Application areas of floating marine structure systems have been increased with the development of power generation systems using renewable energy. Hence it is necessary to analyze the behavior of these floating systems for efficient design and operation. In this study, a computational analysis was performed to predict the characteristics of mooring lines load variation connected to a floating marine structure with waves. Pressure on the floating body and mooring lines load were analyzed with wave direction and height. The floating body stability severely decreased for 90° of the wave incident direction, and maximum load of the mooring lines increased with the height. These results are expected to be applicable for optimal design of the marine floating system.

최근 지구 온난화의 영향으로 태풍의 파괴력이 증가함에 따라 부유식 해상풍력발전기의 막대한 유실과 붕괴에 대한 우려가 깊어지고 있다. 부유식 해상풍력발전기의 안전한 운영을 위해 새로운 형태의 탈착형 계류 시스템 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서 고 려한 새로운 반잠수식 계류 풀리는 기존의 탈착형 계류 장치에 비해 계류 라인으로 부유식 해상풍력 터빈을 보다 쉽게 탈부착할 수 있도 록 고안되었다. 8MW급 부유식 해상풍력발전기에 적용 가능한 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 검토하기 위해 3D 프린터를 이용하여 축소구조모형을 제작하고, 이 모형에 대한 구조시험을 수행하였다. 축소 모형의 구조시험을 위해 3D 프린팅에 사 용된 ABS 소재의 인장 시편을 제작하고 인장시험을 수행하여 소재의 물성을 평가하였다. 인장시험에서 얻은 재료 특성과 축소모형 구조 시험과 동일한 하중 및 경계 조건을 적용하여 반잠수식 계류 풀리의 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 반잠수식 계류 풀 리의 구조적 취약 부분을 검토하였다. 반잠수식 계류 풀리의 주요 하중조건을 고려하여 구조모형시험을 수행하였으며, 재료의 최대인장 응력 이상이 발생하는 위치에 대해 유한요소해석과 시험 결과를 비교하였다. 유한요소해석과 모형시험의 결과로부터 작동조건에서는 Body와 Wheel의 연결부 구조가 취약한 것으로 파악되었고, 계류조건에서는 Body와 Chain stopper의 연결부 구조가 취약한 것으로 검토되었 다. 축소모형 구조시험에서 나타난 SMP의 구조 취약부는 구조해석의 결과와 일치하는 것으로 나타났다. 연구 결과를 통해 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 실험적으로 검증할 수 있었다. 또한, 본 연구 결과는 상세설계 단계에서 반잠수식 계류 풀리의 구조 강도를 향상시키는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

In this paper, a study on noise reduction characteristics of the precast floating track system, being developed as measures to mitigate noise and vibration of existing as well as constructing elevated railroad stations, is presented using numerical analysis. One of the most prominent sound analysis program, Virtual Lab., is utilized in investigating noise reduction performance of the precast floating track system, and structural velocity data, obtained from vibration analysis on a model-updated elevated railroad station considering vehicle-track-structure interaction, are used for the input of the sound analysis. The sound analysis is performed using the finite element method, and noise reduction performance before and after installing the precast floating track system is compared at three enclosed areas in the Daecheon Station, selected as a representative of elevated railroad stations in this nation. From the comparison result, it is seen that the precast floating track system can decrease noise by average of 5dB∼8dB when the Saemaeul train passing through the station and 10dB∼15dB when the KTX train passing through. Also, the noise reduction characteristics is different depending on the type of train and the distance from the track.

본 연구에서는 부유구조물 모델링의 효율성 및 응답의 정확성을 분석하기 위해 유체 영역을 압력으로 정의한 유탄성 해석법에 1차원 보-2차원 유체 결합의 1차원 문제와 2차원 판-3차원 유체 결합의 2차원 문제를 적용하여 수치해석을 수행하였다. 그리고 1차원 문제와 2차원 문제의 모델링 차원에 따른 응답을 비교하기 위해 다양한 평판의 변장비와 입사파의 조건을 적용하였다. 이에 따르면 강체거동의 영향이 큰 장주기파에서는 변장비가 변하더라도 두 문제의 유탄성 응답이 거의 유사하게 나타나지만 탄성거동의 영향이 지배적인 단주기파에서는 모델링 차원에 따라 뚜렷한 차이가 발생한다. 즉, 1차원 보 모델은 비록 입사파의 각도는 고려할 수 없지만 평판의 변장비가 클 경우에 유탄성 해석에 적용이 가능하다. 또한, 2차원 평판보다 단순화된 모델링 조건으로서 부유구조물의 전반적인 응답을 분석할 수 있을 뿐만 아니라 수치해석의 효율을 높일 수 있다.

본 연구에서는 국내 여수항만에 길이 500미터, 폭 200미터, 두께 2미터인 폰툰형 VLFS타입의 해상부두를 제안하였다. 이 구조물은 해상에서 오랫동안 파랑하중을 견뎌야하므로 파랑응답해석이 필수적이다. 유체-구조부 해석에는 직접법을 사용하였고, 연성운동방정식을 수치해석하여 응답 결과를 구하였다. 구조부는 유한요소법을 이용하여 계산하였으며, 유체부는 경계요소법을 사용하여 분석하였다. 탄성변형과 강체운동으로 인한 동적응답을 수치적으로 분석하였으며, 파장, 수심, 파향, 구조물의 강성 요소를 고려하여 규칙파에 대한 응답을 해석하였다. 연구의 결과, L/λ 1.5를 기준으로 응답이 변화하였고, 입사파의 방향에 따라 비틀림 현상이 나타났다. L/λ=8.0의 경우 수심이 증가할수록 입사측에서의 응답이 증가하는 경향이 나타났고, 강성의 변화에 따라 수직변위진폭의 피크점이 좌우로 이동하였다.

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.

A seismic response analysis method for three-dimensional floating offshore structures due to seaquakes is developed. The hydrodynamic pressure exerted on the structure is calculated taking into account the compressibility of the sea water, the fluid-structure interaction, the energy absorption by the seabed, and the energy radiation into infinity. To validate developed method, the hydrodynamic pressure induced by the vibration of a floating massless rigid circular disk is calculated and compared with an exact analytical solution. The developed method is applied to seismic analysis of a support structure for a floating offshore wind turbine subjected to the hydrodynamic pressures induced from a seaquake. Analysis results show that earthquake response of a floating offshore structure can be greatly influenced by the compressibility of fluid, the depth (natural frequencies) of the fluid domain, and the energy absorption capacity of the seabed.

Considering a rigorously fluid-structure interaction, a method for an earthquake response analysis of a floating offshore structure subjected to vertical ground motion from a seaquake is developed. Mass, damping, stiffness, and hydrostatic stiffness matrices of the floating offshore structure are obtained from a finite-element model. The sea water is assumed to be a compressible, nonviscous, ideal fluid. Hydrodynamic pressure, which is applied to the structure, from the sea water is assessed using its finite elements and transmitting boundary. Considering the fluid-structure interaction, added mass and force from the hydrodynamic pressure is obtained, which will be combined with the numerical model for the structure. Hydrodynamic pressure in a free field subjected to vertical ground motion and due to harmonic vibration of a floating massless rigid circular plate are calculated and compared with analytical solutions for verification. Using the developed method, the earthquake responses of a floating offshore structure subjected to a vertical ground motion from the seaquake is obtained. It is concluded that the earthquake responses of a floating offshore structure to vertical ground motion is severely influenced by the compressibility of sea water.

Recently, environmental problems associated with the excessive use of fossil fuel are hot issue throughout the world. As an alternative energy resource, the importance of renewable energy is continuously rising. Especially, growth rate of photovoltaic energy generation is one of the best. In this paper, floating PV generation system made of pultruded fiber reinforced polymeric plastic (PFRP) is discussed. It is well known that PFRP has many advantages such as high corrosion resistance, high specific strength/stiffness, etc. Compared with conventional construction materials. To investigate the structural behavior under flow induced dynamic loading, members and connections of members are tested under cyclic loading. It was found that the structural system is strong enough to resist such a cyclic loading.

The floating PV generation structure installed on the surface of water has been recently issued as a representative items for the low carbon and green growth campaign. Moreover, the studies and developments for the structure and construction improvements of floating PV generation structure have been in progress. For example, in the previous research, the floating PV generation structure consisted of pultruded FRP and SMC FRP members is suggested. In this study, we conduct the analytical and experimental studies for estimating the structural characteristics of SMC FRP vertical members. From the analytical and experimental results, it is found that SMC FRP vertical members used for floating PV generation structure have sufficient structural safety and stability.

Pultruded glass fiber reinforced polymeric plastic (PFRP) and FRP member manufactured by sheet molding compound (SMC) have superior mechanical and physical properties compared with those of conventional structural materials. Since FRP has an excellent corrosion-resistance and high specific strength and stiffness, the FRP material may be highly appreciated for the development of floating-type photovoltaic (PV) power generation system. In this paper, advanced floating PV generation system made of PFRP and SMC is designed. In the design, it includes tracking solar altitude by tilting photovoltaic arrays and tracking solar azimuth by spinning structures. Moreover, the results of the finite element analysis (FEA) are presented to confirm stability of entire structure under the external loads. Additionally, installation procedure and mooring systems in the Hap-Cheon Dam are discussed and the measurement of strain under the actual circumstances is conducted for assuring stability of actually installed structures. Finally, by comparison with allowable stress, appropriate safety of structure is confirmed to operate the system.

In this study, we conduct the economical analysis about the floating tracking PV generation structure manufactured by steel, aluminum, and GFRP (glass fiber reinforced polymeric plastic) structural member. The structural safety of floating PV generation structure has been proved through numerous previous researches. Moreover, the generating efficiency of tracking PV generation system can be more larger than immobile system. In this study, structural analysis using the FEM method has been performed to establish the safety of the floating tracking PV generation structure and commercial viability evaluation has been performed through the cost of materials.

Recently, environmental problems associated with the excessive use of fossil fuel are hot issue throughout the world. As an alternative energy resource, the importance of renewable energy is continuously rising. Especially, growth rate of photovoltaic energy generation is the best. In this paper, we present the result of investigations pertaining to the development of photovoltaic energy generation system installed on the sea. The system is consisted of photovoltaic energy generation panel, panel supporting structure, and floating structure. In the panel supporting structure, fiber reinforced polymer plastic (FRP) member manufactured by the pultrusion process is used. A floating type PV power generation structures shall be fabricated and this unit structure (I.e., module) is connected to extend to the appropriate size considering safety, workability, and economic efficiency. Developed floating type photovoltaic energy generation system is installed at fish farm in the south coast of Korea.

통항선박의 횟수가 잣은 연안의 항로주변은 선박에 의해 발생하는 항주파로 정온화가 필요한 항만시설이나 마리나에 많은 외력을 주게 된다. 이는 이동 및 정박 중인 선박이나 항만시설의 안정성을 저해시키는 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 항만시설 및 마리나가 설치된 해역의 정온해역을 확보하고자 수치해석 및 수조시험을 통하여 고정형 부유식 구조물 설치에 따른 구조물로 인한 파고변화 및 주위의 유체역학적 특성을 파악하고자 하였다. 해상환경에 따른 소파효

최근 해양레저에 대한 관심이 높아지면서 요트의 이용과 구매에 대한 관심이 증가됨에 따라 수상 또는 해상의 부유식 구조물이 필요하게 되었으며, 이에 따라 부유식 구조물을 계류하는 방식으로 수중 지반에 커다란 중량 콘크리트 블록을 설치하고 계류삭을 어느 정도 느슨하게 연결하여 계류하는 방식을 사용하고 있다. 하지만 수위차가 나거나 흐름이 있는 곳에서는 부유식구조물 자체가 위치제어가 안되므로, 한곳에 일정하게 머물게 하기 위해서 긴장계류장치(tens

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.