파랑 및 흐름중 모형 가두리 시설의 운동 특성

Dynamic Motions of Model Fish Cage Systems under the Conditions of Waves and Current

규칙파, 불규칙파 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 프레임에 우리형 그물을 부착하여 구성되어 있는 가두리 시설의 운동특성을 분석하기 위하여 정사각형 및 원형 구조의 가두리 시설을 대상으로 예인 수조에서 수리 모형실험을 실시하였으며, 규칙파중 운동 특성은 선형 포텐셜 이론에 의한 수치 해석의 그것과 비교하였다. 그 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 1) 규칙파중 모형 가두리 시설의 상하 및 종 동요는 전후 동요와는 달리 그물의 영향을 거의 받지 않았으므로 이 시설물의운동 특성중 가장 중요한 상하 동요를 해석하는 경우에는 그물을 제외하고 프레임만을 고려해도 된다는 것을 확인하였다. 2) 불규칙파중 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 모형 가두리 시설의 운동 특성은 입사파 주기의 2배 되는 고주파수에서 시설물의 고유 주기 등에 의해 동적 운동의 peak frequency가 나타남으로써 비선형 즉, 2nd order harmonic 성분이 존재하였다 3) 파동 및 흐름장에서 동요 특성이 정사각형에 비해 비교적 작게 나타난 원형이 파도, 조류 등 환경 조건이 거친 해역에 보다 적합한 것으로 판단되었다.

In order to analyze the dynamic motions of fish cage systems made of a frame and a netting under the conditions of waves and current, the hydraulic model experiment at towing tank and the numerical computation using boundary integral element method based on linear potential theory were carried out on a square and a circular type of fish cage, The computed and measured results for the dynamic motions of model fish cage systems showed that the heave and pitch motions were almost unaffected by the inclusion of nets, while the surge motions were very reduced by drag force acting on them. In addition, irregular wave-induced motions of fish cages included non-negligible 2nd order harmonic components at high frequency nearly twice the wave frequency. The reason why these motions were considered was due to resonance or structural components of frames being overflown and out of water during a wave cycle. It was found that circular type was more desirable structure in the open sea than square one only in the respect of dynamic motions due to waves and current. Further verifications were needed considering hydrodynamic forces, fatigue life, and structure analysis based on long term stochastic waves including frequency and time domain for the purpose of analyzing and designing fish cage systems.