고립파(지진해일) 작용하의 파랑 및 흐름특성과 파랑제어

Abstract

본 연구는 일렬수중방파제보다 적은 소요재료량으로 구성된 보다 경제적인 이열수중방파제를 이용하여 고립파(지진해일)의 파랑제어기능을 검토한다. 먼저, 고립파와 투과성의 수중방파제간의 상호간섭을 검토하기 위하여 Navier-Stokes 방정식에 기초한 수치모델이 제안되었다. 그리고, 계산영역내에서는 입사파로 주어지는 고립파를 조파하기 위한 수치조파기가 설치되었다. 본 수치모델의 타당성을 검토하기 위하여 일정수심역을 진행하는 고립파를 대상으로 본 연구의 계산결과를 이론치와 비교하였으며, 본 연구의 결과는 이론치를 잘 재현하고 있는 것을 알 수 있었다. 그리고, 수중방파제에 의한 고립파의 파랑변형에 대한 기존의 연구결과와 본 연구의 계산결과를 검토함으로써 본 연구의 타당성이 확인되었다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 고립파와 수중방파제간의 상호간섭을 수중방파제의 천단폭 b, 높이 ho 및 배치간격 l의 변화를 파라미터로 하여 살펴보았다. 수중방파제 주변의 흐름장은 유체입자의 속도벡터와 와동현상으로부터 검토되었으며, 더불어 수중방파제에 의한 고립파의 파랑계수가 산정되었다. 특히, 수중방파제상을 진행하는 고립파는 파의 분열현상을 동반하여 수면형이 연속적으로 변하기 때문에 파고의 비로 파랑계수를 검토하는 것을 다소 무리가 있으므로, 본 연구에서는 파랑에너지로부터 고립파의 파랑계수를 산정하였다. 해석결과를 살펴보면 이열수중방파제의 경우 수중방파제의 배치간격이 l/Leff>0.4(여기서, Leff는 고립파의 유효거리)의 범위내에서는 수중방파제의 높이 ho/h가 0.925로 됨에 따라 수중방파제에 의한 파고감쇠는 입사파랑에 대해 40%까지 감소하는 것을 알 수 있었고, 일렬수중방파제에 비해 반사율이 약 47%정도로 증가하며, 전달율은 약 18%로 감소하였다. 전반적으로 입사파랑에너지의 소산은 방파제에 의한 와동현상과 유체저항길이에 지배되며, 지진해일과 같은 고립파에 대해 적은 재료량으로 구성된 본 연구의 이열수중방파제는 일렬수중방파제보다 매우 효과적으로 파랑제어를 도모할 수 있으므로 그의 유용성이 확인된다.