• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.55-55
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• 2011

연안 및 해안공학의 발달과 더불어 부유식방파제의 기능적 효율성이 중요시 되고 있다. 흔히 사용되어오던 착저식방파제는 설치에 많은 시간과 경비가 소요되고 환경 및 생태계에 많은 변화를 줄 수 있으며, 설치 예정지의 수리학적 특성 등의 여건에 많은 제약을 받는 단점이 있다. 부유식방파제는 일본 등의 선진국을 중심으로 활용이 잦아지고 있는 방파제로서 수면 위에 설치되기 때문에 수중 생태계에 미치는 영향이 적은 친환경방파제이다. 또한 기존에 시공된 중력식방파제와는 달리 수심에 제한을 덜 받고, 공사기간이 짧기 때문에 경제적이다. 실제 시공사례로는 2007년 마산 원전항에 완공된 부유식방파제가 대표적이며, 지금까지도 부유식방파제에 대한 여러 연구자들의 관심이 증가하고 있는 추세이다. 방파제뿐만 아니라 우리나라처럼 국토의 면적이 작은 지역에서 증가하는 해상물동량을 소화하기 위해서 부유식방파제 등을 이용한 항만의 시공이 필요한 실정이다. 이러한 부유식방파제의 분석적인 측면에 있어서 수치해석은 파랑과 구조물의 상호작용을 해석하는 데 한계가 있으며, 부유식방파제 단면형상을 정확하게 재현할 수 없으므로, 수리모형실험을 통한 부유식방파제의 연구가 필요할 것으로 판단된다. 최근 기술의 발달로 인한 유동장 해명이 가능해 졌으며, PIV(Particle image velocimetry) 및 LDV시스템은 다양한 분야에서 응용되고 있다. 특히, LDV시스템은 측정하려는 한 지점에 대하여 레이저 빔을 단면(Cross-section)으로 만들고 입자의 산란광을 후방산란(Back scatter)으로 받아서 도플러 효과를 이용, 속도에 대한 주파수를 획득하며, 유속을 측정하는 장비로 매우 높은 정확도와 비접촉식 이라는 장점을 가지고 있다. 또한, PIV 시스템에 비하여 측정시간이 오래 걸리는 반면 데이터를 가공하지 않고 활용할 만큼 높은 정확성을 가지고 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통하여 단독형, 2열형 및 3열형 부유식방파제의 형상, 흘수 및 거리를 변화시키며 유동장을 수집하였으며, 방파성능에 따른 와의 생성 및 소멸시점에서의 파랑변형과의 관계를 분석하였다. 방파제의 형상과 흘수를 달리하여 수리모형실험을 수행하였으며, 와류의 상관관계를 분석하였다. 또한, 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형을 이용하여 수치모형실험을 수행하였으며, 수치모형실험 결과와 수리모형실험 결과를 비교 분석하였다. 후방방파제에서 발생되는 파랑은 입사파의 주기가 길어질수록 상대적으로 커지는 현상을 보였으며, 흘수심이 깊어질수록 전방방파제 입사 면에서 자유 수면이 높게 관측되는 결과를 보였다. 또한, 비교적 장주기파랑에 해당하는 입사파랑의 경우 전달파고비 산정에 있어서 설계기준인 0.5를 대다수 초과하는 반면, 3열형 구조에서는 대부분이 0.5이하로 상당히 높은 방파성능 결과를 나타내었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.15-29
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• 2009

방파제 피복 블록은 주로 Hudson 공식과 van der Meer 공식을 사용하여 설계되고 있다. 각 공식을 사용하여 저항과 하중이 같아지는 최소 중량을 각각 산정하며 그 중 큰 값을 설계중량으로 채택한다. 이렇게 설계된 국내 무역항 12곳과 연안항 8곳의 방파제 피복 블록에 대하여 신뢰성 해석을 수행하였다. 신뢰성 해석 결과 산정된 파괴확률은 각 항만별 피복 블록의 안정성을 평가하는 기준이 된다. 최소 중량으로 설계한 경우에 파괴확률은 모든 항만에서 거의 비슷하게 계산되어 기존 방파제 피복 블록의 안전수준을 정량적으로 평가할 수 있게 되었다. 그리고 결정론적 설계법의 설계 기준인 안전율과 신뢰성 설계법의 설계 기준인 파괴확률은 뚜렷한 선형관계를 이루고 있다는 것을 확인했다. 이를 통해 기존 구조물의 파괴확률은 안전율을 통해 정량적으로 파악할 수 있게 되었다. 이 결과는 향후 방파제 피복블록의 목표파괴확률을 결정하는 중요한 자료로 사용될 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.278-289
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• 2009

본 연구에서는 직립 방파제의 케이슨 활동에 대한 목표 신뢰도 지수와 부분안전계수를 산정하였다. 기존 방파제의 신뢰도 지수의 평균값을 보통의 안전도를 갖는 방파제에 대한 목표 신뢰도 지수로 제안하였다. 또한 국내외 방파제의 해석에 기초하여 높은 안전도 또는 낮은 안전도의 목표 신뢰도 지수도 제안하였다. 다음에는 국내 12개 방파제 단면에 대해 각각 계산한 부분안전계수를 평균하여 각 안전도에 대한 부분안전계수를 제안하였다. 본 연구에서 제안한 부분안전계수를 사용하여 계산한 신뢰도 지수가 JPHA(2007)의 완경사 결과와 급경사 결과 사이에 위치함을 보임으로써 제안된 부분안전계수의 적합성을 부분적으로 검증하였다. 제안된 부분안전계수를 이용하여 기존 방파제의 케이슨 폭과 신뢰도 지수를 역으로 계산하였다. 결정론적 설계법으로 설계된 기존 방파제의 신뢰도 지수가 큰 변동 폭을 보이는 반면, 부분안전계수법으로 계산된 값은 작은 변동 폭을 보인다. 이는 목표 파괴확률이 주어졌을 때 부분안전계수법으로 일관성 있는 설계를 할 수 있음을 의미한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권1호
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• pp.76-85
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• 2002

부유식 방파제는 고정식 방파제에 비하여 항 내·외 해수교환성은 우수한 반면, 항내 정은도가 다소 저하되는 특징이 있다. 따라서, 설계초기단계에서 부유식 방파제의 여러 평면배치 대안에 대하여 항내 정온도를 적절히 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 기존의 시간의존완경사 방정식을 부유식 방파제 설치안에 대해서도 적용할 수 있도록 하기 위하여 부유식 방파제의 반사와 투과를 동시에 반영할 수 있는 일종의 반사-투과 경계조건을 정식화하였다. 본 경계조건의 성능을 검토하기 위하여 이차원 및 삼차원 해석을 수행한 결과, 수치해석에 입력된 반사 및 투과율이 수치적으로 잘 구현됨을 확인하였다. 마지막으로 본 반사-투과 경계조건을 부유식 방파제가 설치되어 있는 가상적 항만에 적용하였으며, 본 수치해석이 부유식 방파제의 실해역 설치를 위한 실무에서도 충분히 효과적으로 이용될 수 있음을 예시하였다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2002년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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• pp.100-117
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• 2002

소흑산도항 방파제의 전체 길이 500m가 완공된 것이 1999년 12월 말일경 이었고 2000년 8월 31일 제12호 태풍 프라피룬(PRAPIRON)이 내습(순간최대풍속：58.3m/sec,4시간 지속 최 대풍속 47.4m/sec)하여 완공된 방파제 두부구간 64m가 유실되고 제간부 436m의 부분파손을 입는 피해를 보았다. (중략)

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.77-82
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• 2017

기후변화에 따른 설계파고를 초과하는 이상파랑의 내습 가능성이 커지면서 항만구조물의 안정성 확보가 시급한 실정이다. 이러한 변화에 능동적으로 대응하기 위하여 기존 방파제에 대한 평가기준과 신설 장대형 방파제의 설계기준이 점차 강화되면서 인터로킹 케이슨 방파제에 대한 관심이 대두되고 있다. 하지만 현재까지는 항만 및 어항 설계기준 해설[부록] 개정안에 장대형 케이슨에 발생하는 파력 평활화 효과가 제시되어있을 뿐 인터로킹 케이슨 방파제의 안정성을 평가하기 위한 방법이 별도로 제시되어 있지 않다. 이에, 본 연구에서는 선형파 이론에 기초하여 경사 입사하는 파랑의 작용 위치별 위상차의 효과를 고려하고, 최대 파력분포는 설계기준의 Goda 파압식을 적용하여, 규칙파, 불규칙파 및 다방향 불규칙파에 대한 인터로킹 케이슨 방파제의 미끌림 안정성 평가식을 제안하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권6호
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• pp.594-600
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• 2020

선박과 물체의 충돌위험을 파악하는 것은 항해안전에 중요하다. 본 연구의 목적은 선박이 방파제 사이를 통과할 때 선박 도메인이 방파제에 의해서 침범당하는 현상을 분석하는 것이다. 연구방법은 먼저, 방파제가 주어진 조건으로 설계된 선박 도메인을 침범하는 영역을 평가하기 위한 방법을 제안하였다. 그런 후, 부산항 방파제 부근을 항해하는 선박들의 AIS(Automatic Identification System)로부터 실험 데이터를 획득하고 처리하여 방파제 사이에서 형성될 수 있는 선박 도메인을 구축하였다. 이 때 선박 도메인은 Fujii의 Domain을 이용해 구축하였다. 마지막으로, 구축한 선박 도메인이 방파제에 의해서 침범당하는 현상을 분석하였다. 실험결과, 방파제에 의해서 침범당하는 선박 도메인이 확인되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.267-277
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• 2014

본 연구에서는 기존의 무공케이슨 방파제에 대하여 개발된 성능설계법을 유공케이슨 방파제로 확장하여 적용하였다. 확장된 계산 모형은 한국해양연구소에서 수행한 수리 실험결과와 비교하여 검증하였다. 케이슨의 안정성을 평가하기 위하여 방파제 수명 동안의 누적활동량의 평균으로 정의되는 기대활동량과 누적활동량이 일정한 허용치를 초과할 확률을 산정하여 케이슨의 안정성 평가에 사용하였다. 기대활동량과 초과확률 모두 수심이 감소함에 따라 쇄파대 안쪽에서는 증가하며, 바깥쪽에서는 감소하는 경향을 보였다. 또한, 안전율에 기초한 결정론적 설계법의 결과와 비교해 보았을 때, 성능설계법의 설계기준에 따라 경제성이 달라지는 것으로 나타났다. 허용기대활동량과 초과확률이 극한 한계상태를 만족할 경우 쇄파대 바깥쪽에서는 성능설계법이 결정론적 설계법보다 비경제적인 것으로 나타났으며, 쇄파대 안쪽에서는 비슷한 경제성을 가지는 것으로 나타났다. 그러나, 복구가능한계상태를 만족할 경우 성능설계법이 결정론적 설계법보다 더 경제적인 것으로 평가되었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권3호
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• pp.167-175
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• 2003

본 연구에서는 규칙파를 적용한 수중방파제의 반사특성을 수리모형실험으로 조사하였다. 다양한 형상의 수중방파제에 의한 반사특성을 수리실험 및 수치적으로 검토하였으며, 실험에 사용된 수중방파제의 형상은 사각형, 삼각형, 사다리꼴 및 반원형이다. 수리모형실험 결과는 고유함수전개법을 이용하여 해석한 결과와 비교하였으며, 수리실험에 의한 반사계수가 해석에 의한 결과보다 약간 작게 나타났지만, 두 결과는 비교적 잘 일치하였다. 본 연구결과는 실제설계에 있어 수중방파제의 형상을 결정하는데 있어 유용한 자료가 될 수 있을 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제5권3호
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• pp.35-44
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• 2002

계류된 사각형 부유식 방파제의 파랑제어성능에 대한 해석적인 연구를 수행하였다. 고유함수 전개법을 사용하여 사자형 부유식 방파제의 운동특성과 투과율을 살펴보았다. 계류삭의 강성계수는 선형 탄성스프링으로 가정하였다. 고유함수전개법을 사용한 해석결과는 유한요소법을 사용한 수피계산결과와 전 주파수에 걸쳐 잘 일치함을 보여주었다. 사각형 부유식 방파제의 단면형상과 계류삭의 특성 능과 간은 중요한 선계변수들과 입사파의 파장을 바꿔가면서 파랑 제어성능을 살펴보았다. 그 결과 적절히 설계된 부유식 방파제는 효과적인 파랑제어구조물로 활용이 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.