• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.423-433
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• 2019

서남해에서 해상풍력구조물의 건설에 따른 해저지형변화를 예측하기 위하여, 조석, 조류, 부유사 그리고 해저질 등에 대한 현장조사를 수행하였고, 이들 자료를 수치실험에 활용될 수 있도록 하였다. 수치실험에서 표사량 산정은 관련 상수를 시행착오적으로 변화시켜 관측된 부유사농도에 대해 계산치의 오차가 적당할 때에 경험상수들을 결정하는 방법을 사용하였는데, 어떤 농도분포인자가 0.1 그리고 부유사 평형농도 공식의 비례상수가 0.05일 때, 관측치와 계산치가 합리적으로 유사하였다. 부유사농도에 관한 개경계조건은 관측된 부유사농도에 대해 남동측 경계점에서 11.0배, 남서측 경계점에서 0.5배, 서북측 경계점에서 1.0배, 북서측 경계점에서 1.0배 그리고 북동측 경계점에서 1.0배이었을 때, 개경계와 서로 인접한 계산영역 내의 수심변화 계산결과가 단속적이지 않고 매끄럽게 나타났다. 그리고 연간침식퇴적량은 해상풍력 구조물의 건설전후에 대하여 그 변화가 ± 1 cm 이상 발생하는 해역은 거의 나타나지 않았는데, 사용된 대격자 수치모형은 세굴과 같은 국지적 현상을 재현할 수 없고, 해상풍력 하부구조물이 직경 1 m 정도의 자켓타입의 투과식이어서 이들에 의하여 ± 2 cm/s 이상의 유의미한 유속변화역이 거의 나타나지 않았기 때문에, 해저지형변화가 미미한 것은 당연한 결과인 것으로 판단되었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권2호
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• pp.137-146
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• 2006

본 논문은 동해항 방파제를 대상으로 신뢰성 설계법을 비교하는 한 쌍의 논문의 두 번째 부분이다. 제 2부인 본 논문에서는 케이슨의 활동을 다룬다. 사석 마운드 위에 케이슨을 거치한 직립방파제의 파괴모드는 케이슨의 활동 및 전도, 그리고 사석 마운드 또는 지반의 파괴 등이 있는데, 그 중 케이슨의 활동에 의한 파괴가 가장 많이 발생한다. 케이슨 활동 파괴에 대한 기존의 결정론적 설계법은 저항이 하중보다 일정 배수(예를 들어 1.2배) 커야 한다는 안전율 개념으로 접근한다. 그러나 안전율의 개념으로는 구조물의 안정성을 정량적으로 평가할 수 없다. 한편 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 신뢰성 설계법은 구조물의 파괴확률을 산정함으로써 안정성에 대한 정량적인 평가를 가능케 한다. 신뢰성 설계법은 사용되는 확률적 개념의 정도에 따라 Level 1, 2 및 3의 세가지로 분류된다. 본 연구에서는 기존의 결정론적 방법으로 설계, 시공된 후 1987년 피해를 입었던 동해항 방파제의 케이슨 활동에 대하여 피해 전과 보강 후의 단면에 대해서 각각 신뢰성 해석을 수행하였다. 그 결과 피해 전 단면의 파괴확률은 허용파괴확률을 크게 초과하여 케이슨이 과소 설계되었음을 나타내는 반면, 보강 후 단면의 파괴확률은 허용파괴확률과 비슷한 값을 보임으로써 보강 후 안정한 구조물이 되었음을 나타냈다. 한편, 서로 다른 세 가지 신뢰성 설계법의 결과가 대체로 잘 일치하는 것을 보임으로써 각 방법을 이용한 해석 결과 사이에는 큰 차이가 없음을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.109-120
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• 2017

경사제 피복재를 예방적으로 유지관리할 수 있는 조건기반 할인비용모형을 제안하였다. 하중발생 사상을 이산시간 확률과정으로 고려하는 추계학적 누적 피해모형과 보수보강 비용에 대한 경제성 모형을 결합하여 수학적으로 유도하였다. 특히 본 논문에서 유도된 조건기반 유지관리의 할인비용모형은 시간에 따른 비용의 가치 뿐만 아니라 누적피해의 비선형성도 고려할 수 있다. 본 연구의 결과는 기존 모형들의 결과와 비교하여 만족스럽게 검증되었다. 또한 구조물의 중요도와 이자율 변화에 대한 민감도 분석도 수행하여, 구조물의 중요도가 높아질수록 예방적 보수보강의 최적시기는 빨라지나 이자율은 커질수록 반대의 경향이 나타난다는 것을 알았다. 한편 본 연구에서 유도된 추계학적 기대비용모형을 이용하여 여러 조건에 대하여 임의의 경사제 피복재 단면을 해석하였다. 표본경로기법을 적용하여 임의의 태풍 내습에 따른 경사제 피복재의 기대 누적피해수준을 예측하여 피해강도함수의 계수들을 추정할 수 있었다. 특히 하중발생 과정을 HPP(Homogeneous Poisson Process) 뿐만 아니라 DSPP(Doubly Stochastic Poisson Process)로도 해석하여 기대 누적피해수준에 미치는 하중발생의 불확실성에 대한 영향을 분석하여 하중발생사상을 이산시간 확률과정으로 고려해도 된다는 것을 확인하였다. 조건기반 할인비용모형의 해석 결과에 의하면 경사제 피복재의 설계조건에 따라 기대 누적피해수준의 거동특성이 크게 달라지고 이에 따라 예방적 보수보강을 수행하는 최적시기도 변한다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 파괴한계, 구조물의 중요도 그리고 이자율을 변화시키면서 예방적 유지관리를 가장 경제적으로 수행할 수 있는 최적시점과 피해규모를 결정할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.269-277
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• 2017

최근, 해변모래의 침식을 방지하기 위해 잠제를 설치하고 있다. 잠제설치는 모래 침식의 손실을 최소화하기 위해 만들어졌다. 이런 이유로, 잠제를 무분별하게 전국적으로 계획하여 건설하고 있다. 그러나 해안선 유지를 위해 설치된 잠제는 상당히 문제가 있는 방법이다. 고가의 건설비, 해양공간이용, 해수수질, 해안선 변화 등의 단점도 있다. 특히, 해양 레저를 즐기는 이용자들은 해상공간이 단절되기 때문에 이를 좋아하지 않는다. 광안리와 같은 해수욕장은 인위적으로 양빈모래를 공급하여 해수욕장을 유지하는 곳이다. 연성공법이란 양빈모래의 유실방지를 위해 수중에 잠재를 대신하여 유동성 재질로 폭 넓은 연성구조물을 설치하는 공법을 말한다. 본 연구는 해변 침식을 완화할 수 있는 연성공법의 일환으로 cell group을 설치하였다. 즉, 양빈모래의 유실을 막기 위해 잠제 대신에 cell group을 사용하여 사빈침식의 정도를 완화 할 수 있는 공법을 적용한 것이다. 2차원 고정상 실험에서 cell group의 설치로 인한 파고감소효과 및 저반사율을 제시하였고, 이동상 수리모형실험에서, cell group 설치로 인한 양빈모래의 포착률과 양빈 모래의 침식방지율을 제안하였다. 따라서 수리모형실험의 결과에 의하면 침식해안의 사빈에 cell group을 설치하면 파고감소효과, 저반사율과, 양빈사의 침식방지율, 양빈사의 높은 포착률에 의해 양빈사의 유출이 방지되어 안정된 해안을 유지할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.315-325
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트 부유체 건설에 사용하기 위한 구조용 경량 콘크리트의 최적 배합비를 도출하기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 경량콘크리트에 요구되는 설계압축강도 및 단위중량은 동적안정성 해석 및 기존에 건설된 부유식 구조물의 조사결과를 바탕으로 60 MPa, $1,800kg/m^3$로 각각 설정하였으며 슬럼프를 측정하여 워커빌리티를 조사하였다. 실험을 위해 대표적 인공경량골재인 expanded slate, expanded clay, expanded shale을 사용하여 설계조건을 만족할 때까지 콘크리트를 반복 타설하여 최적 배합비를 도출하였다. 콘크리트의 배합에 대하여 NT Build 492, ASTM C 1202와 같은 염소이온 침투 저항성 실험을 실시하였으며 결과분석을 통해 경량콘크리트의 내구성에 미치는 실리카흄과 고로 슬래그 미분말의 영향을 조사하였다. 실험결과, 실리카흄을 시멘트대비 10%로 치환하고 expanded slate 또는 expanded clay를 사용하여 제작한 경량콘크리트가 모든 조건을 만족하였다. 마지막으로 구조용 경량골재의 선정, 경량콘크리트의 제작 및 시공시에 유의할 점에 대하여 설명하였다.

• 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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• 제23권1호
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• pp.79-92
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• 2011

본 연구에서는 투과성구조물에서 우수한 파랑제어기능을 발휘하는 것으로 잘 알려져 있는 슬리트케이슨제 중에 기본형인 연직벽형 횡슬리트케이슨제가 불투과성지반 및 투과성지반상에 설치된 조건하에 구조물에 작용하는 단주기파랑 및 지진해일파에 의한 파압의 특성을 논의한다. 투과성지반의 해석에서는 공극율을 편의상 0.4로 가정하여 2차원 및 3차원수치해석을 수행하고, 불투과성의 경우와 그의 차이를 비교 검토한다. 이 때, 입사파랑의 조건으로는 설계파랑으로 일반적으로 고려되는 단주기파랑과 그의 진폭과 동일한 크기로 내습하는 지진해일파(고립파 혹은 단파)를 고려하며, 슬리트케이슨제의 전면유공부 및 유수실 내부의 불투과벽체에 작용하는 파압을 대상으로 한다. 해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 하나의 지배방정식으로 해석하는 이상류(二相流) 모델에 기초한 2차원 및 3차원수치파동수로를 각각 적용한다. 얻어진 수치해석결과에 의하면, 슬리트케이슨제의 전면유공부에서는 단주기 파랑에 비해 지진해일파의 작용파압이 약 3~5배 높은 값을 나타내고, 유수실 내부벽에서는 약 2~4배 높은 값을 각각 나타낸다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권1호
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• pp.69-83
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• 2006

본 연구에서는 경사식 호안에서 발생하는 월파 현상에 대한 Level 3 신뢰성 해석을 수행하여, 처오름 높이와 평균월파량을 바탕으로 월파 현상을 분석하였다. Level 3 방법의 Monte-Carlo 추출법으로 모의하면서, 월파에 영향을 미치는 여러 변수들의 불확실성을 고려하였다. 파별분석법으로 개별파의 처오름 높이를 계산하여 월파확률을 산정하고, 평균월파량은 유의파고로부터 직접 계산하였다. 또한 개별파의 월파부피에 대한 통계적 가정을 바탕으로 월파확률과 평균월파량으로부터 최대월파부피를 산정하였다. 한편 파향의 변동성과 수심, 구조물의 경사각을 변화시키면서 월파 현상에 미치는 영향을 분석하였다. 파향의 변동성을 고려하거나 쇄파대 안쪽으로 들어올수록 굴절의 영향으로 평균월파량과 월파획률 그리고 최대월파부피가 줄어들었으며 호안의 마루높이도 낮게 결정되었다. 그리고 수심이나 방향분산계수가 다른 두 지점의 기대평균월파량이 같게 나타날지라도, 같은 수심에 비해 수심이 얕은 쇄파대 내에서는 기대월파확률은 크고 기대최대월파부피는 작게 나타난다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.258-265
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• 2015

지난 20년 동안 해양구조물과 선박 등에 예상치 못한 피해를 주는 freak waves에 대한 연구자들의 관심이 증가하고 있다. 다양한 연구결과에도 불구하고 아직 freak waves의 발생원인, 발생 메커니즘, 발생확률 등에 대한 상반된 결과로 인해 합의된 결과가 도출되지 못하고 있다. 본 논문에서는 동해항 전면 해상에서 측정된 파랑자료를 분석하여 freak waves에 대한 발생확률을 추정하였다. 유의파고 2.5 m 보다 크고 $H_m/H_S{\geq}2$인 freak waves 3개를 발견하였다. Freak waves의 발생확률은 극치파고분포함수를 사용하여 추정하기 적절하며, Mori, Rayleigh, 그리고 Ahn의 극치파고분포함수는 freak wave의 발생확률을 각각 약 O($10^{-1}$), O($10^{-2}$), 그리고 O($10^{-3}$) 정도로 추정하였다. 본 논문에서 분석된 파랑자료의 freak waves의 발생확률은 O($10^{-2}$)와 O($10^{-3}$) 사이에 위치하였다. 즉, Rayleigh와 Ahn의 극치파고분포함수에 의해 예측된 발생확률의 중간에 위치하였다. 현재 Rayleigh와 Ahn의 극치파고분포함수 중에 어떤 분포함수가 정확한지에 대한 판단은 좀 더 다양한 해역에서의 freak waves의 발생확률에 대한 분석이 필요하다고 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.246-257
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• 2015

피해 자료의 부족에 따른 불확실성 뿐만 아니라 시간의 진행에 따른 불확실성을 고려하기 위하여 추계학적 확률과정을 이용하여 시간에 따른 구조물의 피해 경로를 정량적으로 추적하였다. 누적피해도와 내구년수의 분포함수를 시간의 함수로 산정하여 추계학적 확률과정을 적용할 때 주의해야 하는 중요한 특성들을 제시하였다. 특히, 본 연구에서는 추계학적 확률과정을 경사제 피복재에 적용하여 시간에 따른 누적 피해도를 추적할 수 있는 방법을 제안하였다. 확률과정의 매개변수들을 추정하기 위하여 개발된 표본경로기법을 이용하여 경사제 피복재의 시간에 따른 누적 피해도가 포화거동을 따른다는 사실이 확인되었다. 또한 누적 피해도 산정시 중요한 역할을 하는 멱함수의 지수를 정량적으로 산정하여 경사제 피복재의 누적 피해도를 시간에 따라 추적하는 것이 가능했다. 마지막으로 한계수준을 다양하게 변화시키면서 파괴확률의 거동특성을 해석하였다.