지난 10년간 선박의 횡동요 복원력 상실에 의한 해양사고가 지속해서 증가하고 있어, 횡동요 운동을 효과적으로 줄일 수 있는 장치가 필요한 실정이다. 횡동요 감쇄 탱크는 단순한 설치만으로 횡동요 저감을 가져오는 대표적인 수동형 제어장치로 그 장점이 널리 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 U-튜브형 횡동요 감쇄 탱크의 수치해석 기법을 개발하고자 한다. 특히, 해석기법의 검증을 위해 자유 수면 높이를 실험을 통해 계측하였다. 수치해석기법은 메쉬 의존성, 난류모델 ( ,  , Reynolds Stress Model), 시간 간격 크기 및 반복 횟수 등의 영향을 비교하여 개발하였다. 최종적으로 개발된 해석기법은 Realizable  이 난류 모델에 10-2s 수준의 시간 간격 크기와 15 회의 반복횟수를 적용하였다. 2가지의 U-튜브형 감쇄 탱크의 조건에서 계측된 자유수면 높이를 이용하여 개발된 해석기법을 검증하였다. 본 연구의 수치해석은 RANS 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+ (ver. 17.02)을 이용하였다.

본 논문에서는 균열을 지닌 축대칭 문제를 해석하기 위하여 시간적분형 운동방정식을 바탕으로 한 유한요소 해법을 제시한다. 유한요소메쉬는 8절점 등매개변수 사변형 요소와 균열선단에서의 1/4절점 삼각형 특이요소로 구성되며, 동적 응력확대계수는 균열면상의 1/4절점의 y방향 변위로부터 구한다. 제시된 해법의 정확성과 타당성을 검증하기 위하여 내부에 원환균열을 지닌 무한 탄성체가 균열면상에서 충격하중을 받을 때의 동적 응력확대계수를 계산하고 타 수치결과와 비교 검토하였다. 응용 예제로서 원환균열과 원주균열을 지닌 중실축과 중공축의 동적 응력확대계수를 균열의 길이와 축의 길이에 따른 영향을 자세히 조사하였다. 균열길이가 커지면 동적 응력확대계수가 커지고, 축의 길이가 길어지면 동적 응력확대계수 곡선의 폭도 함께 증가됨을 확인하였다. 그리고 균열의 위치가 안쪽에 포함될 경우보다는 바깥쪽에 포함될 때 더 큰 동적 응력확대계수가 발생됨을 밝힌다.

A nearshore current or a wave-induced current is an important phenomenon in a nearshore zone, which is composed of longshore, cross-shore, and rip currents. The nearshore current is closely related to the occurrence of coastal accidents by beachgoers. A considerable number of coastal accidents by beachgoers involving the rip current have been reported at Jungmun Beach. However, in studies and observations of the nearshore current of Jungmun Beach, understanding of the rip current pattern remains unclear. In this study, a scientific approach is taken to understand the nearshore current and the rip current patterns at Jungmun Beach by numerical computation for year of 2015. From results of numerical computation, the occurrence and spatial characteristics of the rip current, and the similarities between the rip current and incident wave conditions are analyzed. The primary results of this study reveal that the rip currents are frequently generated at Jungmun Beach, especially in the western parts of the beach, and that the rip currents often occur with a wave breaking height of around 0.5 ~ 0.7 m, a wave period of around 6 ~ 8 seconds, and a breaking angle of around 0 ~ 15 degrees.