해양레저활동 인구증가 및 관련 산업의 급성장으로 인해 레저 선박을 접안하는 계류시설과 부유체를 기반으로 하는 해상부유 식 펜션 등 레저시설 수요가 증가하고 있으며, 이러한 연안에서 사용되는 부유체는 대부분 경량 부유체로서 중량이 상대적으로 경량이므 로 연안으로 유입되는 파(Wave)와 상재 하중에 의해 쉽게 경사가 발생하여 안정성이 낮아 안전사고가 빈번히 발생하고 있다. 이런 문제점 에 대한 해결방안으로 부유체의 운동저감장치를 연구하여 알리고자 한다. 본 연구논문에서는 부유체에 운동저감장치(기압차를 이용한 운 동저감장치)를 부착하여 운동저감효과를 부착하지 않은 부유체와 비교하는 방식으로 효과를 분석하였다. 효과분석은 전산해석시험으로 분석하여 부유체의 안정성 증가방법을 연구하고 그 효과를 검증해 보았다. 시험결과 분석결과 기압차를 이용한 운동저감장치를 부착한 부유체가 운동저감장치를 부착하지 않은 부유체보다 파랑에 대한 운동량이 저감되어 부유체의 안정성이 증가된 것으로 분석되었다. 이러 한 부유체의 운동저감 장치는 무동력 선박뿐만 아니라 동력선, 반잠수식 선박에서도 유용하게 사용될 것으로 판단되어 다양한 분야에 적 용하여 연구를 진행할 계획이다.

본 연구에서는 다양한 감쇠판을 원통형 부유체에 부착하고 수치 시뮬레이션을 통해 원통형 부유체의 heave RAO 및 고유주기의 변화를 고찰하였다. 먼저 감쇠판을 부착하지 않은 원통형 부유체의 heave RAO 및 고유주기를 파악하였고, 원통형 부유체에 부착한 감쇠판의 크기와 형상을 바꿔가며 각 경우에 대한 heave RAO 및 고유주기를 평가하였다. 수치 시뮬레이션 결과, 감쇠판의 모든 면적에 대해서 감쇠판을 부착한 원통형 부유체의 고유주기는 증가하였고, 감쇠판의 크기가 1.30D부터 입사파의 피크주기에서 heave RAO는 감소하였다. 감쇠판의 모든 면적에 대해서 원형 감쇠판이 Y자형 감쇠판보다 고유주기가 길게 나타나며, 고유주기의 차이는 감쇠판의 면적이 커질수록 그 차이가 커졌다. 운동응답 스펙트럼 계산 결과, 원형 감쇠판과 Y자형 감쇠판을 부착한 원통형 부유체의 heave 운동이 입사파의 피크주기에서 현저하게 감소하였다. 또한 원형 감쇠판을 부착한 원통형 부유체의 고유주기가 Y형 감쇠판을 부착한 경우보다 입사파의 피크 주기에서 더 멀리 이동하였다.

폰툰형 초대형 부체구조물은 해양공간의 활용에 있어서 가장 많이 고려되고 또한 적극적으로 연구되어지는 분야이다. 폰툰형 부체구조물의 해상에서의 유탄성 변형은 입사하는 파와 접하는 풍상측에서 가장 큰 값을 나타내고 있다. 본 연구에서는 폰툰형 부유체에 작용하는 파랑강제력을 감소시키고자 개발된 부유식 수평 몰수평판의 효과를 수치해석적인 방법에 의하여 그 특성을 파악하고자 한다. 유한차분법을 토대로 한 수치계산법을 적용하고, 적용된 수치계산법을 실험값과 비교함으로서 프로그램의 신뢰성을 확인한다. 검증된 수치계산법을 이용하여 본 연구에서 실시하고자 하는 폰툰형 부유체에 작용하는 파랑강제력의 계산을 수행하고 그 결과에 대하여 논의한다.

부유체의 횡동요는 승조원의 피로를 누적시키고, 심지어 구조물 전체를 전복시키기 까지 하고, 또 선체에 반복적인 외력을 가하는 등 부유체의 안정성과 구조물의 안전에 심대한 영향을 끼친다. 그래서 거의 모든 선박의 경우에는 빌지킬을 설치하여 횡동요를 감소시키고 있 고, 특수한 경우에는 안티롤링 탱크나 핀 스태빌라이저나 자이로스코프 등을 설치하여 횡동요를 줄이고 있다. 그러나 안티롤링 탱크는 설치하 는데 용적을 많이 차지하고, 핀 스태빌라이저나 자이로스코프는 설치비와 유지 관리비가 많이 든다. 본 연구에서는 안티롤링 진자를 이용하여 부유체의 횡동요를 줄이고자 한다. 보통 단진자라고 하면 질량체를 끈으로 어디엔가 고정시켜 놓고 자유롭게 흔들리는 구조를 말한다. 여기에 서는 통상의 진자 대신에 진자를 원궤도에 올려놓아서 단진동 운동을 하도록 하는 원리를 이용한다. 제안한 장치를 실험선에 적용하여 그 효능 을 입증하였다. 안티롤링 탱크의 약 1/8의 중량과 약 1/6의 용적을 가진 안티롤링 진자를 이용하여 이것보다 더 좋은 효과를 낼 수 있음을 확인 하였다. 여기에 더하여 선체에 안티롤링 진자를 부가한 모델의 선형운동방정식과 비선형 운동방정식을 제시하였다.

We have tested the measuring system that can monitor the dynamic behaviour of floating structure by various sensors. In this paper, we present a initial result using a low-cost GPS sensor, which showed the inaccurate position and insufficient frequency for a floating structure.

기존의 파랑에 의한 부유체 해석은 유체에 의한 압력을 스프링 하중으로 가정하여 해석을 하거나 구조물의 변위가 커서 격자의 겹칩현상에 의한 제약으로 인해 파고가 비교적 작을 때에만 해석이 용이했었다. 본 연구에서는 국내적용이 가능하도록 저수지수면이나 연안과 같은 공유수면위에 띄어 발전을 하는 부유식 태양광 발전시스템의 안전성 검토를 위해 유체-구조 연성해석을 실시하였다. 기존 부유체 구조물 해석에서 파랑에의해 발생하는 구조체에서의 압력해석과 구조물의 응력해석을 따로 실시하였지만 본 연구에서는 동시에 해석이 가능하도록 하였다. 또한, 유체와 연동되는 부분을 부유체로 제한하여 격자의 겹침현상을 방지하였다. 이를 위해 구조해석 모듈과 유체해석 모듈이 함께 포함되어 있는 ANSYS 프로그램을 사용하였다. 파랑에 의해 부유체가 상하로 이동할 때 발생하는 응력을 검토하였으며 단위구조물 2개가 힌지로 연결되어 있는 경우에 대해서 구조체 프레임과 연결부의 안전성도 검토하였다. 풍속이 30 m/s 일 때와 45 m/s일 때로 풍파를 산정하여 파랑의 경계조건으로 사용하였다. 구조물 해석시 태양광 발전모듈에는 응력이 작용하지 않는다고 판단하여 본 해석에서는 제외하였다. 수치모의 결과 파고가 높은 경우가 응력의 최대값이 7.9~9.5 % 더 크게 산정되었으며 부유구조체의 지지점이 3개 일 때가 6개 일 때 보다 최대응력이 약 6배정도 크게 산정되었다.

본 논문에서는 소형 해상 부유체의 위기 평가를 위한 확률기반 위기평가기법(PET)에서 표본 데이터에 최적인 누적분포함수(CDF) 추정에 관한 평가절차와 실험결과를 기술하였다. CDF는 PET에서 부유체의 위기수준을 평가하기 위한 위기허용기준의 참조 값을 제공하기 위한 것으로, 부유체 모델의 롤(Roll), 피치(pitch), 히브(Heave) 등의 운동응답함수에 대한 표본 데이터에서 추정할 수 있다. 본 연구에서는 여덟가지 정형화된 분포함수와 최대우도추정기법을 적용하여 표본 데이터에 대해서 최대우도를 갖는 CDF들을 평가하였다. 분포함수들의 적합도 검정 실험을 통해서, 베타 분포가 롤과 피치 표본 데이터에 대해서 평균 확률오차 δ(0≤δ≤1.0)가 가장 작은 0.024와 0.022로 최적임을 나타냈고, 히브 표본 데이터에 대해서는 감마 분포가 δ가 가장 작은 0.027로 최적임을 나타냈다. 본 연구에서 제안한 방법은 표본 데이터의 최적분포 추정을 위한 다양한 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다.