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.

강제입수에 의한 슬래밍 현상에 관한 실험적 연구

남종오,강효동,정장영,권순홍,최한석 한국해양공학회 2007 韓國海洋工學會誌 Vol.21 No.1

This paper presents the experimental results on slamming phenomenon. The air pressure cylinder was used to ensure repeatability of the impact. The results showed that the adopted experimental technique was excellent in terms of repeatability, compared to that of the free drop tests. The pressure time histories, magnitude of peak pressure and the behavior of jetspray were obtained. The flat specimen was tested for various incident angles. To estimate the incident speed of the specimen, a high-speed camera was used. The high-speed camera was also a useful tool in understanding the behavior.

선박 운항 안정성 확보를 위한 해양 쓰레기 차단막 플랫폼 모듈 개발

강수원,강효동,원종화,박성민,정동우,박병원 한국항해항만학회 2019 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.추계

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

Experimental investigation into the effect of structural shape on the hydrodynamic performance of a fixed-type oscillating water column wave energy converter

김영규,KIM CHAN JOO,강효동,조효제,이승재,강홍구 한국마린엔지니어링학회 2020 한국마린엔지니어링학회지 Vol.44 No.6

Research on renewable energy, as well as its importance, as a substitute for fossil fuels is steadily garnering increasing attention worldwide. Among various renewable energy sources, wave energy has tremendous potential owing to its high energy density and uptime compared with others. Oscillating water columns are one of the most promising types of wave energy converters. Extensive studies have been conducted to investigate the hydrodynamic performance of OWC devices. However, most studies adopted a single geometry (circular or rectangular) for this device. Therefore, this study experimentally investigated the effect of structural differences on hydrodynamic performance using two differently-shaped OWC models with the same diameter. Although the results obtained from the given conditions may indicate that there is no significant difference in the hydrodynamic performance owing to a difference in structural shape, it is premature to draw a conclusion herein. Therefore, a subsequent experiment with a 3D CFD-based RANS-VOF model will be conducted in the near future for more in-depth investigations.

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

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.

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.

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 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