본 논문은 CFD 해석법을 이용한 단일선체 및 이중선체 선박의 손상에 따른 기름 유출량 추정 결과를 소개한다. 수치해석 기법 으로 다상유동 해석법을 사용하고 기름 유출 유동에 대한 다양한 수치해석적 조건의 변화에 대한 영향을 조사하였다. 좌초 또는 충돌에 의한 다양한 손상 조건에서의 기름 유출량의 변화를 해석하였으며 실험 결과를 통해 검증하였다. 본 논문의 수치해석 결과는 단일선체와 이중선체의 기하학적 특성을 따라 실험 결과와 잘 일치하였다. 특별히 물과 기름의 복잡한 상호작용이 나타나는 이중선체의 기름 유출 상황도 실험과 동일하게 타당하게 예측하였다. 본 연구를 통해 사고 선박의 기름 유출량 추정에 필요한 CFD기법을 정립할 수 있었다.

본 연구에서는 2D 조파수조를 통해 수행된 모형시험결과를 기반으로 원형실린더에 분포하는 파랑충격압력을 시간에 따라 계측하고 이를 CFD해석 결과와 비교하였다. 전산유체역학 해석을 통해 파랑충격력에 직접평가법에 관한 효용성을 확인할 수 있었고, 실험으로부터 구한 파랑충격 시계열 데이터를 그대로 원형단면을 갖는 실제 해양구조물의 부재에 적용하였다. 실린더에 분포하는 변위 및 응력의 특성과 특이점이 바뀌는 것을 확인하였고 실제 시계열을 적용하는 것이 해양구조물의 강도평가를 보다 정확하게 평가할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 선수부에 요구되는 외판의 최소선급규정에 따른 두께 경험식들을 분석하여 적용하고자 하였다. 동일한 재료 물성치를 갖는 강재에 관해 선수외판에 요구되는 구조물의 최소두께와 원형단면 부재에 요구되는 최소두께를 비교·분석하였고 이를 통해 NORSOK standard에 제시되어 있는 구조물의 손상기준을 활용하여 허용 두께치를 추정하고자 하였다. 특히 해양구조물의 갑판충격력(wave in deck)의 경우 이와 관련된 경험식이나 최소두께 요구사항들이 정립되어 있지 않기 때문에 본 연구를 통해 파랑충격력에 따라 요구되는 판재의 최소두께를 제안하고자 하였다.

해양구조물에 유기되는 파랑력과 해양파에 의한 해양 구조물의 운동특성에 대한 연구는 선형이론에 근거한 통계적인 방법에 의해 꾸준히 진행되어왔다. 이러한 연구는 선형이론의 제한성으로 인해 파 스펙트럼의 극한에 해당하는 극한파에 대해서는 적용하기 어려운 점이 있다. 본 연구에서는 극한파에 의해 구조물에 작용하는 파랑하중을 추정하는 수치기법을 개발하였다. 수치기법으로는 변분법에 근거한 유한요소법을 사용하였다. 선형 파랑 집중법을 이용하여 수치적으로 극한파를 구현하였으며, 이를 이용하여 바닥면에 고정된 수직 실린더에 작용하는 파랑하중을 추정하였다. 또한 수직 실린더의 유탄성 응답을 고려하여 강체인 경우와 탄성체의 경우에서 극한파에 의한 파랑하중 변화를 고찰하였다.

In this paper we examine the mass transport within the boundary layer near the sea bottom. The fluid domain is seperated into inner and outer region of boundary layers. In outer region, the wave field is assumed to be inviscid and irrotational. When the incident waves enter the arrays of circular cylinders, the scattering of water waves by an array of N bottom mounted vertical circular cylinders is solved using the method proposed by Linton & Evans under the potential theory. In inner region, the Navier-Stokes equation must be satisfied with boundary conditions at the boundary later and bottom is to be represented by the sum of the Eulerian mean drift and the Stokes' drift.