• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제29권6호
• /
• pp.286-304
• /
• 2017

본 연구에서는 어항 등과 같은 소규모 항에서 적용 가능한 격자블록결속에 의한 신형식의 원형유공케이슨을 제안하고, 이러한 방파제의 수리특성을 수치적으로 검토하였다. 본 연구에서 적용한 수치해석 코드는 최근들어 다양한 분야에서 공학적 문제해결을 위해 그 사용예가 급증하고 있는 공중사용허가서(오픈소스 기반) 라이선스 기반의 OpenFOAM(Open Field Operation and Manipulation)에 조파모듈, 투과층 해석모듈, 및 반사파 제어기능 등을 추가한 OLAFOAM을 적용하였다. 본 연구는 먼저, 1) 규칙파 하 3차원슬리트케이슨 방파제에서 파의 파압변동에 대해 기존의 실험 결과와 비교 검토하고, 2) 불규칙파를 조파하여 목표한 파의 재현과 주파수스펙트럼을 비교 검토하여 OLAFOAM의 타당성을 검증하였다. 이로부터 슬리트케이슨과 유사한 원형유공케이슨이 설치된 일정수심의 3차원수치파동수조에 불규칙파를 조파하여 유수실 폭과 유의파고 및 유의주기의 변화에 따른 원형유공케이슨 방파제에서 월파량, 반사율, 파압분포 및 그들의 상호연관성을 면밀히 검토 분석하였다. 이로부터 파압분포는 불투과연직벽체에 대한 Goda 식의 결과보다 매우 작은 결과를 나타내었으며, 반사율은 기존의 슬리트케이슨에서 반사율의 변동범위 내에 존재하는 것을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제32권1호
• /
• pp.11-16
• /
• 2020

인터로킹 케이슨에 의한 장대화된 방파제의 회전 안정성에 대해서 연구하였다. 무한 방파제에 경사지게 입사하는 선형파에 대한 해석해를 이용하여 방파제 기준선 방향으로의 파압 위상차 효과를 고려하였으며, 설계파의 비선형 특성을 고려하기 위하여 설계 기준 Goda 파압식을 차용하였다. 방파제의 회전 안전율을 케이슨 자중에 의한 회전 마찰저항모멘트와 수평 및 수직 파력에 의한 작용 회전모멘트의 비로 정의하고 최소 안전율을 보이는 회전 중심점 위치와 최소 안전율에 대한 해석해를 제시하였다. 규칙파, 불규칙파 및 다방향 불규칙파 등 현행 항만구조물 설계에 사용되고 있는 모든 설계파 조건에 대해서 적용 가능하도록 각 조건에 대한 평가식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권5B호
• /
• pp.563-572
• /
• 2006

현재 해안구조물의 설계시에는 현지관측을 토대로 한 Goda식(Goda, 1974)과 같은 경험식이나 2차원적인 수리수치모형실험을 통한 파력값을 많이 사용하고 있다. 하지만, 이러한 2차원 해석결과들은 실해역에 설치된 구조물의 평면배치형상에 따라 변화하는 작용파력의 3차원 구조를 재현하기에는 무리가 있는 듯 하다. 특히, 혼성방파제와 같은 대형구조물의 항외측과 항내측에서 위상차가 발생하는 경우에는 구조물의 단면별로 파력이 각기 다르게 작용할 것으로 판단된다. 본 연구에서는, 해안구조물에 작용하는 파력의 3차원구조를 명확히 하기 위하여, 투과성구조물 및 쇄파현상에도 적용이 가능한 기존의 수치해석기법(Hur and Mizutani, 2003)에 Large Eddy Simulation(LES)기법을 도입한 새로운 3차원 수치해석기법을 제안하였으며, 이 기법을 이용하여 얻어진 잠제상 구조물에서의 작용파력 계산치를 기존의 수리모형실험치와 비교한 결과, 좋은 일치성을 확인하였다. 또한, 대형해안구조물 중 혼성방파제를 본 연구의 대상구조물로하여, 사석마운드로의 투과 및 개구부로의 회절의 영향으로 인해 발생하는 위상차를 고려한 3차원 파력구조에 관해 논의하였으며, 2차원 해석으로는 규명할 수 없었던 3차원적인 동적 파력특성을 파악할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제34권3호
• /
• pp.13-27
• /
• 2018

사석경사식 방파제의 안정성에 있어 파랑에 의한 사석마운드내의 침투흐름의 영향이 연구되었다. 침투흐름은 일반적으로 태풍시 방파제 주변 수위차에 의해 발생된다. 기존 사석마운드의 안정해석법은 정적해석으로 활동면 상의자중(콘크리트블록, 사석, 필터, 보호층)에 의한 수직력과 콘크리트 블록에 작용하는 파압에 의한 수평력(Goda 식으로 산정)의 힘의 평형조건으로 결정된다. 그러나 이 정적방법은 사석마운드 내의 파랑에 의한 침투흐름을 고려할 수 없다. 이런 침투흐름은 사석마운드의 안정성을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 침투 작용시 사석경사식 방파제의 안정성에 대해 CFD 프로그램(OpenFOAM)과 한계평형해석법(GeoStudio)을 이용하여 검토하였다. 수치해석결과 침투로 인해 사석경사식 방파제의 안정성이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 수치해석 결과는 사석마운드의 안정성이 시간에 따라 변하는 것을 보여주었다. 특히 파가 방파제를 월류하고 침투류에 의해 상치콘크리트 측면과 하부에 강한 양압력과 사석마운드 내부에 간극수압이 크게 발생하는 시점에 가장 불안정 상태를 보이는 것으로 나타났다. 따라서 동적 파랑에 의한 침투류의 영향을 고려한 동적해석도 정적해석과 함께 검토할 필요가 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제32권5호
• /
• pp.331-339
• /
• 2020

본 연구에서는 케이슨 방파제 바닥판 단부 지지력 저감방안에 대해서 고찰하였다. 단부 지지력에 영향을 미치는 핵심변수로 설치수심, 마루높이, 설계파고 및 주기, 방파제 상부구조의 무게중심 위치 등을 선정하여, 이 핵심변수의 변화에 따라 단부 지지력이 어떻게 변하는지를 해석적으로 살펴보았다. 설계파력은 설계기준에서 제시하고 있는 파력식을 적용하여 산정하였으며, 설계파력에 대해 활동과 전도에 대해 안전율 1.2를 갖도록 상부구조 안정중량과 케이슨 최소 폭을 결정하여 적용하였다. 해석결과, 단부 지지력은 수심 증가에 따라 빠르게 증가하여, 일정 수심 이상(해석조건 내에서는 20 m)이 되면 허용지반지지력을 상회할 수 있고, 마루높이가 증가하면 단부 지지력이 완만히 선형적으로 증가하지만, 파고와 주기의 증가에 따라서는 감소함을 확인하였다. 또한, 이러한 단부 지지력은 상부구조 무게중심을 외해측으로 이동시켜 상당 수준 완화(해석조건 내에서는 케이슨 폭의 5% 이동시키면 20% 이상 저감 가능)시킬 수 있음을 확인하였다. 이번 해석결과와 최근에 수행된 연구결과에 기초하여 설계 시 사용할 수 있는 단부 지지력 저감방안을 제시하고 그 적용성을 평가하였다.

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