해양방류시스템을 계획할 때 우선목표는 방류수의 초기희석을 극대화하는 것이다. 이를 효과적으로 달성하기 위해서는 방류수와 주변수의 혼합현상, 특히 초기혼합영역인 근역에 대한 특성분석이 선행되어야 한다. 최근까지 최적의 방류시스템(outfall system) 구현을 위하여 근역(NFR)에서의 온배수 방류에 관한 많은 연구가 이루어지고 있지만 온배수(heat discharge)와 염배수(brine discharge)를 동시에 방류할 경우를 고려한 성과물을 찾기는 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 온수와 염수를 동시에 고려한 방류시스템의 최적설계를 위한 기초자료를 제공하기 위하여 방류수의 거동양상 특히, 근역에서의 혼합성을 분석하였다. 수치실험은 표면방류, 단일확산관 방류, 다공확산관 방류를 해당 해역의 법적 수질기준에 부합하는지 여부를 주로 평가하였다. 그 결과 표면방류와 단일확산관 방류는 방류형식이 부적절하였고, 다공확산관의 경우도 기하학적인 형상에 따라 결과가 조금 상이하였다.

정부는 지역제조산업 육성을 목적으로 기존 부지를 개선 확장하거나 해안지역 매립을 통하여 신설하는 방향으로 산업단지조성을 위한 정책을 펼치고 있다. 따라서, 물리적 환경적인 특성의 관점에서 해안지역매립으로 인한 영향의 분석은 반드시 필요하다. 본 논문도 임해지역 국가산업단지 조성에 따른 영향을 인근 해역의 해양물리적 특성, 퇴적 및 확산 체계 변화, 해양환경 변화 등의 현상을 현장관측조사 및 수치시뮬레이션을 통하여 분석하고자 한다. 적용대상역은 울산광역시의 온산국가산업단지 인근의 해안선경계역이다. 검증을 위해 조석, 조류 및 퇴적에 관한 기존의 관측자료를 확보하였으며 일부 특정지점에서는 현장관측도 수행하였다. 검증한 모델로 실제대상해역에 적용하고 장래변화를 분석하였다.

본 연구는 부산 해안지역에서 친수공간벨트를 계획하기 위해 친수공간벨트 및 이에 관련된 친수공간클러스터의 개념을 제시하고 개별 친수공간들을 워터프런트 그린웨이를 통해 체계적으로 연결시켜 친수공간벨트를 계획하는 방안을 제시하며 부산 해운대구 해안지역을 대상으로 구체적인 적용사례를 제시한다.

현재 개발이 진행 중인 법성항은 하천과 바다의 경계구간인 하구항의 환경과 조석 및 하천수의 영향으로 인하여 발생하는 조간대가 잘 발달되어 있다. 또한 지형적으로 만 내가 깊이 굴입되어 있고 인근에 위치한 와탄천과 전남방조제로 인한 유량에 의한 조위변동이 심한 지역이다. 해양물리적 영향을 검토하기 위한 기초 단계에서 이러한 해역에서의 조석 수치모의 는 중요하며 또한 어려움이 따른다. 또한 구축된 모형은 해양조사 자료를 기반으로 하여 검증단계를 거친 후에 실험을 수행해나가야 한다. 본 연구에서는 이러한 개발과정 중인 법성항을 대상으로 하여 수치모형을 구축한 후, 과거 지형에 대한 예측작업을 수행하고 이를 바탕으로 다시 미래에 대한 예측작업을 수행하였다. 수행결과, 내만의 개발에 따라 개발 전과 비교하여 창조시 유속이 감소하고 낙조시 유속이 증가한 것으로 나타났으며, 조위의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.

최근 건설구조물의 하자보수기간은 5년에서 10년으로 연장되었고 건설품질 및 유지관리에 대한 인식의 변화에 따라 교량, 댐, 항만 구조물의 수중부 은폐된 부분에 대한 유지관리를 위해 반영구적인 공법의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 지금까지 대형 강관 및 교각의 수중시공에서는 잠수부들의 기술능력부족과 수중에서의 작업조건의 까다로움 등으로 임시적인 작업이 되었던 현 실정을 고려하여 수중구조물 유지관리에 실용화 될 수 있는 공법으로 부체식 섹터케이슨을 제안하였다. 특히, 상부구조물이 수면에 가까운 경우 및 구조물간 간격이 좁은 경우 보수구간의 접근성과 교각과 같은 대형 수중구조물 유지 보수 시 드는 고비용의 문제 등으로 전체 구조체를 설치하는 대신 섹터케이슨을 개발하여 도입함으로써 비상시 이동과 장래 신속한 작업수행 및 작업수준 향상에 획기적인 역할이 기대 된다.

부산항(북항) 재개발사업은 노후화된 북항 일반부두를 해양관광의 중심지역 그리고 부산시민을 위한 친수공간으로 개발하기 위해 그동안 많은 연구와 노력이 진행되어 왔으며, 현재 구체적인 방안이 모색되는 실행단계로 진입하였다. 한편, 재개발로 인한 유동장 및 해수교환의 변화는 환경적인 측면에서 중요한 검토사항 중 하나이다. 본 연구에서는 북항 재개발에 따른 일반적인 자료를 수집 분석하고, 이를 바탕으로 하여 재개발에 따른 유동장의 변화와 만 내 해수교환을 수치실험으로 검토하였다. 실험결과, 조류속 변화는 북항 및 내항에서 감소가 나타나고 주수로상에서 증가가 나타나고 있다. 해수교환 변화는 15일이 지난 준 정상상태에서 재개발 전후 공히 약 77% 내외에 달하는 것으로 나타났다.

오늘날에 항만부진동의 문제는 대형선박이 입출항하는 항만의 설계에서 가장 현저한 인자로 작용한다. 연안 항만에서 탄성체의 삭으로 계류하고 있는 대형 선박은 장주기파랑과 계류시스템간의 공진으로 인해 종종 이탈되기도 한다. 특히, 장주기 파랑의 증폭비가 현저해지면 화물의 하역에 장애를 가져오며 계류삭이 절단되는 경우도 발생한다 이중 국내에서 부진동의 문제가 가장 현저하게 나타난 항만은 포항신항이며, 이에 따른 문제가 도선사 협회나 지역해양수산청으로부터 보고되고 있다. 그러나 이 항만에서 부진동을 야기하는 장주기 파랑의 내습을 막는 것은 어렵다. 더구나 정부는 이미 포항신항에서 발생하고 있는 이러한 문제점을 해결하지 않고 영일만의 입구에서 신항만 건설을 이미착수해놓고 있다. 본 연구는 영일만 입구의 4.1km에 달하는 방파제 건설과 신항만 계획을 반영하여 이들이 항만 부진동에 어떠한 변화를 가져오는 것인가에 대해 다룬다. 사용한 수치기법은 확장완경사방정식을 사용한 표준형식을 갖춘 것으로 수치실험결과를 이전 연구를 통해 이루어진 관측치와 비교하였으며, 이것이 어느 수준까지의 토론으로 이끌어 낼 것이며 장래 항만개발에 변화를 가져올 것으로 본다.

근래 국내 산업의 고도화와 수출입 증가에 따른 경제력의 상승과 함께 도로, 교량 및 항만시설의 확충과 각종 호안 및 해상구조물의 건설요구가 급증하고 있다. 해양수산부는 9대 신항만의 건설과 기존어항의 재개발을 추진하고 있다 이들 구조물의 대부분은 교각기초, 안벽, 돌핀, 안벽, 돌제 등은 강재나 콘크리트 파일로 새롭게 건설되고 있다. 이들 기초, 지지격벽 및 파일은 건설 후에 수면아래에 있게 되므로 구조물의 상태를 파악하기가 어렵고, 그 구조물의 보수나 보강이 충분하지 못한 상태이다. 더구나 매년 이러한 유지 보수작업은 구조물의 부식을 방지하기 위한 불완전한 보수와 수중공사로 인한 장기작업으로 고비용 때문에 정부의 예산을 소진하게 된다. 이와 같은 정부예산의 지출을 절감하기 위해서는 기존 구조물의 내구연한을 연장시킬 필요가 있는 것이다. 그러므로, 부유식 케이슨으로 건식작업환경을 제공함으로써 평균해수면 수중구조물의 유지를 위한 새로운 기법을 개발하였다. DCPM은 작업구간을 쉽게 이동하고 취급이 용이한 것으로 나타났다. 또한 DCPM은 유지보수비용 및 방식작업 시간을 현저하게 줄였다. DCPM은 해안 및 수중구조물의 유지와 건설비용을 줄이는 이정표가 될 것으로 본다.

최근 부산 신항만의 1단계 개발이 북 컨테이너 터미널쪽으로 가시적으로 나타나고, 12,000TEU 대형 컨테이너선을 서비스할 수 있도록 접근 수로 및 박지의 수심을 기존 15m 에서 18m로 준설작업을 통해 증심시킴과 아울러, 신항만의 웅동만 내 일부 수역을 매립하는 것으로 항만배후지 부분의 매립계획에 대한 수정이 논의되고 있다. 더구나 2003년 태풍 매미의 내습 이후 이곳 해역에서 항만구조물 설계의 기준이 되는 입사 파랑의 변화로 인해 각 부두에서의 극한파랑조건 및 항만 내 정온도에도 다소의 변화가 발생할 것으로 예상되어 각 부두에서의 정온도 분석이 뒤따라야 한다. 따라서 본 연구에서는 이들 변화에 대한 수치모델을 구성하고 실험을 수행한 후 현장 계측 자료와 함께 실험결과를 비교하였으며, 아울러 유동장에 대해서도 검토하였다. 결과, 전반적으로 항만의 반응이 증가되는 편이나 우려할 수준에 이르지는 않았지만 일부 구간에서는 태풍내습 시 대비하여야 하는 경우도 발생하였다.

최근의 해안, 해양공학 분야에서는 구조물이 있는 영역의 파동을 계산하기 위해 Navier-Stokes 방정식을 기초로 한 많은 기법들이 개발되고 발전되어 왔다. 이들 중 파랑의 쇄파현상 등의 복잡한 파동현상을 재현하기 위한 수치해석 기법으로 Volume Of Fluid method (보프법)에 근거를 둔 수치해석 기법이 자주 사용되어지고 있다. 그러나 보프법은 일반적으로 방대한 계산시간과 기억용량이 요구되는 단점을 가지고 있어, 적어도 100주기 이상의 계산시간을 통한 해석이어야만 만족할 만한 결과가 나타나는 불규칙파랑의 경우, 보프법의 단독 적용으로는 현실적으로 어려워진다. 한편, 경계요소법(BEM)의 경우는 파랑을 신속하고, 정확하게 계산할 수 있으나, 비선형 현상을 재현할 수 없는 단점이 있다. 본 연구는 불규칙 파랑을 대상으로 하고, 구조물이 있는 경우의 파동현상도 계산이 가능한 수치 해석 기법의 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위해, 두 기법의 장점을 살려 쇄파현상 등으로 인해 비선형 현상의 재현이 요구되는 영역에서는 보프법을 사용하여 계산하고, 비선형성을 무시할 수 있어 포텐셜이론이 적용 가능한 구간에서는 BEM을 사용하여 계산을 하도록 두 기법을 연결한 BEM-VOF model을 개발하였다. 개발된 수치모델의 검증은 5차 스톡스파의 파랑전파 및 불규칙파랑의 전파를 통해 수행하였다.

항만의 계획 및 개발단계에서 중요한 요소 중 하나는 항로의 설계이다. 항로를 설계할 때 가능한 한 만곡부를 피해야 하지만, 그렇지 못할 경우에는 변침과정에서 추가적으로 발생하는 항과면적의 증가를 고려하여 항로의 폭을 확장하고 항로를 배치하는 것이 선박의 안전한 통항에 필수적이다. 본 연구에서는 가변범퍼영역모델을 이용하여 만곡부의 항로의 폭과 항로의 배치를 결정하는 기법을 다룬다. 모델실험결과 만곡부 중심교각이 30도 미만인 경우 만곡부의 항로의 폭을 직선구간에서의 항로의 폭과 동일하게 설계할 수 있지만, 만곡부 중심교각이 60도인 경우에는 만곡부의 항로의 폭을 대상선박의 길이와 만곡부의 중심교각에 따라 확장해야 할 것으로 분석되었다.

제주도는 전통적으로 전년 내내 온화한 해양기후조건을 가지고 있으며 청정한 자연환경과 극적인 해안경관으로 세계적인 휴양지로 유명하다. 그러나 우리나라 곳곳의 해안지역에서처럼 제주도 역시 해안구조물 건설 및 항만 재개발에 자연환경의 변화에 따른 예측하지 못한 해안침식 문제가 심각하게 대두되고 있다. 이들 지역에서는 섬의 남쪽 해안선에서 침식으로 인한 해안선의 급격한 변화를 보이는 것은 물론 해안선 절벽까지도 무너져 내리는 현상까지 나타나고 있다. 이미 선진국에서는 여러 해안공학자 및 연구자들이 해안침식에 대한 연구를 오랫동안 심도 있게 다루어 왔으나 우리나라에서는 아직 이 방면에 연구 활동이 미약하고 기초연구자료도 미흡하여 대책공법의 수립에 어려움이 존재하며, 무분별한 대책공법의 시행으로 인해 청정해안 환경에 복잡하고 치명적인 영향을 초래할 우려가 있다. 이에 본 연구에서는 외국에서의 여러 사례를 조사하고 해안선 침식방지는 물론 환경친화적이고 친수기능을 겸비한 종합적인 방재 대책공법으로 인공리프, 부유식 방파제 그리고 이중원통 케이슨식 방파제를 찾아내어 제안하고자 하였다. 제안된 방법은 수치모델을 통해 대상해역에 적용하여 그 결과를 비교하여 그 타당성을 평가해 보았다.

해상 준설선을 이용한 항로의 준설시공 과정에서 중요한 점은 작업구역의 공간적 축소로 여유통항수역의 제공과 수면하의 위험물 배제로 안전항행을 제공하는 것이 기본이다. 이를 위해서는 준설선의 이동과 고정을 위한 보조장비의 적극적인 활용과 함께 부대 장비의 실시간 위치확인, 실시간 준설수심 확인 및 작업정보 등을 통합적인 정보로 제공하여 준설 작업의 자동화를 꾀해야 한다. 그런데, 본 연구에서 스퍼드 제어시스템을 비치한 준설선은 준설 시공시 준설구역 내 준설점 위치로 이동을 스퍼드로 하고 스퍼드는 자동제어 기술을 적용하여 준설선의 능동적 이동에 의한 준설시공을 행하여 최소의 작업공간을 점유하게 되므로 항행하는 타 선박의 안전한 통과를 허용하면서 준설공사를 중단 없이 시공할 수 있다. 또한, 스퍼드 활용 항로준설시스템은 스퍼드의 거동괘적은 물론 전자해도와 함께 작업심도 자료를 동시에 제공하므로 신속한 작업성과까지도 제시할 수 있다는 점에서 기존의 관리시스템과는 비교가 된다. 시스템 평가를 위한 부산항에서의 시험시공결과 일일 작업 시 기존의 앵카시스템을 이용한 작업시간의 2배정도를 실제 투입할 수 있었으며, 준설시공 요건별 비교에서도 준비시간을 38% 절감할 수 있었고 준비작업에 필요한 작업인력을 1인 줄일 수 있는 것으로 나타났다.

항만의 계획 및 개발단계에서 중요한 요소 중 하나는 항로의 설계이다. 대부분의 경우 수심이 확보되어 있는 수역이라면 항로의 설계의 핵심은 항로의 배치와 항로폭의 결정이 될 것이다. 본 연구에서는 가변범퍼영역모델을 이용하여 항로를 설계하고 평가한다 이 모델은 선박의 주요명세, 선박점용이론, 선박의 속력, 선박지휘자의 조선기술과 경험을 항로설계에 반영할 수 있으며, 특히 선박의 운동 및 조종특성에 영향을 주는 외력을 정확하게 반영할 수 있다. 이를 위해 선박조종자의 선박제어와 외력 등에 의해 생성되는 선박의 동적데이터를 분석하기 위해 전기능선박조종시뮬레이터를 이용하였으며, 항로의 적정성과 안전성을 평가하기 위해 점용도와 점용지수를 정의한다. 개발된 항로설계기법을 울산신항개발계획에 적용하였다. 이 계획에서 항로의 폭은 전장의 1.5배 중심교각 57도인 만곡부의 곡률반경은 전장의 5.0배로 설계하였으며, 항로부근에는 SBM이 위치하고 있다. 모델의 적용결과 항로의 폭과 곡률반경은 적절하지만, 대각도 변침과 항로부근에 위치한 SBM에 의해 선박조선상의 어려움이 야기되는 것으로 분석되었다.

연안에서 대규모 항만개발이 단계적으로 진행되고 항만 부근역에서의 인구가 더욱 더 증가되면서 항만의 오폐수 및 도시하수의 처리방안에 대한 문제가 관심을 끌고 있다. 오폐수를 1차 또는 2차 처리한 후 수중 방류관을 통해 해안이나 심해 또는 그 중간지점에서 방류하는데, 오폐수가 방류되면 주변 해수를 연행하여 플룸, 제트 또는 부양성 제트의 형태로 해수면까지 상승하면서 크게 희석된다. 본 연구는 효율적인 해양방류시스템의 설계시 간과되어온 계절적, 공간적인 해수온도의 변화에 따른 플룸의 거동 및 희석 특성에의 영향을 다루고자 한다. 방류수의 수온 뿐 아니라 방류지점의 계절적 주변수의 온도변화를 고려하여 CORMIX-GI을 적용하였다. 결과를 방류수의 혼합역 특성을 평가하는데 사용시에는 주의하여야 한다. 이 연구가 방류관의 효율적 운영, 바람직한 방류관의 설계, 수질보호, 발전소의 온배수 방류문제 등에 도움이 되기를 바란다.

전차륜느 연안역에서 큰 스케일에서의 물질수송에 대한 관점에서 보면 조류보다 더 중요한 역할을 한다. 이러한 잔차류의 주된 성분은 조석 잔차류이며, 취송류, 밀도류 등도 이 흐름을 변동시키는 중요한 인자들이다. 이러한 연안역의 흐름의 특성을 규명하기 위해서는 3차원 유동모델의 적용이 필수적이다. 본 연구는 하천으로부터 담수유입에 의한 연안수역의 성층화 구조를 다루는데 초점을 두었으며, 이를 위해 3차원 밀도류모델을 적용하여 울산만의 유동을 재현하고, 담수유입에 의한 성층화 구조를 규명하였다. 그 결과 울산만과 같이 담수유입이 존재하는 반폐쇄 하구에서는 표층에서는 만외로 유출하고, 저층에서는 만내로 유입하는 흐름이 발생하였다. 또한 만내방향으로의 바람이 존재하는 경우에는 표층에서는 만내로 유입하는 흐름이, 저층에서는 이에 대한 보상류로 만외로 유출하는 흐름이 발생하는 것을 알 수 있었다. 이러한 해수유동결과는 해양목장 조성을 위한 인공어초투하, 연안표사 제어를 위한 잠제건설, 해저산맥 조성 등으로 인한 연직방향으로의 용승현상에 대한 규명이나 심층수 활용을 위한 기초연구에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

복잡한 수심을 가진 연안해역에서 파랑의 천수효과, 굴절, 회절, 부분반사, 해저마찰, 쇄파의 영향까지를 고러한 파랑모델의 도입은 대부분의 해안공학 설계나 방재 문제에 매우 중요한 요소이다. 파랑이 심해역에서 수심이 말은 친해역으로 이동함에 따라. 파랑의 기본적 특성이 변하며, 파에너지는 천해역과 섬, 해안 보호 구조물, 불규칙한 연안 경계와 다른 지리적 특징에 의하여 파봉선을 따라 재분산된다. 또한, 쇄파가 발생하는 쇄파대에서나, 해안선 및 구조물의 경계에서 반사된 까가 그 입사파와 상호 작용을 하는 영역을 통과하면서 격한 변화를 일으킨다. 완경사방정식 파랑모델의 현장 적용은 지금까지 여러 모델이 다루지 못한 파창변환과정을 이해하는데 도움을 줄 것이다. 본 연구에서는 영일만 신항만의 건설이 이루어질 영일만 내의 넓은 수역에 대해 파랑의 변환과정을 보다 합리적으로 해석하기 위해 확장완경사방정식 파람모델을 구성하고, 신항건설 전,후의 해면변동과 신항만 개발에 따른 포항 구항해역 및 포항 신항해역 등 인접해역에서의 정온도 변화를 비교 분석하는 것을 골자로 하고 있다. 이러한 시도가 광역항만권 개발에서 쉽게 누락시킬 수 있는 기존항만에 대한 파생적 영향을 반드시 분석하도록 하는 계기가 될 것으로 본다.

지난 몇 년 동안, 해안지역에서 산업의 발달과 인구증가로 인해서 육지에서 방출되는 오폐수의 정화 처리 방법이 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 처리방법으로는, 1차 처리 또는 2차 처리된 것을 수중 방류관을 통해 해안이나 심해 또는, 그 중간지점에서 방출되는데, 오폐수가 방출되면 주변의 해수를 연행하여 플룸, 제트 또는 부양성 제트의 형태로 해수면까지 상승하면서 많이 희석된다. 본 연구는 해양환경관리 및 오폐수 처리에 관한 의사결정과정에서 중요한 해양방류관 설계를 다룬다. Cormix 모델에 조위의 변화와 계절변화에 의한 몇가지 요소를 고려하여 방류수의 궤적과 희석을 다룬다. 본 연구는 방류수의 효과석인 관리를 위한 기본 데이터와 일반배치에 매우 유용하게 활용될 것이다.

복잡한 수심을 가진 연안해역에서 조석, 바람과 파랑에 의해 발생된 흐름의 영향까지를 고려한 파랑모델의 도입은 대부분의 해안공학 설계나 방재 문제에 매우 중요한 요소이다. 근해역에서 수심변화에 의한 굴절 및 천수효과, 흐름에 의해 유발되는 굴절효과, 파형경사에 따를 쇄파, 회절, 바람에 의한 파의 성장, 파랑 상호간의 간섭, 파랑과 흐름의 상호 간섭 및 에너지 재분포 등을 다룰 수 있다는 점에서 정상상태 스펙트럼 모델의 현장 전용은 지금까지 여러 모델이 다루지 못한 부분을 해소하게 될 것이다. 본 연구에서는 부산 신항만 건설이 이루어지고 있는 가덕인접의 넓은 수역에 대해 파랑의 변환과정을 보다 합리적으로 해석하기 위해 스펙트럼 모델을 적용하고 기존의 모델 결과와 비교 분석하는 것을 골자로 하고 있다. 이러한 시도가 가까운 장래에 항만설계 및 방재시스템 분야에서 보다 안전하고 널리 스펙트럼 모델을 적용하게 하는 계기가 되도록 의도하였다.

준설작업 효율성은 장비의 형식, 준설토의 특성, 작업의 성격, 작업 시행 전.후에 이루어지는 측량작업 등에 의해 결정된다. 특히, 준설선의 위치제어와 준설지점의 수심 측량은 전체 공정의 효율성 결정에 중요한 인자가 된다. 우리나라 준설업체가 주로 보유하고 있는 펌프식 준설선은 연속작업이 가능하고, 타 기종에 비해 작업해역에서 탁도 발생이 적다는 장점이 있지만 제거되는 슬러리에 토사 함유량이 적고, 위치 정확도가 낮다는 큰 단점이 있다. 본 연구에서는 LADGPS, 조석관측시스템, 광센서 각도추출장치, GIS와 전자해도를 이용하여 4개의 하부시스템으로 구성된 펌프식 준설선 통합공정관리시스템을 개발하여 준설선 위치제어, 실재 굴착이 이루어지는 준설지점의 위치결정, 작업해역의 조위가 보정된 실시간 수심결정, 작업지시내용 및 작업성과를 기록하고 이들 모든 정보를 작업자 모두가 실시간으로 모니터링하고 제어하는 공정관리를 수행할 수 치도록 하였다. 이 시스템을 펌프식 준설선인 "은진PD-2"에 설치하여 운영하였으며, 기존의 작업방식과의 작업효율성 비교를 위한 작업성과 데이타는 아직 추출하지 못했지만 일부 유사한 하부시스템이 적용된 그라브 쿤설선 공정관리시스템의 효율성 분석결과에서 준설해역의 편평도가 45cm 이내로 양호하고, 작업기간을 227f 단축하였으며, 작업비용을 16.6% 절감된 것으로 나타났다.