검증하고, 모델의 성능을 비교하였다. 향후 모델 성능과 학습 데이터의 연관성을 고려하여 학습 계획을 재수립하고, 개선된 모델을 개발 기술에 적용할 예정이다. 본 기술을 통해 구축된 데이터셋은 해양쓰레기 통합 관리 시스템과 연계하여 효율적인 해양쓰레기 수거 전략, 비용 절감 및 정책을 수립하고, 수거 폐기물 관리체계 개선에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. It is widely cited that about 70% of marine debris which occurs by more than 8 million tons annually originates from land, however, this figure does not inform properly the total amount of debris entering the marine environment. The debris is generally classified by monitoring the collected debris at shore, thus, it is difficult to figure out where floating marine debris is from and to estimate total cost for collection. (J. Jambeck, 2015) Newly proposed monitoring technique which acquire and analyze the object’s characteristics in real-time, in this study, was developed to establish efficient and enhanced floating marine debris monitoring system. An object detection technique, containing Faster R-CNN and SSD algorithm, is used to analyze the properties of the floating debris. These two algorithms are verified by mAP (mean Average Precision). The dataset for deep learning was classified into 6 categories (Plastic, CAN, PET, Vinyl, Bottle), and 94,237 object data was obtained from image data in the virtual floating debris barrier facility model. The data was augmented to 471,185 data by augmentation technology. In addition, the data is divided into datasets of 144,407 and 471,185 objects for verification of the model according to the number of objects. The dataset model will be improved with updated data learning strategy, considering a relation between model performance and training data, in further study. The established dataset with the new monitoring technique will be applied into AMEIS(Advanced Marine Environment Improvement System), which allows debris management system to be enhanced with efficient debris collection strategy and policy and cost reduction.

A Study on the Design of SPAR Buoy Platform and Its Mooring Lines

Chan Joo Kim,Hyo-dong Kang(강효동),Jonghwa Won(원종화) 한국해양환경·에너지학회 2018 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5

본 연구에서는 부유 해양쓰레기 차집을 위한 차단막 시스템 개발의 일환으로 스파 부이(SPAR buoy) 형태의 플랫폼에 대한 개념 설계와 그 계류선 설계를 수행하였다. 스파 부이 플랫폼의 위치 유지를 위한 계류선 설계에는 설치 목표 해역의 극한 환경 하중을 설계 인자로 설정하여 극한 상태 안전성을 평가하였으며 계류선 동적 거동 평가에는 상용 소프트웨어인 ANSYS AQWA를 사용하여 시간영역 해석을 수행하였다. 이때 계류선은 비선형 현수 타입(Non-linear catenary)을 이용하여 모델링하였으며 다양한 설치반경(Footprint radius)에 대한 해석 케이스를 설정하여 그 응답 특성을 도출하였다. 이를 통해 부유 해양쓰레기 차단막 시스템의 실해역 설치 시 필요한 최소 해저 설치 면적(Seabed footprint area)에 대한 연구를 수행하였다. 또한 원통형 실린더 형태를 가지는 스파 부이 플랫폼은 패널(Panel) 요소에 빔(Beam) 요소를 추가로 모델링하였으며, 이를 통해 부유체에 작용하는 모리슨 하중에 의한 관성력 및 점성항력을 고려하여 해석을 수행하였다. 그리고 부유체-계류선 연결 지점(Fairlead point)에 대한 케이스 스터디를 수행하여 스파 부이 플랫폼의 운동 성능 향상을 위한 계류선 최적 배치에 대한 연구를 수행하였다. In this present study, a concept design of SPAR buoy platform and its mooring lines was conducted as a partial design procedure for the development of ocean debris collecting barrier. ANSYS AQWA was utilized for hydrodynamic analysis and the extreme condition at the target installation site was applied to evaluate the platform and mooring stability in such condition. Mooring lines were modelled using non-linear catenary and various footprint radii were used parametrically to determine the optimum configuration. Additional tube elements were used to consider inertia forces and viscous drag forces. In order to achieve a better hydrodynamic performance of the SPAR buoy, further case studies in regards to optimum fairlead points were undertaken.

해수유동 수치모의를 통한 인천신항 퇴적원인 분석

김찬주(Chan Joo Kim),강수원(Soowon Kang),김규원(Kyuwon Kim),원종화(Jongwha Won),강효동(Hyodong Kang),이정운(Jeongun Lee) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

인천·경인만 해역은 연안개발 사업이 활발하게 진행되고 있는 지역이나, 항내 및 항만 주변시설에 발생하는 퇴적물 이동 현상으로 인하여 유지관리 및 항만 개발 계획에 상당한 비용이 투입되고 있는 실정이다. 특히 경인항 진입항로 주변, 인천터미널 박지, 인천신항 인근의 퇴적 현상은 선박 통행에 부정적인 영향을 주고있어 그 원인규명 및 저감 대책에 대한 연구용역이 수차례 수행된 바 있다. 인천신항 인근의 경우 시화조력발전소 가동 및 송도신도시 매립 등의 개발 사업이 이루어지면서 주변 유동환경 및 해저지형 변화가 활발하였으며, 2012년 시작된 시화조력발전소 가동 이후 방류로 인한 주변 유속 증가 및 송도 LNG 기지 수심 감소 현상 등으로 선박 운항과 관련한 민원이 수차례 발생하였다. 따라서, 본 연구에서는 인천신항의 퇴적 원인을 분석하기 위하여 해수유동 모형을 활용한 수치모형실험을 수행하였다. 인천신항 해역의 수리현상조사, 기초환경조사 및 환경영향평가 보고서에 수록된 관측성과를 토대로 반복실험을 수행하여 모형실험에 필요한 주요 실험입력 값을 도출한 후 적용하였으며, 이를 바탕으로 시화호 조력발전소 운영에 따른 침·퇴적 경향평가와 더불어 주요 퇴적 토사공급원을 파악하였다. Coastal development is booming in the Incheon·Gyeongin Bay. However, the coastal facilities including the ports within in the bay often encounter a problem due to the sedimentation. An enormous cost is thereby being sepnt on maintenance of the facililties. The deposition that occurred in particular areas, such as the entrance sea routes to Gyeongin Port and Incheon New Port, harmed ship traffics. To tackle the problem, several research investigations were undertaken to find out the causes and to plan a countermeasure. In the vicinity of Incheon New Port, the environment and seabed topography were actively changing as development projects such as the Sihwa Tidal Power Plant operation and reclamation of Songdo New City were carried out. Since the operation of the plant in 2012, there have been continuous complaints related to the ship sailing due to the increase in the flow rate as well as the decrease in the water depth in front of mooring facilities of the Songdo LNG base. In this research, the cause of sedimentation in Incheon New Port was examined numerically using the seawater flow model, MIKE21/3. The main input factors utilized in the numerical investigation were derived from iterative simulations based on various survey and assessment reports. The effect of the Sihwa plant operation on the sedimentation trend was evaluated and the main possible source of the sedimentary soil was identified.

맞대기 용접 강관의 휨 거동에 대한 수치해석 연구

김규원(Kim, Kyu Won),원종화(Won, Jong Hwa),강효동(Kang, Hyo Dong) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10