해저보행로봇을 위한 통신 시스템 설계

김방현(Banghyun Kim),박성우(Sung-Woo Park),박진영(Jin-Yeong Park),이판묵(Pan-Mook Lee),전봉환(Bong-Huan Jun) 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6

현재 한국해양연구원에서 개발 중인 해저보행로봇은 프로펠러 방식으로 추력을 얻는 기존의 해저로봇과는 달리 여러 개의 관절로 이루어진 다리를 이용하여 해저면에 근접해서 보행과 유영으로 이동하는 새로운 개념의 해저로봇이. 다본 논문에서는 Crabster라고 불리는 해저로봇과 이를 보조하는 완충기, 그리고 선상시스템으로 구성되는 다관절 해저로봇 시스템을 위해 설계된 통신 시스템을 소개한다. 구성 요소 사이의 통신은 기가비트 이더넷 광변환기에 연결된 광케이블을 통하여 이루어지, 며내부 통신은 기가비트 이더넷을 주 네트워크로 사용한다. 이더넷 이외의 통신 방식을 갖는 장비들은 입출력 컴퓨터나 이더넷 컨버터를 통하여 주 네트워크에 연결되며, 특히 아날로그 카메라의 경우에는 비디오 인코더를 통하여 연결된다. 이러한 구조의 장점은 전체 통신 시스템의 구조가 간단해지기 때문에 통신 하드웨어와 소프트웨어의 구현이 쉽다는 것이다. 또한 저가의 소형 상용 광변환기를 그대로 사용할 수 있으며, 탑재 장비가 변경되거나 추가될 경우에는 통신 시스템의 변경을 최소화할 수 있는 이점이 있다 . 설계된 통신 시스템의 핵심 부분만으로 구축된 테스트베드로 실험한 결과는 본 연구에서 제안한 통신 시스템 구조가 설계된 모든 장비가 연결되었을 경우에도 충분네한트 워크 대역폭과 100㎐의 제어 주기 이내의 네트워크 지연을 보여주었다

축소모형실험을 통한 터널 내 급속침수 차폐자동화 시스템 작동형태에 대한 연구

김연덕,공민택,황병현,김상환 사단법인 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.6

This study focuses on the verification of a rapid protection automation system using an inflatable structure. The inflatable structure is an automatic rapid protection system against human and material damage when the subsea tunnel is flooded. Especially, it is essential for construction and operation of subsea tunnels. In this study, we have experimentally verified the rapid protection automation system using the inflatable structure designed for this problem. In order to verify this, a model tunnel with a 40: 1 reduction ratio was constructed, and air pressure of 0.1 bar and 0.15 bar was injected to divide the tunnel according to the expansion rate at 10 sec and 20 sec. According to the results of the study, the protection efficiency was better at 0.15 bar than 0.1 bar when the expansion structure was expanded, and the protection efficiency and influent control efficiency were different according to the pneumatic injection time of the inflating structure. As a result of this study, it was found that the higher the internal air pressure of the inflated structure and the faster the inflation of rate, the more effectively the inflated structure was inflated. As a result of this study, it is necessary to further study the wedge type structure which is useful for the storage method of expansion structure, shape and expansion derivative, inhibition of expansion structure during protection and control of inflow water. 본 연구는 팽창구조체를 이용한 급속차폐 자동화 시스템 검증에 중점을 두었다. 팽창구조체는 해저터널의 침수사고 발생시 막대한 인적 및 물적 피해가 발생하는데 이를 대비한 자동 급속차폐시스템이다. 특히 해저터널의 시공 및 운영에 있어 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구는 이러한 문제에 대하여 고안된 팽창구조체를 이용한 급속차폐 자동화 시스템을 실험적으로 검증하였다. 이러한 검증을 하기 위해 모형터널을 40:1 축소율을 적용한 실내모형을 제작하여 0.1 bar, 0.15 bar의 공기압을 주입하여 10 sec, 20 sec로 팽창속도에 따라 나누어 4 case로 실험을 진행하여 누수량, 수압 등을 분석하였다. 연구 결과에 의하면 팽창구조체의 팽창 시 0.1 bar 보다 0.15 bar일 때 차폐효율이 좋았으며 팽창구조체의 공기압주입 시간에 따른 차폐효율 및 유입수 제어효율의 차이도 나타났다. 본 연구 진행 결과 팽창구조체가 완벽하게 팽창한다는 가정조건에서는 팽창구조체의 내부공기압이 높고 팽창속도가 빠를수록 더욱 효과적으로 나타났다. 본 연구 결과로향후 추가적인 팽창구조체의 보관방법, 형상과 팽창유도체 및 차폐시 팽창구조체의 이동억제와 유입수 제어에 도움이되는 쐐기형 구조물에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

Modelling of Wind Wave Pressure and Free-surface Elevation using System Identification

Cieslikiewicz, Witold(위톨드 키에스키윅즈),Badur, Jordan(요르단 바두르) 한국해안해양공학회 2013 한국해안해양공학회 논문집 Vol.25 No.6

해수면과 해저파압을 연계하는 모수 모형을 개발하기 위한 시스템 식별법을 제시하였다. 비선형 고정변수를 포함한 선형 시불변 모형 구조를 가정하고 추가적인 입력자료를 갖는 자기회귀모형 (ARX)을 이용하여 해저파압 시계열자료로부터 해수면 시계열자료를 또는 해수면 시계열자료로부터 해저파압 시계열자료를 추출하는 방법을 제시하였다. 임의로 선정된 해수면과 해저 파압 자료를 이용하여 모형을 검증하였으며, 유사한 해저수심의 파압자료와 다른 해상 기상조건으로 생성된 해수면 스펙트럼 자료를 통해 재검증하였다. 시스템 식별법을 이용한 방법이 전통적인 선형파 이론을 이용한 선형전송함수(LTF) 방법보다 전반적으로 더 정확하게 수행됨을 확인하였다. 또한 본 논문에서 제시된 방법으로 추정된 해저 파압 시계열모의는 수정 선형전송함수(corrected LTF)에 의한 결과와 유사함을 확인하였다. A System Identification method to develop parametric models linking free surface elevation and wave pressure is presented and two models are built allowing for either wave pressure or free surface elevation simulation. Linear, time invariant model structures with static nonlinearities are assumed and solutions are sought in a form of autoregressive model with extra input (ARX). An arbitrary chosen free-surface elevation and wave pressure dataset is used for estimation of the models, which are subsequently verified against datasets with similar pressure gauge depth but different free-surface elevation spectra due to different meteorological conditions. It is shown that free-surface simulation using System Identification methods can perform better than traditional linear transfer function derived from linear wave theory (LTF), while wave pressure simulation quality using presented methods is generally similar to that obtained with corrected LTF.

수평시추 방식에 의한 해저터널 시공중의 막장 수압경감

홍은수(Eun-Soo Hong),박의섭(Eui-Seob Park),신희순(Hee-Soon Shin),박찬(Chan Park),김형목(Hyung-Mok Kim) 한국암반공학회 2008 터널과지하공간 Vol.18 No.1

대부분의 터널 침수사고는 파쇄대나 단층대 등과 같은 큰 투수성을 가진 구간에서 발생하는 막대한 용수와 관련이 있다. 침수사고의 원인과 대책을 알아보기 위해 시공중 사고 사례를 연구하였으며, 사례분석 결과 침수가 사전에 예측되고 터널 굴착 전에 사전 배수가 이루어진다면 이러한 사고는 충분히 방지할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 분석 결과에 의하여 이 연구에서는 사전 지반조사와 사전 배수 개념에 의한 새로운 수평 배수 시스템을 제안하였다. 해저터널 시공중에 배수관에 의한 터널 막장의 수압 감소 효과를 분석하기 위해 침투류 해석을 실시 하였으며, 배수 시스템의 성능을 분석하기 위해 배수 시스템 분석을 실시하였다. 해석 결과 제안된 사전 배수 시스템이 명백한 배수와 수압감소 효과를 나타났다. 따라서 이 시스템은 해저 터널에 적용되는 기존의 배수 시스템에 대한 대안으로 적용하는 것이 충분히 가능하다. Most of flooding cases in tunnels are associated with huge inrushes of water due to the fracture zone with very high water head. To find out the causes and countermeasures for flooding cases, a dozen of tunneling cases are studied. Case studies presented here show that if the flooding had been forecasted and pre-drained prior to the tunnel excavation, such accidents could have been prevented. From this observation, we suggest a new horizontal drainage system with pre-investigation and pre-drainage concept. Seepage analyses are performed to analyze the water head reduction effect on the tunnel face by drainage pipes during the construction of subsea tunnels. Drainage system analyses are performed to analyze performance of the drainage system. These analysis results show that the suggested horizontal pre-drainage system provides a clear drainage and water head reducing effect. Finally, the proposed system can be a new alternative to the present water controlling methods applied to subsea tunnels.

해저자원 탐사자료의 효율적인 활용을 위한 3차원 GIS 기반의 표출 시스템 설계 및 구축

김동일,김계현,이성주,박용현 대한공간정보학회 2013 Spatial Information Research Vol.21 No.3

Recently, interest of submarine mineral resources has been increasing from the depletion of land resources around the world and many countries are involving in submarine mineral resource exploration work. South Korea is also in progress of mineral exploration and relevant study to ensure the submarine mineral resources from around the Korean Peninsula. As a result, the submarine mineral resource exploration data have been increasing annually. A database and 2D GIS-based system have been constructed for the management of the data. However, submarine mineral resource exploration data is explored and created on the sea-bed. Consequently, the visual confirmation of the water levels and marine landform is important for high dimension analysis. Therefore, the major aims of this study are to collect marine landform data from around the Korean Peninsula and to develop 3 dimension GIS based system that is linked to the submarine mineral resource exploration data. In detail, marine landform data were acquired for the Korean Peninsula and they were interpolated into raster file format. The raster file was then processed to be easily used and was entered into an Oracle database. Based on this database, 3D expression and overlap function between marine landform data and submarine mineral resource exploration data were designed using ArcScene offered by the ESRI. After design, 3D GIS based expression system was developed. Confirmations of locations and changes in the submarine mineral resource exploration data based on 3D GIS are enabled to support the efficient application of the proposed system. It is expected that this system will be highly useful for estimating the reserves of mineral resources and for providing valuable information for economic evaluations.

해저 유정 제어 시스템에서의 누수 경로 FTA 분석

유원우(Won-Woo Yoo),박민선(Min-Sun Park),양영순(Young-Soon Yang),류원선(Won-Sun Ruy),장범선(Beom-Seon Jang) 한국해양공학회 2013 한국해양공학회지 Vol.27 No.3

The growing need for energy (oil and gas) has led to offshore resource development. As a reflection of this trend, there have been many advances in the technologies used for the subsea production systems that make offshore resource development possible. As the technologies for subsea production systems continue to grow, a subsea X-mas tree, the core equipment in a subsea production system, is required to have more functions than before. Generally, these complex functions lead to a change in its configuration. Therefore, this paper investigates a change in a subsea X-mas tree system to enhance system understanding, and conducts a leakage path analysis of a subsea X-mas tree system. Utilizing the recent configuration of the subsea X-mas tree, an identification of the leakage path and a quantitative risk analysis for the leakage using an FTA (fault tree analysis) are conducted.

해저터널 구난역에서의 냉각 시스템을 활용한 벽체 내화성능 향상을위한 연구

채승언,신현준,권기석 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.3

The fire load of a tunnel fire event may have an huge heat release rate of over 100 MW. The tunnel lining may be damaged by the fire because the distance between the tunnel lining and fire is close. A lot of different damage that may occur to a tunnel lining structure during fire. Therefore, this study is desired to improve the fire-resistance of tunnel lining applying a water spray cooling system in order to protect it. The real scale fire test were performed. Experimental results, the ceiling of the tested specimen with an installed cooling system was observed no damage such as breakage or crack. And, after activated system the maximum temperature of the specimen was not reach 60oC The ceiling of the tested specimen without an installed cooling system was observed that the temperature was raised rapidly. After approximately 216 secends the flame was spread and the ceiling was damaged. 터널에서의 화재 사고 발생시 100 MW 이상의 화재 열방출량이 발생할 수 있으며, 터널 라이닝과 화원과의 거리가 가까워 화염에 의한 터널 라이닝이 손상되는 문제점을 야기할 수 있다. 터널 라이닝이 파손될 경우 보수 보강을 위해 많은 피해가 발생될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 터널 라이닝을 화염으로 부터 보호하기 위해서 물분무 형태의 냉각시스템을 적용하여 내화성능을 향상 시키는 방안을 연구하고자 하였다. 터널과 같은 좁은 공간을 구획하고 목재크립을 화원으로 하여 실증 화재실험을 진행하였다. 실험결과, 냉각시스템 설비가 설치되어 있는 실험체에서는 시스템의 작동 후 천장의 수막이 형성되었으며, 실험이 종료되기 전까지 최대 온도가60oC를 초과하지 않았으며 천장의 파손과 같은 외형적 손상이 발생되지 않았다. 냉각시스템 설비가 설치되지 않은 실험체에서는 실험이 시작되면서 온도가 급격히 상승하였으며, 실험 후 약 216초 이후에는 화염이 천장 상부로 출하되었으며 천장이 일부 파손되었다.

해저 석유생산시스템에서 유동안정성 확보를 위한 왁스집적 제어기술

임종세,강판상,유승렬 한국자원공학회 2013 한국자원공학회지 Vol.50 No.2

Wax has been serious problem of flow assurance in low temperature environment such as subsea petroleum production system. In reservoir condition, wax is liquid phase, however, it can be crystallized at the temperature under wax appearance temperature. Wax crystal tends to be agglomerated and deposited containing oil, which becomes wax deposits. Wax deposition mechanisms in subsea petroleum production system are molecular diffusion, shear stripping reduction, aging, particle diffusion & inertia effect, shear dispersion, brownian diffusion and gravity settling. Commonly, temperature gradient between internal wall and center flow is major influential factor on wax deposition among oil composition, pressure, flow rate and roughness of flow line wall. To mitigate wax deposition in the subsea production system, thermal management, wax inhibitor and pigging have been widely applied. These technologies and applications at King field, Gannet D field and Cottonwood field are investigated in this study. 해저와 같은 저온환경에서 석유생산 시 빈번히 집적되는 왁스는 저류층에서 석유에 용해되어 있으나 석유의 온도가 왁스생성온도 이하가 되면 결정으로 석출된다. 왁스결정은 서로 결합하면서 오일 등을 함유한 왁스고형물이 되고 석유생산 환경에 따라 분자확산, 전단응력효과, 왁스경화, 확산관성효과, 전단확산, 브라운확산, 중력침전으로 유동관 내벽에서부터 집적된다. 온도, 석유성분, 압력, 유량, 유동관 내벽 거칠기가 왁스집적에 영향을 미칠 수 있으나 일반적으로 유동관 내벽의 온도와 유동단면적 중앙의 온도구배가 왁스집적에 가장 큰 영향을 미친다. 석유의 온도감소율이 커서 왁스집적속도가 가장 빠른 유동관에서의 주요 왁스집적 제어기술은 유동관을 단열 또는 석유를 가열하여 왁스생성온도 이상으로 유지시키는 열제어법, 왁스결정의 성장을 막거나 용해시키는 왁스억제제 주입법, 유동관에 집적된 왁스를 긁어 제거하는 피깅이 있고 이들을 멕시코 만에 위치한 King 유전, Gannet D 유전과 북해에 위치한 Cottonwood 유전의 해저 석유생산시스템에 적용한 사례를 조사하였다.

국제 인터넷 백본회선과 해저케이블 기술 고찰

유재덕(Jae duck Yoo),김익순(Ik soon Kim),김영천(Young cheon Kim) 한국전자통신학회 2010 한국전자통신학회 학회지 Vol.4 No.1

인터넷을 이용하여 외국의 Web 사이트를 접속할 때 물리적으로 어떤 매체를 통하여 연결되어 고속의 품질로 통신이 가능한지에 대하여 호기심을 가지지 않는다. 국제통신을 분야에 종사하시는 분들도 아직도 무선을 이용한 위성통신 방식을 생각하고 있다. 그러나 위성통신 방식은 급증하는 국제 인터넷 데이터 용량을 처리하기에는 용량 및 품질 면에서 한계가 있어 현재 대부분의 국제 인터넷 통신 트래픽은 해저 광통신망으로 이루어지고 있다. 국가경제규모가 확대되고, 무한 경쟁력 시대에서 국제 인터넷 통신망의 안정된 연결과 확보는 곧 한 나라의 경쟁력을 좌우하는 중요한 수단이 되고 있다. 국제 인터넷 트래픽의 동향과 이를 대처하기 위한 해저케이블 시스댐 건설과 기술 통향을 고잘하고자 한다. when you do the connection to use the internet to Web sites of a foreign country, we don't know physically connecting over any medium, and how to communicate high quality communications. Most of International communications industries engaged are still thinking of the wireless communication using satellite. However, satellite communication approach and international Internet data processing capacity, the capacity and quality you're currently in limited, most of the international Internet communication traffic undersea optical network. The scale of the national economy is expanding and unbridled competitiveness from the era, the international Internet network to secure a stable connection of a country's competitive advantage, is an important means. International Internet traffic trends and to cope with this, tl1e submarine cable system construction and technical insight for trends.

퍼지 이론을 이용한 해저면 분류 기법

윤관섭,박순식,나정열,석동우,주진용,조진석 한국음향학회 2004 韓國音響學會誌 Vol.23 No.4

해저면 분류를 위한 음향실험을 2003년 5월 19일부터 23일까지 5일간 남해에서 실시하였다. 실험 해역은 해저 구성물질이 각기 다른 6개의 정점을 선정하였으며 5개의 주파수 (30, 50, 80, 100, 120 kHz)를 이용하여 해저면 반사 신호를 측정하였다. 지음향 인자의 측정은 피스톤 코어를 이용하여 해저 퇴적물 샘플을 채취 후 입도분석을 하였다. 측정된 결과는 퍼지 이론을 이용하여 정점별 해저 퇴적물을 분류하였다. 반사손실 모델로 구성된 입력 소속 함수를 이용하여 측정결과를 평가 후, 그 결과를 Wentworth 입자 크기를 이용하여 출력 가능하도록 구성하였다. 퍼지 이론을 이용한 해저면 분류 기법과 잘 일치하였으며, 퍼지 이론을 통한 해저면 분류 기법의 가능성을 확인하였다. Acoustic experiments are performed for a seafloor classification from 19 May to 25 May 2003. The six different sites of bottom composition are settled and the bottom reflection losses with frequencies (30, 50, 80. 100, 120 kHz) are measured. Sediment samples were collected using gravity core and the sample was extracted for grain size analysis. The fuzzy logic is used to classify the seabed. In the fuzzy logic. Bottom 1083 model of frequency dependence is used as the input membership functions and the output membership functions are composed of the Wentworth grain size of the bottom. The possibility of the seafloor classification is verified comparing the inversed mean grain size using fuzzy logic with the results of the coring.