By the exhaustion of natural resources and the aggravation of the food situation, many countries are going ahead with development of the ocean space and ocean resources. To expand the border of human life, it is necessary to develop the underwater space. To perform these objectives, it is required to construct and secure a seabed base. The construction of a seabed base will also be the motive power for economy growth in the future. The key technologies to construct a seabed base under high pressure and low temperature conditions are the extreme engineering technologies and they are some parts of space engineering. They are also key technologies to survive when a worldwide-huge disaster attacks the earth. In this study, the necessary technologies for the construction of seabed base were surveyed. And the surveyed technologies were categorized by phase 1 and phase 2, which were defined by construction depth and size, and possible time. The surveyed results showed that it is necessary to construct a seabed base and develop a new constructional material and energy supplying method.

본 연구에서는 공진을 유도하는 수로를 이용한 새로운 개념의 유공방파제를 제안하려 한다. 공진수로에는 유공판을 설치하여 흐름 분리현상에 의한 파랑에너지의 소산을 유도한다. 종래의 수실과 유공벽을 이용한 방파제에 비하여 공진수로 내장형 유공방파제는 두 가지의 장점을 들 수 있는데, 하나는 목표 차단파랑에 따라서 수로의 설계가 용이하며 보다 장주기 파랑에 대하여도 적용이 가능하다. 또 하나는 유 공부가 쇄파력이 집중되는 수면부근보다 아래에 위치함으로써 구조적 안정성이 개선된다. 파랑에너지의 소산은 방파제 전면에서의 반사율로 서 평가하였고, 수치해석은 선형 포텐셜 이론에 기초한 Galerkin의 유한요소모델을 이용하였다. 수로의 고유주기와 입사파의 주기가 일치하는 부근에서 적절한 에너지 손실을 확인할 수 있었으며 에너지 손실의 양은 수로의 형상, 위치 및 유공율의 영향을 받았다.

Submerged floating tunnel is an innovative tunnel infrastructure passing through the deep sea independent of wave and wind so that high speed vehicle or train can run. It doesn't depend on water depth and is cost effective due to modular construction on land. The construction period can be reduced drastically. In this paper, a concept design of submerged floating tunnel is introduced and a method to analyze structural behavior of the body in case of collision with ships or submarines is proposed for securing safety. In this study, the local damage and global behavior of submerged tunnel in collision with submerged moving body are simulated via commercial hydrocode LS-DYNA.

최근 대륙간 연결사업 추진이 증가하면서 우리나라 주변에는 한-중과 한-일 철도 또는 도로 연결 사업에 대한 논의가 진행되고 있다. 이 때 적용될 수 있는 기술은 해중터널, 해저터널, 침매 터널 등이 있다. 이중에서 해중 터널은 부력에 의하여 해중에 부유하거나 지지보가 자중을 부담하여 수중에 잔교식의 형태로 건설되는 터널의 형식을 말한다. 해중터널은 일반적인 교량, 침매터널, 해저터널의 보완구조물 혹은 대체 구조물로 건설이 가능하다. 해중터널에 대한 연구는 전 세계적으로 거의 초기 단계이기 때문에 다양한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 해중터널의 구조 성능 평가 중에 화재가 발생하였을 경우에 화재열이 해중터널에 미치는 영향성을 분석하고자 한다. 해중터널의 해석 대상 모델은 강합성 중공 RC 해중 터널을 대상으로 해석을 수행하였으며, 다양한 화재가 발생하였을 경우에 화재열이 해중 터널 구조에 미치는 영향에 대해서 해석적으로 분석하였으며, 또한 이를 방지할 수 있는 방지 기법을 해석적으로 검토 하였다.

우리나라 항만에서의 지진관측은 한국해양과학기술원이 중심이 되어 실시하고 있다. 2010년 인천항에 처음으로 관측이 시작된 이래 2013년까지 군산항, 목포항, 광양항, 부산신항, 부산항, 울산항, 포항항, 울산항 등 9개 항만의 주요구조물과 자유장 각 2곳에 총 19개소의 지진감시시스템을 설치하였다. 지진 관측 이후 우리나라 항만에 피해는 없었지만 규모 4.9를 비롯하여 3.0이상의 지진이 26회 이상 발생한 기록이 있다. 항만의 지진 관측의 목적은 첫째로 항만에 피해를 초래하는 큰 지진이 발생한 경우 피해 메카니즘의 규명과 적절한 복구방법의 선정에 이용하는 것이고, 둘째로는 지진발생 직후 항만의 가동 여부 또는 구조물의 정밀안전진단 수행 여부를 판단하는데 사용하기 위한 것이며, 세 번째로는 DB 구축을 통하여 항만의 설계 지진 결정에 활용하기 위한 것이다. 본 논문에서는 지진 관측이후 계측된 규모 3.0이상의 지진 항만에 유의미할 것으로 판단되는 지진에 대하여 가속도 파형, Fourier 스펙트럼, 응답스펙트럼에 대한 분석을 실시하였다.

일반적인 유공방파제는 기존 직립 혼성방파제의 케이슨 전면에 유공벽과 유수실을 설치함으로써 해수가 유공벽을 통과하여 유수실내로 진입할 때 난류 발생 등에 의해 파랑에너지를 감소시킬 수 있도록 고안된 구조형식을 갖는다. 이 때 유공벽이 폭풍파에 직접 노출되어 있어 쇄파 발생 시 충격적인 파압으로 구조적인 문제를 발생시킬 수 있으며, 소파효과가 탁월한 주기조건이 유수실 폭과 직접적인 관계가 있기에 경제적인 측면의 문제점을 안고 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 유공방파제와 유사한 소파특성을 보이면서도 파랑에 대해 안정성을 확보할 수 있는 공진수로 내장형 방파제를 제안하였다. 이는 충격적인 쇄파에 직접적으로 노출되어 있지 않도록 방파제 안에 공진수로를 두고 수로 전면에 유공판을 통과하여 최대 파력을 저감하는 목적을 가진다.유공율은 입사파 조건에 따라 파력, 반사율 및 전달율 등에 밀접한 영향을 미치므로 방파제와 파랑의 제원에 따른 반사율의 특성을 파악하는 것이 중요하다. 주된 입사파에 맞추어 가장 효율적인 형태의 방파제를 설계하기 위해서는 많은 경우에 대한 수리모형실험이 이루어져야하기에, 이에 앞서 여러 가지 항목 중 유공율과 공진수로의 형태에 따른 반사율 측정에 중점을 두어 규칙파를 적용한 단면 수치해석을 실시하였다. 이 때 수로 전면의 유공판은 반사파 저감에 유리한 연직방향의 유공으로 구성되어진 형태를 기본구조로 하였다.그 결과 하나의 유공수로로 구성된 기본형의 경우에는 공진주기 부근에서만 소파효과를 발휘하지만, 실제해역에 적용하기 위해서는 2중 또는 3중 유공수로를 채택할 경우에는 보다 넓은 주기의 입사파랑에 대해 유효한 소파효과가 나타남을 확인하였다.

미래 경제성장 원동력으로서 해양 자원 및 해양 공간의 개발은 필수적이다. 또한, 인류 생활 영역의 확장 및 해양 자원의 개발을 위하여 해저 공간 개발이 필요하며, 해양 공간의 개발과 해양 영토 주권 수호를 위한 전초 기지로서 해저 기지의 확보가 필요하다. 고압/저온의 극한 환경인 해저 기지 건설 기술 및 운영 기술의 개발은 극지 및 우주공간 구조물 개발 시 활용되는 원천 기술 확보로 이어지며, 미래에 발생 가능한 전 지구적 재난 시, 인류 생존을 위한 필수 거주 공간 확보 기술로도 활용될 수 있다. 본 연구에서는 미래 해저기지의 건설과 운영을 위한 필수 기술을 조사하였으며, 1단계 기술과 2단계 기술로 구분하였다. 조사 결과 해저기지의 건설을 위해서는 건설 신재료의 개발과 에너지 공급 기술들이 필수적으로 필요한 것으로 조사되었으며, 특히 운영시 거주자의 안전을 위한 기술이 가장 중요한 것으로 확인되었다.

21세기에는 친환경적 개념을 도입하여 공간창조 및 인구증가 등에 따른 가용 공간 부족 문제와 이로 인한 자연·도시환경악화에 대응할 수 있는 실용적 가용 공간 창출 기술인 해중터널은 다양한 외부 하중조건에 저항할 수 있어야 하며, 특히 휨과 비틀림, 축방향 인장 및 압축에 안전해야 한다. 외부 하중조건에 의해 주로 예상되는 변형은 휨변형이며, 이는 터널 벽체에 인장력과 압축력을 발생시키게 되어 터널 안전에 중요한 고려 인자이다. 해중터널의 함체는 철근콘크리트 구조로 제안되어 왔으나, 본 연구에서는 내부구속 중공 철근콘크리트 구조 및 이중강관합성 콘크리트 구조의 함체를 제안하고, 이의 휨강도에 대해 분석하여 기존의 철근콘크리트 해중터널과의 휨강도를 비교하였다. 해석 결과 제안된 구조형식은 충분한 강도와 안전성을 갖는 것으로 확인되었다.

최근 대륙간 연결사업 추진이 증가하면서 우리나라 주변에는 한-중과 한-일 철도 또는 도로 연결사업에 대한 논의가 진행되고 있다. 이 때 적용될 수 있는 기술은 해중터널, 해저터널, 침매 터널 등이 있다. 이중에서 해중 터널은 부력에 의하여 해중에 부유하거나 지지보가 자중을 부담하여 수중에 잔교식의 형태로 건설되는 터널의 형식을 말한다. 해중터널은 일반적인 교량, 침매터널, 해저터널의 보완구조물 혹은 대체 구조물로 건설이 가능하다. 해중터널에 대한 연구는 전 세계적으로 거의 초기 단계이기 때문에 다양한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 해중터널의 구조 성능 평가 중에 화재가 발생하였을 경우에 화재열이 해중터널에 미치는 영향성을 분석하고자 한다. 해중터널의 해석 모델은 일본에서 연구된 Funka Bay 해중 터널을 대상으로 해석을 수행하였으며, 다양한 화재가 발생하였을 경우에 화재열이 해중 터널 구조에 미치는 영향에 대해서 해석적으로 분석하였다.

풍력 발전 타워는 강구조로 제작되고 있으며, 특히 해상 풍력 발전의 경우에는 발전용량의 증가에 따라 타워 구조체 또한 장대화 되는 추세이다. 강조조물의 특성상 좌굴에 취약하며, 장대화 됨에 따라 세장비가 증가하여, 좌굴 및 진동에 취약한 특성을 보이게 된다. 본 연구에서는 신형식 구조체인 이중관-콘크리트 합성 구조(DSCT; Double Skinned Composite Tubular)를 적용한 해상풍력 타워를 제시하고 요구 성능을 만족하는 최적 단면 설계를 제시하였다. 관은 섬유 보강 합성수지(FRP; Fiber Reinforce Polymer)와 강재를 적용한 경우를 모두 고려하였으며, 모두 강관보다 더 작은 직경을 가짐에도 요구 성능을 만족하였다.

본 연구에서는 이중강관-콘크리트 합성 (double-skinned composite tube; DSCT) 기둥 단면을 자동으로 설계하는 소프트웨어를 개발하고, 이를 이용한 단면 설계 예를 제시하였다. 본 설계 소프트웨어는 DSCT 기둥의 외경 및 콘크리트와 내부·외부 강관의 재료 물성치를 입력하고, 모멘트 및 축력과 같은 요구 성능을 입력하면, 외부 강관의 두께, 중공비, 내부 강관의 두께 등의 인자를 변화시켜 수백 개의 단면 종류에 대해 해석을 실시하고, 이 중 요구 조건에 맞는 10개의 설계안과 각 안에 대한 축력-모멘트 상관 관계도를 제시하여 준다. 해석 방법은 기존 연구자에 의해 개발된 DSCT 기둥의 비선형 해석 솔버(한택희 등, 2011)를 이용하였으며, 콘크리트의 구속효과에 의한 강도 증진, 콘크리트 및 강관의 재료 비선형성을 고려하였다. 본 연구에서는 내부 강관으로 일반 강관을 갖는 경우와 파형강관을 갖는 경우에 대해 해석 예제를 수행하였으며, 제시된 해석 예제 중 만족하는 설계 안이 없을 경우에 대한 재설계 예를 제시하였다. 단면 설계 수행 결과 개발 소프트웨어는 요구 성능을 만족하는 최적 설계안을 제시함을 알 수 있었다.