기존 화석 연료의 고갈 및 환경오염의 문제와 대용량 발전을 위하여 해양환경 및 자원을 이용한 친환경에너지 발전에 대한 연구 및 개발이 증가하고 있으며, 이 중 높은 발전 효율을 가진 해상태양광 발전에 대한 연구가 크게 증가하고 있다. 환경하중이 비교적 약한 내수조건과 달리, 환경하중이 강한 해양에서의 태양광 발전을 위해서는 더 강한 강성의 구조재를 사용해야 한다. 하지만, 구조재의 생 산 가능성, 무게를 포함한 구조물 특성 및 경제적 효율성 등의 제약조건이 발생할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 부유식 방파제를 설 치함으로써 태양광구조물에 작용하는 파랑하중을 감소시켜 구조재의 강성 강화를 최소화하고자 하였다. 부유식 방파제의 크기 및 구 조물로부터의 거리를 변화하여 이에 따른 파랑하중 및 구조재 응력의 감소 정도를 확인하였다. 다수 부력체의 상호간섭을 고려한 파 랑하중의 경우, 고차경계요소법(Higher-Order Boundary Element Emthod)을 이용해 산정하였으며, 구조재에 작용하는 응력은 유한요 소법(Finite Element Method)을 통해 평가하였다. 각 조건에서의 최대응력을 분석 및 비교함으로써 해상태양광 발전 시스템에 대한 부 유식 방파제의 영향을 확인하였으며, 부유식 방파제의 크기가 파랑하중 및 구조재 응력 감소에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

선박의 해양사고 중 부유물 감김사고는 운항지연에 그치지 않고 대형 인명 피해사고까지 이어질 수 있어 이에 대한 예방책이 요구되고 있다. 이에 본 연구는 영해와 베타적경제수역 등을 포함한 해역의 최근 5년간 선박의 부유물 감김사고 데이터를 시·공간적 측면 에서 분석하고, 관련 연구 분야에 기초 자료를 제공하고자 한다. 부유물 감김사고의 상대적 밀도 분포를 시각화하기 위하여 이차원 평활 히스토그램을 적용하였으며, 시간대, 주·야간, 계절에 따른 각 변수가 감김사고에 미치는 영향을 분석하기 위해 다항 로지스틱 회귀모형 을 적용하였다. 공간적 분석결과 전체 사고에 대해 평활화된 밀도 값이 높은 곳은 진해만을 포함한 거제도~통영 해상이었으며, 서해 전곡 항 인근 해상, 제주도 북부 해상으로 나타났다. 시간적 분석결과 부유물 감김사고는 주간에 71.4%로 가장 많이 발생하였으며, 계절별로는 가을철이 다른 계절에 비해 가장 많이 발생한 것으로 분석되었다. 또한, 어선, 수상레저기구, 낚시어선의 감김사고 발생 가능성이 화물선 보다 높은 것으로 조사되었다. 본 연구의 시·공간적 분석결과는 향후 부유물에 대한 단속강화 및 제거를 위한 해양경찰함정 배치와 시간 별·계절별 사고방지를 위한 부유물 사전 제거작업 대책 마련의 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

When operating at high speed on a vessel, a high-speed planing hull occurs nonlinear movements such as stern trim and large sprays. This phenomenon results in the hindrance of stability, embarkation and mission performance. Excessive stern trim during the slides decreases propulsion efficiency and visibility of helmsman due to porpoising and changing the attack angle of the fluid flowing into the propeller. To improve these problems, an outboard floating plate is installed on the cavitation plate to greatly suppress or eliminate the porpoising phenomenon. In this study, to analyze the performance of the floating plate mounted on the outboard engine, numerical analysis was carried out to investigate the resistance applied to the floating plate and the lift generated according to the change of the angle of attack and the flow velocity. The reliability of the floating plate mounted on the outboard engine was verified by applying the floating plate according to the speed and the angle of attack.

선박 수리시장은 선박에 의한 환경오염 방지 강화, 선박구조에 대한 안전기준 강화 등의 영향으로 유지 및 보수에 관한 관심이 꾸준히 증대되고 있다. 이러한 영향을 반영하여 서남해에 있는 수리 조선사들에 외국 선사들의 수리 요청 접수 건수가 증가하고 있다. 그러나, 서남해권 수리 조선사들은 영세한 중소업체가 대부분이라서 수리조선 업체의 통합적 시너지 효과로 이어지기가 쉽지 않고, 집적화가 되어있지 않아서 인프라 공동활용이 어려워서 수리조선업 활성화에 걸림돌로 작용하고 있다. 수리조선업을 운영하기 위해서는 플로팅 도크가 필수적으로 필요로 하며, 대부분 노후화된 케이슨 도크를 해외로부터 수입한 후, 개/보수를 통하여 운용하고 있다. 그러나, 사용 수명이 30년 이상이고, 구조물 검사 기준이 없어서 안전분야에 취약성을 갖고 있다. 본 연구에서는 개조된 케이슨 도크의 구조 안전성을 평가하고, 도출된 문제점을 해결하기 위하여 추가적인 구조 보강안을 찾기 위하여 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용하였다. 플로팅 도크의 경우, 선급 규정이 있지만 구조강도 관련해서는 규정이 미흡하여 적용성이 떨어지고 있는 실정이다. 이러한 부족한 평가 영역에 대해서는 상세 구조해석을 통하여 보완하였다. 보강안은 수리조선소 작업의 특성을 고려하여 폰툰 갑판 상부 보강과 선측 탱크 보강으로 결정하였다. 결정안에 대한 구조해석을 통하여 선측 보강안을 최종안을 선정하였고, 실제 구조물을 제작하여 보강안을 반영하였다. 도출된 주요 결과들은 유사 설비의 구조 강도 개선을 위한 참고 자료로 활용 가능하며, 개/보수 시 이러한 방법을 활용하면 빨리 최적 해를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

LMU(Leg Mating Unit)는 해양구조물의 플로트오버 실치에서 활용되는 장비 중 하나로 충격을 흡수하는 부분과 결합부로 구성된다. 본 연구에서는 최적설계를 통해 부유식 해양구조물의 플로트오버 설치용 LMU의 성능을 개선하여 설계 요구 조건을 만족하는 설계를 개발하였다. 초기설계는 고정식 해양구조물의 플로트오버 설치용으로 개발된 것의 제원을 참조하였으며, 초탄성재료의 거동을 표현하기 위해 Mooney-Rivlin 모델을 활용하였다. 설계민감도해석 결과를 바탕으로 중요도에 따라 설계 변수들을 선별하였고, 진화 알고리듬 기반 최적설계를 수행하였다. 최적설계 문제에서 목적함수는 LMU의 중량이며, 제약 조건은 LMU에 작용하는 최대 폰-미세스 응력과 LMU의 성능을 평가할 수 있는 반발력이다.

Continuous synthesis of high-crystalline carbon nanotubes (CNTs) is achieved by reconfiguring the injection part in the reactor that is used in the floating catalyst chemical vapor deposition (FC-CVD) process. The degree of gas mixing is divided into three cases by adjusting the configuration of the injection part: Case 1: most-delayed gas mixing (reference experiment), Case 2: earlier gas mixing than Case 1, Case 3: earliest gas mixing. The optimal synthesis condition is obtained using design of experiment (DOE) in the design of Case 1, and then is applied to the other cases to compare the synthesis results. In all cases, the experiments are performed by varying the timing of gas mixing while keeping the synthesis conditions constant. Production rate (Case 1: 0.63 mg/min, Case 2: 0.68 mg/min, Case 3: 1.29 mg/min) and carbon content (Case 1: 39.6 wt%, Case 2: 57.1 wt%, Case 3: 71.6 wt%) increase as the gas-mixing level increases. The amount of by-products decreases stepwise as the gas-mixing level increases. The IG/ID ratio increases by a factor of 7 from 10.3 (Case 1) to 71.7 (Case 3) as the gas-mixing level increases; a high ratio indicates high-crystalline CNTs. The radial breathing mode (RBM) peak of Raman spectrograph is the narrowest and sharpest in Case 3; this result suggests that the diameter of the synthesized CNTs is the most uniform in Case 3. This study demonstrates the importance of configuration of the injection part of the reactor for CNT synthesis using FC-CVD.

최근 환경규제가 강화됨에 따라 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 이용하여 전력을 생산해내는 신규발전설비인 부유식 LNG 발전설비(floating LNG power plant)가 개발되고 있다. 부유식 LNG 발전설비는 운용 시 증발가스가 발생하고 이를 제거하거나 회수할 수 있는 시스템의 설계가 필요하다. 그러나 해양플랜트는 해상요건에 따라 설계가 상이하고, 부유식 LNG 발전설비의 설계 전 시행착오를 줄이기 위해 지속적으로 수정이 가능한 BOG 회수시스템 공정모사 모델이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 상용공정시뮬레이션 프로그램을 통해 부유식 LNG 발전설비에 적합한 모델을 모델링하고자 냉매사용 유무에 따라 서로 다른 BOG(Boil-Off Gas) 회수시스템을 모델링하여 BOG의 회수율과 액화점을 비교 및 분석하였으며, 그 결과 질소냉매를 사용한 BOG 회수시스템 모델을 부유식 LNG 발전설비용 BOG 회수시스템 모델로 제안하고자 한다.

본 연구는 충주댐 (청풍호)의 부유식 수상태양광 발전 시스템 (FPV)이 수질에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 충주댐 (청풍호) FPV는 수표면적 (97 km2)의 0.04% 를 차지 한다. FPV 설치 전후 호수 전체의 수질을 비교·분석하였다. 전체 호수의 DO, BOD, TOC 및 Chl-a는 설치 기간 후 유의한 수준 (p<0.05)에서 증가한 반면, 전기전도도는 감소하였다. 이는 동일한 비교 기간 동안 40% 증가한 강수량 으로 인해 영양염류 유입이 증가한 때문으로 판단된다. 또한 2017년 5월과 11월 FPV 중앙 직하부 (FPVC) 및 영향권 지점에서 수질 인자를 측정·비교하였다. 그 결과, FPVC와 영향권 지점의 수질 인자가 통계적으로 다르지 않았으며 (p>0.05), FPV 시설이 수질 저하를 유발하지 않음을 보여주었다. 2018년 9월부터 11월까지 5차례에 걸쳐 수온, 광도 및 식물 플랑크톤 군집도 수심별로 측정·분석하였다. 수온은 지점별로 다르지 않았으며, 광도는 FPVC에서 27~50%로 감소한 것으로 조사되었다. 대조구와 비교해보면 감소된 광도에도 불구하고 FPVC에서 조류의 출현종과 현존량이 유의미하게 다르지 않았다 (p>0.05). 그러나, 11월 초의 시료의 경우, FPVC에서 Aulacoseira 속에 속하는 부착 규조류가 우점하였으며 대조구보다 현존량이 상당히 높았다. 이는 FPV 시스템에 의한 일시적이고 국부적인 정체 수역 형성과 관계있을 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 향후 수상태양광 설치에 관한 정책수립에 필요한 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 수상태양광 시설에 대한 장기적인 수질 모니터링과 수상태양광 시설에 의한 수리동역학적 연구, 수상태양광의 설치 면적과 수질과의 상관관계 연구 등이 필요하며 이를 통해 수상태양광 활용성을 극대화 시킬 수 있을 것으로 보인다.

신재생 에너지 자원중 풍력발전은 비약적인 기술 발전과 시장 규모가 급속하게 성장하고 있다. 최근 육상풍력발전단지의 공간적 한계, 환경 문제 등으로 인하여 설치 공간이 해상으로 이동되었고, 더욱 풍부한 풍황 조건을 가진 깊은 수심에 설치되는 부유식 해상 풍력단지의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 해상교통관점에서 해상풍력단지의 최적위치 선정은 선박과 풍력기들의 간섭을 최소화 하고 사고 확률이 적은 곳이며, 선박 밀집도가 낮은 해역이 최적위치로 선정된다. 본 연구에서는 유전 알고리즘 기반의 계절별 1주일 기간 선박자동식별장치 데이터를 유전자 및 염색체로 구성하였다. 80개의 유전자로 구성하고 유전 알고리즘의 적합도 평가를 거쳐 부유식 해상 풍력단지의 계절별 최적위치를 선정하였다. 더 나아가 계절별 최적위치 점수를 합산하여 최종 최적위치를 선정하였다. 분석 해역에서 최적위치는 11개로 나타났으며, 해상교통관점에서 유전 알고리즘을 통한 최적위치 선정이 적용 가능함을 확인하였다.