Probabilistic Approach on the Arctic Ice Load Data for IBRV ARAON

The most important factor in the design of an icebreaking vessel is the ice pressure from sea ice, however it is difficult to quantify ice pressure. The best way is to measure ice load through field test. The first icebreaking research vessel in Korea, ARAON, has collected various data including strain through several field tests since 2010. The collected data have not been used in the design of ship structures due to insufficient analysis procedures. The purpose of this study is to derive local design ice pressure based on the field data from ARAON in order to improve structural design against ice load. In this study a local design ice pressure as functions of contact area is derived using data from 2016 ARAON’s Arctic field test, which collected more diversified strain data than the previous year’s field tests, including ship’s speed and ice thickness information by use of integrated monitoring system. Local ice pressure is usually described as a function of contact areas, but it is not practical to express the ice pressure only by area. The pressure depends on various factors such as ship speed and material properties of sea ice. In this study, the local design ice pressure was reanalysed after reviewing the ARAON’s data to consider speed of vessels and thickness of sea ice.|빙해역을 운항하는 쇄빙선박의 설계는 일반 선박과 달리 해빙으로부터 유발되는 빙하중이 가장 중요한 고려 대상이지만 빙하중을 정량적으로 파악하는 것은 쉽지 않으며 이를 파악하기 가장 좋은 방법은 실선시험을 통해 실제 빙하중을 계측하는 것이다. 이에 따른 연구의 일환으로 국내 최초의 쇄빙연구선 ARAON호는 2010년부터 최근까지 수차례의 실선시험을 통해 변형률을 비롯한 여러 가지 데이터를 계측한 바 있다. 하지만 계측된 데이터는 처리방법의 미흡으로 실제 구조물 설계에는 활용되지 못하고 있다. 본 연구의 최종 목적은 ARAON호의 실선계측 데이터를 이용하여 실제 구조물 설계에 활용하기 위해 설계 국부빙압력 추정식을 도출하는 것이다. 2016년 ARAON호의 실선시험은 통합계측 시스템을 이용한 계측시간의 동기화, 설치된 카메라에서 촬영된 해빙의 단면 영상을 분석하여 해빙의 두께 추정 등의 이유로 다른 해에 비해 많은 데이터를 활용할 수 있다. 본 연구에서는 2016년 ARAON호의 실선시험 데이터를 이전의 연구자들이 제안한 확률론적 방법을 이용하여 면적에 대한 함수로 설계 국부빙압력 추정식을 도출하였다. 실제 빙압력은 선박의 속도나 해빙의 재료특성 등 여러 요인에 의해 달라지므로 빙압력을 면적만으로 나타내는 것은 현실적이지 못하다. 또한, 2016년 ARAON호의 실선시험은 선박의 손상이 일어나지 않는 정상운항 상태에서 수행되었으며, 얼음의 강도가 약한 여름에 수행되었으므로 이때의 데이터를 토대로 도출한 추정식의 계산 결과는 극한 빙압력이 아니며 추가적인 보완이 필요하다. 본 연구에서는 선박의 속도 및 해빙의 두께와 빙압력의 관계를 추가적으로 분석하였으며, 이때의 결과를 통해 기존의 설계 국부빙압력 추정식을 보다 현실적인 추정식으로 보완하였다.List of Tables ⅱ List of Figures ⅲ Nomenclature ⅴ Abstract ⅵ 1. 서 론 1 2. 실선계측 데이터 분석 4 2.1 스트레인게이지 데이터 분석 7 2.2 선속 데이터와 해빙의 두께 데이터 분석 13 2.2 이벤트 발생 데이터 추출 17 3. 확률론적 해석 18 3.1 ARAON호 계측데이터의 확률분포 19 3.2 압력-면적 관계식의 도출 29 4. 압력-면적 관계식의 보완 33 4.1 선박의 속도 33 4.2 해빙의 두께 38 5. 고 찰 43 6. 결 론 46 참고문헌 47Maste

Distribution and change of heavy metals in aquatic environment of the Lake Shihwa

This study was carried out to understand the distribution of heavy metals in aquatic environmental samples of the Lake Shihwa. The environmental samples (surface seawater and sediments, settling particulate matters and aquatic organisms) were collected in 2003. Due to extreme pollutant discharge from various kids of anthropogenic sources such as the Banweol and Shihwa Industrial Complexes and cities, the Lake Shihwa has been polluted in waters, sediments and settling particulate matters with various heavy metals. Although the environmental qualities of heavy metals in the lake have been improved partially due to inflow of outer seawater, it is not clear to reach a good environmental quality. Therefore, further environmental programs should be conducted continuously for environmental improvement2

Construction of high-speed physiological analysis system for marine extremophiles

다양한 해양 극한 환경에서 획득한 생체기능은 특이 생화학 반응용 생촉매 및 신기능성 바이오소재로서 고부가가치 신소재 창출 및 산업화 가능성이 높음. 이와 같은 다양한 활용 가능성에도 불구하고 확보된 해양ㆍ극한미생물은 대부분 그 성장특성을 이해하지 못 하여 배양을 하지 못 하거나 배양된 균주들의 경우에도 농후배양조건에서 성장이 좋은 일부를 제외한 다수가 초기 연구단계에서 배제됨. 본 연구에서는 다양한 해양ㆍ극한미생물의 성장 특성을 신속하게 분석하고 활용성을 평가하기 위한 시스템을 구축하고 이를 활용하여 해양ㆍ극한미생물의 새로운 배양ㆍ분석기술을 확립하고자 하였음. 그 일환으로 기존의 미생물 성장 자동 모니터링 시스템의 한계를 극복하여 99℃ 까지 온도 설정이 가능한 미생물 성장 자동 모니터링 시스템을 새롭게 개발하여 다양한 온도에서 미생물을 평가할 수 있도록 하였고, 이를 활용하여 해양·극한 미생물의 고속 특성 분석 시스템을 구축하였음. 이를 통해 연구효율성이 증대되었으며, 장내 마이크로바이옴 연구가 전 세계적으로 활발하게 이루어짐에 따라 미생물 배양기술에 대한 수요가 증가하고 있어, 본 연구를 통해 개발한 시스템의 활용도가 증가할 것으로 기대됨.한국해양과학기술

Reliability Analysis of a Truss Structure Considering Structural Damage and Spatial Correlation between Random Variables

본 연구에서는 트러스 교량을 대상으로 부재 제원 및 작용 하중에 포함되어 있는 불확실성, 구조손상 및 확률변수 간의 공간적 상관관계를 고려한 신뢰성 해석을 수행하였다. 한계상태로는 허용처짐을 기준으로 한 사용성 한계상태와 부재의 허용응력을 기준으로 한 응력한계상태를 고려하였으며, 신뢰성 해석을 위하여 모멘트 방법으로 알려져 있는 Level II 방법과 추출법 기반의 Level III 방법을 적용하였다. 이 연구에서는 이러한 신뢰성 해석 방법을 이용하여 (1) 부재에 존재하는 구조손상이 신뢰도 지수에 미치는 영향과 (2) 확률변수 간의 공간적 상관관계에 따른 신뢰성 해석 결과를 분석하였다. 신뢰성 해석 결과 한계상태에 따라 신뢰도 지수 및 파괴확률에 대한 구조손상의 영향이 손상부재에 따라 다름을 알 수 있었다. 또한 공간적 상관관계의 경우, 확률변수 간의 상관관계가 커질수록 파괴확률이 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 확률론적 방법을 통한 신뢰성 해석을 할 때에는 한계상태 및 고려하는 확률변수의 분포 형태, 평균, 표준편차 외에도 구조손상 및 확률변수 간의 상관관계를 합리적으로 고려하여야 함을 알 수 있다. In this study, a reliability analysis is performed for a truss bridge considering uncertainties in structural properties and applied loads, structural damage, and spatial correlation between random variables. Two limit states are considered: a serviceability limit state based on allowable deflection and a stress limit state based on allowable stress. The Level II reliability analysis method, which is known as one of the moment methods, and the Level III method based on sampling techniques are used in the reliability analysis. In this study, the effects of structural damage and spatial correlation between random variables on the reliability index are intensively investigated. Results of the reliability analysis showed that structural damage has different effects on the reliability index and probability of failure in terms of the limit state and damaged member. With respect to spatial correlation, the probability of failure increases as the spatial correlation coefficient between random variables increases. Therefore, it can be concluded that structural damage and the spatial correlation between random variables should be reasonably considered to achieve a more rational reliability analysis.22Nkc

헤드스페이스를 이용한 시료의 자동채취장치 및 방법

발명요약

Behavior of POC in the inner part of Saemangeum

새만금 방조제 내측 해역에서 2003년 5월부터 2005년 7월까지 입자성 부유물질(SPM)과 입자성 유기탄소(POC)에 대한 연구가 이루어졌다. 갈수깅니 5월과 풍수기인 7, 8월에 만경강 및 동진강을 통한 담수 유입량의 차이는 컸으며, 만경강의 유입유량이 동진강보다 많았다. 하천 유량의 변화는 방조제 내측해역의 입자성물질의 농도분포에 큰 영향을 주고 있었다. 2003년 조사 결과 만경강 하구역의 SPM 및 POC의 분포는 염분 5이하 지역에서 급격히 감소하는 비보존적인 양상을 보여 하구역에서 상당히 제거되는 것으로 보인다. 그러나 2004년과 2005년에는 염분 변화에 따른 SPM과 POC의 거동은 이전과 다르게 나타났다. 이는 새만금 내측 북쪽 해역의 제 4 방조제 완공 이후의 현상으로 저층 퇴적물의 재부유 및 표층 생물량 증가 등이 원인일 수 있다. 한편 SPM중 POC 함량은 부유물질 농도가 증가할수록 감소하였다.2

Dissolved copper and copper-organic complexes in the Saemangeum Area

용존 미량 금속 중 C18 Sep-Pak cartridge를 이용하여 그 종분화 과정을 쉽게 알아볼 수 있는 원소인 구리를 통하여 2003년과 2004년 새만금 연안 환경의 용존 미량 금속 거동을 살펴보았다. 또한 용존 미량 금속 종분화에 많은 영향을 미치는 용존 유기물에 대한 연구도 함께 이루어졌다. 새만금 해역에서의 용존 유기물과 용존 구리는 대부분 육상 기원이며, 만경․동진강을 통해 유입되고 있었다. 특히 강우량이 많은 하계에 집중적으로 유입되었으며, 용존 구리의 경우 염분 변화에 대해 비보전적인 양상을 나타내고 있었다. 하구역에서 용존 구리의 약50～80% 정도가 유기 착화합물 형태로 존재하고 있었으며, 염분이 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈다. 용존 구리의 유기 착화합물의 감소는 연안 환경에서 착화합물의 응집으로 인한 침전, 제거로 보여 지며, 이것이 총 용존 구리의 분포에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 한편, 2004년 하계의 경우 2003년과는 다른 화학종의 분포 양상을 보였는데, 이는 2003년 이후 외해와 차단된 새만금 북측 해역의 환경 변화 때문인 것으로 판단된다.2

Construction of high-speed physiological analysis system for marine extremophiles

다양한 해양 극한 환경에서 획득한 생체기능은 특이 생화학 반응용 생촉매 및 신기능성 바이오소재로서 고부가가치 신소재 창출 및 산업화 가능성이 높음. 이와 같은 다양한 활용 가능성에도 불구하고 확보된 해양ㆍ극한미생물은 대부분 그 성장특성을 이해하지 못 하여 배양을 하지 못 하거나 배양된 균주들의 경우에도 농후배양조건에서 성장이 좋은 일부를 제외한 다수가 초기 연구단계에서 배제됨. 본 연구에서는 다양한 해양ㆍ극한미생물의 성장 특성을 신속하게 분석하고 활용성을 평가하기 위한 시스템을 구축하고 이를 활용하여 해양ㆍ극한미생물의 새로운 배양ㆍ분석기술을 확립하고자 하였음. 그 일환으로 기존의 미생물 성장 자동 모니터링 시스템의 한계를 극복하여 99℃ 까지 온도 설정이 가능한 미생물 성장 자동 모니터링 시스템을 새롭게 개발하여 다양한 온도에서 미생물을 평가할 수 있도록 하였고, 이를 활용하여 해양·극한 미생물의 고속 특성 분석 시스템을 구축하였음. 이를 통해 연구효율성이 증대되었으며, 장내 마이크로바이옴 연구가 전 세계적으로 활발하게 이루어짐에 따라 미생물 배양기술에 대한 수요가 증가하고 있어, 본 연구를 통해 개발한 시스템의 활용도가 증가할 것으로 기대됨.한국해양과학기술

Distribution of Heavy Metals in the Surface Sediments and Mussels(Mytilus edulis) around Tongyeong, Korea

Surface sediments and mussels were collected from 22 sites and 20 sites from Tongyeong marine ranching area(TMRA), respectively. The samples were analyzed 7 metals(Al, Cr, Cu, Zn, Cd, Pb, and Hg) in order to assess the heavy metal pollution. Heavy metal concentrations in the sediments were high in the northwestern parts of the study area and the coast of Miryuk island. Heavy metal concentrations are well correlated to Al concentrations. The facts indicates that heavy metals in the surface sediments in the study area were mainly controlled by the grain size. Cd and Hg in the sediments never exceeded the ERL values. On the other hand, the Cr concentrations of 16 sites exceeded the ERL value, The Cu concentration of 7 sites exceeded the ERL value, The highest concentrations of heavy metals are observed at St. 1, which exceeded the ERL values of Cr, Cu, Zn and Pb. Elevated concentrations of heavy metals in the mussels were shown at Sts. 3, 15 and 20. In this study, Cd concentrations were highly related to Zn and also to Hg(R>0.6). Close relationship(R=0.842) was found between Cu and Pb. compared with other data from domestic country, Cr, Zn and Cd concentrations of this study are relatively low. The maximum concentrations of heavy metals(Cr, Pb, and Hg) are lower than the criteria of Korea, Australia and EU.2

Distribution of dissolved organic matter in the Saemangeum Area

Dissolved organic carbon(DOC) and fluorescent dissolved organic matter(FDOM) were measured in the Saemangeum Area from February 2003 to July 2004. Organic matter inflowing quantity, which was incoming through Mankyung and Dongjin river to the Saemangeum area, was mostly concentrated on wet season. Dissolved organic carbon(DOC) showed a conservative behavior in these estuarine system, therefore it is influenced by interaction of freshwater and seawater by ebb and flow. However, in case of July 2004, the occupied rate of massive material on the humic substances of dissolved organic matter was rapidly increased compare to that of summer season in 2003.2