• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.41 no.6
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• pp.663-673
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• 2021

Normally, allowable mean overtopping discharge is used as a design parameter for coastal structures. The crest elevation of a structure must ensure wave overtopping discharge within acceptable limits for structural safety and the safety of pedestrians, vehicles, operations, and so on. Some researchers have alternatively proposed using the maximum individual wave overtopping volumes as design criteria during a design storm, since these can provide a better design measure than the mean overtopping rate. This study contributes to the knowledge on maximum individual overtopping volumes in Rayleigh-distributed wave conditions. Two-dimensional physical model tests on typical rubble mound structure geometries were performed, and the new measurement method for individual overtopping was adopted. An empirical formula was proposed to predict the maximum individual overtopping volumes based on the mean overtopping rate, and the reduction effects by the armor crest width on the mean wave overtopping discharge were assessed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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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.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.35 no.3
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• pp.49-56
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• 2023

The allowable mean overtopping discharge is used as a design parameter for coastal structures. The crest elevation of coastal structures should ensure the wave overtopping discharge within acceptable limits for structural safety and the safety of pedestrians, vehicles, operations, and so on. In this study, two-dimensional physical model tests on typical rubble-mound structure geometries were performed and the the mean wave overtopping discharges under various water depth and wave conditions were measrued. The various test conditions were applied to the tests with the change of the wave steepness, relative freeboard and relative wave height. An empirical formula from the experimental data was proposed to predict the mean wave overtopping volumes.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.233-233
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• 2022

최근 기후변화로 인해 집중호우 및 돌발홍수의 증가로 침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 마찬가지로 해안지역의 피해 또한 증가하고 있으나, 해안지역의 특성을 고려한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서 해안지역의 특성을 고려해 폭풍해일로 인한 월파뿐만 아니라 강우도 고려하여 해안지역의 범람 양상을 확인하고자 하였다. 본 연구에서는 국내 해안지역에 대한 빈도별 폭풍해일과 강우로인한 범람 모의를 진행하였다. 우선, 수치해석 모형의 경계조건을 산정하기 위해 EurOtop(2018)의 경험식을 이용하여 월파량을 산정하였다. EurOtop의 월파량 산정 시 암석 옹벽이 아닌 콘크리트 옹벽으로된 경사식 단면으로 고려하여 계산하였고 산책로와 벽까지 고려하여 계산하였다. 경험식 계산을 위해 매개변수(유의파고, 여유고, 구조물의 조도계수, 구조물의 기울기 및 경사 등)를 조정하여 계산하였다. 이 중, 계산에 사용된 유의파고는 시나리오별 강우에 대해 SWAN(Simulating WAves Nearshore)으로 계산된 값을 활용하였고, 해안선을 두 부분으로 나누어 해안지역 각 지점별 파고값의 평균을 사용해 월파량 계산을 진행했다. 이때, 파고의 종류로 5% 확률의 파고, 평균 파고, 중앙값 파고, 95% 확률의 파고로 분류해 월파량 계산을 진행했고, 그 중, 평균 파고를 이용해 계산한 월파량을 수치해석 모델의 입력자료로 활용하였다. 시나리오별로 계산된 월파량만을 이용해 2차원 침수모형인 FLO-2D의 경계조건 입력값으로 사용하여 침수 양상을 표출하기 위해 Mapper와 ArcGIS를 이용하여 침수와 범람 양상을 확인하였다. 또, 다른 조건으로 시나리오별 계산된 월파량, 연구유역 해안 반대편에 위치한 산으로부터 유입되는 물의 양 그리고 해안지역 전체에 내리는 강우를 입력자료로 사용해 모의를 진행한 후 Mapper와 ArcGIS로 표출하여 침수 및 범람 양상을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1459-1463
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• 2004

최근 빈번하게 발생하는 기상이변현상의 하나로 발생한 제14호 태풍 "매미"는 한반도 남부지방을 통과하면서 강풍과 해일을 동반하여 해안에서는 해일이 발생하여 평균해수면의 상승과 파의 쳐올림(run up)에 의한 월파량(wave overtopping volume)으로 예상치 못한 침수피해가 속출하였다. 태풍으로 인한 주된 피해로써 특히, 침수피해는 이상고조로 인해 평균수위 상승이 만조와 겹침으로써 기존의 호안, 제방 등의 천단고를 넘어서 파의 쳐올림에 의한 월파량으로 호안 배후지의 침수피해가 발생하게 된다. 이러한 월파현상에서 월파량이 축척되면서 배후지에 축척된 수량에 의해 침수피해가 발생되는 근본적인 원인은 파의 쳐올림의 높이에 비해 호안의 제방 높이가 상대적으로 낮다는 데 있다. 우리나라 매립지의 지반고는 과거에 설계 시공한 인근 매립지의 지반고와 동일한 높이로 하고 있는 데 이러한 개념은 인근 지대와 동일조건을 부여하여 배후지에서 발생할 수 있는 여러 가지 문제점을 해결할 수 있는 장점이 많지만, 이건 설계방범은 해안공학적인 측면이 강조되어 설계되었다기보다 사회 경제적 측면을 강조하여 설계되어 왔기 때문에 이번과 같은 태풍에 대한 방재대책이 될 수 없었던 것이다. 따라서 원만한 방재대책이 수립되기 위해서는 과거의 설계방법을 탈피하여 현지조건을 정확하게 조사한 후 이를 근거로 하는 설계가 요구된다. 본 연구는 해안공학적 측면에 중점을 두고 수행하였다. 첫째로, 태풍 제14호 "매미"의 현황을 파악하여 조석현황과 이상고조, 파고추정의 범위를 결정한다. 또, 부산지방의 피해현장을 조사하여 피해의 유사성을 밝힌다. 둘째로, 송도 매립지 호안 전면에서의 월파현상과 월파량을 검토한다. 셋째로, 대체블록에 대해 간략 계산을 통해 유동성을 검토하였다. 이와 같은 연구과정을 통해 태풍이 내습했을 때 호안 배후지내의 월파량 철상을 2차원 수리모형실험을 통해 재현시켜 검토하고, 월파량을 평가기준으로 축척모형을 해안수리학적인 측면에서 검증하였다. 본 2차원 수리모형실험에서 재현시킨 월파량이 현실적으로 어느 정도의 월파량이 되는지는 계산에 의한 방법으로만 추정할 수 있으며, 여기서는 2차원 수리모형실험을 실시했던 자료를 이용하여 현재까지 알려진 방법으로 몇 가지 경우 즉, 현실적으로 일어날 가능성이 있는 최악의 경우에 대해 계산한 겉과, 동일조건에서 축척이 적을수록 추정 월파량이 많음을 알 수 있었다. 이것은 태풍이 내습하여 현실적으로 발생했던 월파량이 더욱 많았음을 유추할 수 있다. 또한, 태풍과 같은 자연재해, 특히 월파량에 대해 취약한 구조를 가진 호안의 경우 여러 가지 대안 중 인공쇄파대(artifical reef)와 같은 완충지대를 갖는 호안을 축조함으로써 월파량을 감소시키는 대안으로 제시하고자 한다. 본 연구 수행을 통해 태풍 내습시 발생 가능한 자연재해에 대한 사전 방지를 목적으로 태풍피해의 원인을 제시하고 이를 해결하여 현재의 방재대책이 항구적인 방재대책으로 전환될 수 있는 방안 마련의 기초 자료로 활용되기를 기대한다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.18 no.1
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• pp.69-83
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• 2006

A Level 3 reliability analysis has been performed for wave run-up and overtopping on a sloping seawall. A Monte-Carlo simulation was performed considering the uncertainties of various variables affecting the wave overtopping event. The wave overtopping probability was evaluated from the individual wave run-up by using the wave-by-wave method, while the mean overtopping rate was calculated directly from the significant wave height. Using the calculated overtopping probability and mean overtopping rate, the maximum overtopping volume was also calculated on the assumption of two-parameter Weibull distribution of individual wave overtopping volume. In addition, by changing wave directions, depths, and structure slopes, their effects on wave overtopping were analyzed. It was found that, when the variability of wave directions is considered or the water depth decreases toward shore, wave height become smaller due to wave refraction, which yields smaller mean overtopping rate, overtopping probability and maximum overtopping volume. For the same mean overtopping rate, the expected overtopping probability increases and the expected maximum overtopping volume decreases as approaching toward shore inside surfzone.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.23 no.2
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• pp.154-162
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• 2011

A reliability analysis model is developed for evaluating the crest freeboard of vertical breakwaters based on the concepts of maximum overtopping volume of individual wave. A reliability function is formulated by defining the margin of admissible overtopping volume and maximum overtopping volume that is depend on the number of overtopping waves, dimensionless crest freeboard, and mean overtopping discharge. In addition, Level III MCS technique is straightforwardly suggested by which the related empirical parameters to reliability function can be considered to be random variables with the wide range of different uncertainties. It can be possible to calculate the probabilities of failure according to the relative crest freeboard with the variations of the incident wave directions, the structural types of vertical breakwaters, and admissible overtopping volumes in conditions of the long and short crested-waves.

• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2006.11a
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• pp.373-376
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• 2006

In general, a method for generating irregular wave by combination of component waves obtained from linear wave theory is widely used. In these method, however, mean water surface elevation is rising from time to time because of nonlinear effect of wave. In this study, for the rising problem of mean water surface elevation and stabilization of calculation from time to time, mass transport velocity for horizontal velocity at wave source position is considered. The rising problem of mean water surface elevation is checked by comparing calculated wave profile from numerical technique proposed in this study with target wave profile at wave source position in numerical wave tank by using CADMAS-SURF code. And, by generating irregular wave, the validity of wave overtopping rate estimated from this numerical analysis is discussed by comparing computed results with measured results in hydraulic model experiments for vertical seawall located on a sloping sea bottom. As a results, the computations are validated against the previously experimental results by hydraulic model test and numerical results of this study and a good agreement is observed. Therefore, numerical technique of this study is a powerful tool for estimating wave overtopping rate over the crest of coastal structure.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.45 no.6
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• pp.325-332
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• 2021

As commercial and residential areas are actively developed around the coastal area with excellent scenery, installing coastal structures such as seawalls and breakwaters is continuously increasing to secure safe coastal regions. Additionally, the increase in the intensity of natural disasters due to climate change may cause higher incident waves than in the past, which may further aggravate the damage caused by wave overtopping. In this study, compared to the existing vertical seawall, we investigated the effect of wave overtopping reduction of a recurved seawall, which actively reflects the incoming waves, through the hydraulic model test. As a result of the hydraulic model experiment, it was confirmed that there was an effect of up to 92.4% of wave overtopping reduction in average compared to the vertical seawall and structures covered with armor blocks.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.34 no.6
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• pp.290-302
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• 2022

In this study, it was examined for the reduction of wave overtopping and water level fluctuation in front of the revetment when applying a reinforcement method to revetment where wave overtopping occurs. As a result of the study, in the case of the cross-sectional experiment. more than 70% of the wave overtopping reduction effect depending on the reinforcement conditions was occurred, and it was analyzed that the result increases by about four times or more in the comparison with the 3d test. The average water level in front of the revetment was lowered when a low crest structure was not installed. and there was a tendency to rise under the condition of low crest structures installed. In the comparison with the wave basin test, there was a difference of about 0.5 to 0.6 times when a low crest structure was not installed, and it was increased by 5.5 times after low crest structures were installed.