• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.95-105
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• 2020

본 연구에서는 CADMAS-SURF 모형을 사용하여 케이슨 직립제의 상부에 패러핏의 설치 위치에 따라서 규칙파에 의한 파압과 파력의 특성을 분석하였고, 파력결과를 사용하여 방파제 및 지반 안정성 평가를 수행하였다. 수치해석결과, 후부 패러핏을 채택하면 전면 최대 파압 및 파력을 저감시킬 수 있으며, 패러핏에 작용하는 최대 파압은 전면에 있는 경우에 비하여 다소 증가하나 전면 최대 파압과의 위상차에 의해 방파제의 안정성에는 거의 영향을 미치지 못함을 확인하였다. 그리고 Yamamoto et al.(2013)이 후부 패러핏의 문제점으로 지적한 바 있는 충격파압은 발생하지 않았다. 활동, 전도에 대한 안정성 검토 결과, 후부 패러핏 구조를 채택하면 항외측에 패러핏을 설치한 경우에 비하여 13% 적은 자중으로도 목표 안전율인 1.2를 확보할 수 있는 것으로 평가되었다. 이때 최대 지반지지력도 30% 감소되는 것으로 확인되어 후부 패러핏 구조의 실제 현장에서의 적용성이 높은 것으로 평가되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.168-178
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• 2021

방파제 형식에 따른 반사율 변화가 해저지형에 미치는 영향을 살펴보기 위한 수치 모의를 수행하였다. 수치 모형은 OpenFoam 기반 tool box인 OlaFlow와 물리기반 지형모형[SeoulFoam]으로 구성하였으며, 이 과정에서 침·퇴적으로 인해 변형을 겪는 해저지형과 내습하는 파랑 간의 상호작용은 Dynamic Mesh를 활용하여 기술하였다. 다양한 반사 특성을 보이는 사석 경사제, 직립제, 곡면 슬릿 케이슨 방파제는 서로 다른 정상파를 결과하였으며, 이는 해저지형에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 저면 유속이 상대적으로 큰 정상파 마디[node]에서 연행된 모래가 경계층 drift에 의해 배[antinode]로 이송된다는 Nielsen(1993)의 연구 결과와도 일치한다. 이렇게 재배치되는 모래로 정상파의 배[antinode]에는 sand wave의 마루, 마디[antinode] 인근에는 sand wave의 곡이 형성되었으며, sand wave 진폭은 반사계수가 우월한 곡면 슬릿 케이슨에서 가장 크게 관측되었다. 이러한 현상은 반사계수가 큰 경우 마디에서의 저면 유속 증가로 상대적으로 많은 모래가 연행되어 발생하는 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.295-303
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• 2015

관성항과 비선형 항력항을 포함한 직립 슬릿벽에 의한 파의 산란을 고유함수전개법을 사용하여 해석하였다. 슬릿벽에서의 에너지 손실효과를 나타내는 비선형 항력항을 등가 선형화기법으로 선형화시켰다. Yoon et al.(2006)과 Huang(2007)이 제안한 실험식을 통하여 구한 항력계수를 적용한 해석결과는 Kwon et al.(2014)과 Zhu and Chwang(2001)의 수리모형 실험결과와 비교하였고, 서로 잘 일치함을 확인하였다. 개발된 해석모델을 이용하여 슬릿벽의 주요 설계변수들인 공극률, 잠긴 깊이, 슬릿 형상, 파랑특성 등을 바꿔가면서 슬릿벽에서의 에너지 손실효과를 평가하였다. 잠긴 깊이에 따라 다소 차이는 있지만 공극률이 0.1보다 작은 값에서 슬릿벽에서의 에너지 손실률이 가장 크게 일어났다. 현재의 해석해는 슬릿벽 방파제에 의한 소파효율을 예측하는데 유용하게 이용될 것이다.

• 한국항해항만학회지
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• 제45권6호
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• pp.325-332
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• 2021

경관이 우수한 연안을 중심으로 상업 및 거주지역이 활발하게 개발됨에 따라 연안역의 안전한 공간을 확보하기 위해 안벽 및 방파제와 같은 연안구조물의 설치가 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 기후변화에 따른 자연재해의 강도 증가는 과거에 비해 높은 내습파랑을 발생시켜 월파에 의한 피해를 더욱 가중시킬 수 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통해 기존의 직립식 안벽구조물에 비해 능동적으로 내습하는 파랑을 반사시키는 반파형 안벽구조물의 월파저감효과를 검토하였다. 수리모형 실험결과, 기존의 직립제 및 구조물전면에 소파블록으로 피복된 구조물에 비해 평균 월파량의 경우 최대 92.4% 정도의 월파량 감소효과가 있는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.716-716
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• 2012

최근 항만구조물을 설계함에 있어 대수심 및 고파랑 지역에 설치되는 외곽시설의 상당수는 직립식 케이슨 혼성제 단면을 채택하고 있다. 이는 상대적으로 수심이 깊고, 설계파와 같은 외력 조건이 크기 때문에 경사제에 비하여 경제성 및 시공성이 유리하기 때문으로 판단된다. 그렇지만 아직까지 소규모 항만 및 어항시설에 있어 경사제를 채택하고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 경사식 구조물을 설계함에 있어 월파에 의한 방파제 배후 경사면에 피복된 피복재의 안정성을 검토하며, 실험사례를 통하여 최적 설계안 및 설계방향을 제시하고자 한다. 경사식 구조물 배후 사면 피복재의 안정 중량에 대해서는 우리나라의 항만 구조물의 설계기준(항만 및 어항설계기준, 2005) 뿐만 아니라 국외의 설계기준(CEM, Coastal engineering manual, 2005 등)에서도 아직까지 설계법을 제시하고 있지 않고 있다. 본 연구에서 수행한 단면 수리모형실험에서는 1/50의 실험축척을 적용하여 대상 외곽 구조물에 대하여 수리특성과 안정성을 검토하였다. 특히 경사제 배후의 안정성 확보를 위하려 동일 구간에 대하여 설계파 조건 등을 중심으로 총 9개의 실험안을 설정하여 안정성을 검토하였다. 아래 그림은 이중 초기 설계안과 최종적으로 제안된 제시안에 대한 완성모형, 실험장면 및 결과이다. 일반적으로 접안시설과 외곽시설이 어느 정도 이격되어 있어 적정량의 월파를 허용할 수 있는 경우 상치콘크리트의 형상 및 마루높이을 변경하여 월파의 낙하 및 도달거리를 배후면의 안정성을 확보할 수 있을 정도로 유도함으로써 안정적인 구조물 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.304-304
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• 2020

항만구조물의 방파제 또는 방파호안의 마루높이는 배후지역의 활용도에 따라 내습파의 월파로 인한 전달파 또는 월파량에 의해 결정되기 때문에 월파량산정은 항만구조물을 설계함에 있어서 주요한 설계인자이다. 그동안 국내에서는 항만구조물 설계시 주로 외국의 기준이나 기법을 활용하고 있는 실정이다. 국내 항만설계기준에서는 Goda도표를 이용하여 직립제 및 방파호안에 대한 월파량 산정방법을 제시하고 있으나, 도표축이 log로 되어 있어 내삽 또는 외삽시 사용자에 따라 월파량 차이가 발생할 수 있다. 국내의 해역특성 및 최근 설계동향을 반영한 월파량 산정식의 개발이 필요하고, 동일조건에 대한 동일한 월파량 산정결과가 도출될 수 있어야 한다. 최근의 대표 연구성과인 EurOtop(2007)과 같이 지수함수의 형태로 월파량 산정식을 제시하고자 한다. 경사식구조물의 평균월파량 산정식 도출을 위해 적용한 구조물 위치에서의 수심(d_t)은 0.40m, 0.55m, 0.70m 이다. 적용수심을 서로 다르게 한 것은 기존의 대부분의 연구에서 적용하지 않았던 구조물 위치에서의 쇄파조건을 고려하기 위한 것이다. 실험파는 Bretschneider-Mitsuyasu 주파수 스펙트럼을 사용한 불규칙파를 적용하였다. 본 연구에서는 주 피복재로 TTP를 대상으로 하였고, 주기 및 파고를 다양한 조건에서 수리실험을 수행하였다. 본 연구의 실험결과는 월파량 계측을 통해 분석된 평균 월파량을 적절한 산정식으로 나타내기 위해 EurOtop(2007)의 기존 월파량 산정식 형태에 대입하여 비교하여 분석하였다. 따라서, 본 논문은 월파량 산정식 제시를 통해 보다 합리적인 항만구조물의 마루높이 산정이 가능하게 하고, 또한 월파량 산정과 관련된 실험자료 구축을 통해 신뢰성해석 자료 및 수치모형의 검증 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.547-558
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• 2008

최근 폭증하는 해상물동량으로 인해 선박은 날로 대형화되며 현재 우리나라에서는 이러한 추이에 대응하기 위해 초대형 항만건설이 서둘러 진행되고 있으며 그 중 일부는 이미 부분적으로 완성되어 운영 중이거나 계속적인 확장이 예정되어있다. 초대형 항만의 경우 항 정온도 확보를 위해 대형 직립형 방파제가 수반되기 마련이나 비교적 높은 반사율로 인해 장주기의 파랑에 취약한 구조적 문제를 지닌다. 장주기 파랑의 효과적 제어를 위해 본 고에서는 아치형 curtain wall과 유수실로 구성된 된 장파 제어체 -Eco-breaker 2- 가 제시되며 Eco-breaker 2의 수리특성을 수치적으로 규명하였다. 수치모형은 가장 강건한 파랑모형인 Navier-Stokes Eq.과 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics), LES(Large Eddy Simulation) 기법에 기초하여 구성하였다. 수치모형의 검증을 위한 수리모형실험도 병행하였다. 수치모의 결과 Eco-breaker 2는 유수실 내부에 생성되어 아치형 curtain wall 전면 수역과 유수실을 주기적으로 넘나드는 대규모 구조적 와로 장파를 효과적으로 제어할 수 있었다. 또한 대규모 구조적 와의 생성 영역과 세기는 내습하는 파랑의 주기에 종속하며 유수실 체류시간이 입사파 주기의 반을 하회하는 경우 반사계수는 최대 0.18까지 낮아진다. 이러한 결과는 Eco-breaker 2가 환경친화적 항의 개발에 적극적으로 활용될 수 있음을 시사하는 것으로 이를 위해 그 구체적 제원도 함께 제시하였다.