본 연구에서는 Navier-Stokes solver에 기초한 TWOPM-3D와 자유수면을 효과적으로 추적할 수 있는 VOF법을 결합한 수치해석법으로 연안역의 육상 교량에 작용하는 고립파에 의한 지진해일파력을 수치적으로 검토하였으며, 연직벽체와 연직주상구조물에 작용하는 단파파력에 관한 기존의 실험치와 비교·검토하여 본 수치해석의 타당성을 검증하였다. 실제로 피해를 입은 교량에 대해 지진해일파고의 변화에 따른 파력의 특성을 수치실험을 통하여 조사하였으며, 육상 교량에 작용하는 지진해일파력의 추정에 항력 성분만을 고려한 Morison식으로부터 얻어진 항력계수의 결과와 설계기준과의 비교로부터 본 3차원 수치해석의 유용성을 논의하였다. 또한, 지진해일파력을 보다 고정도로 추정할 수 있는 합리적인 방법으로 항력과 관성력을 동시에 고려한 Morison식의 적용을 제안하였다.

본 연구에서는 3차원수치파동수조에 규칙파뿐만 아니라 안정적인 불규칙파가 조파될 수 있는 새로운 조파시스템 3D-NIT(3-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델을 제안한다. 그의 타당성을 검증하기 위하여 1) 조파지점에서 계산파형과 목표파형을 비교 검토하고, 2) 경사수심역에 설치된 호안구조물을 대상으로 산정된 기존 월파량에 대한 실험치와 비교 검토하며, 3) 연직원주 구조물에 작용하는 파력 및 구조물에 의한 파랑변형의 해석에 적용하여 기존의 수치 및 수리실험결과와 비교한다. 이상의 결과를 기초로 3D-NIT모델을 경사수심역에 설치된 원주구조물에 작용하는 쇄파력의 해석에 적용하여 입사파고, 구조물의 이격거리 등에 따른 작용쇄파력의 특성을 규명하고, 더불어 국내현장의 특수방파제에 적용하여 반사율, 월파량 등을 검토하였다. 그 결과 본 연구에서 제안하는 3D-NIT모델을 이용한 수치실험결과는 기존의 수리모형실험을 잘 재현하고 있음을 확인하였고 복잡한 형상을 갖는 해안구조물의 해석에 적용할 수 있음이 확인되었다.

By the revision of Special Act on the Safety Control of Public Structures('15 .1.6), coastal structures(breakwaters) was selected as management target. In this study, it is aim to introduce assessment methods for performing precision check-up and precision safety inspection of the coastal structures(breakwaters).

2차의 섭동법과 경계요소법에 기초한 시간영역해석법은 불규칙파의 파동장에 있어서 파-구조물의 비선형간섭을 해석할 수 있는 해석법이지만. 파와 구조물의 운동이 정상상태에 도달하기까지 시간스텝으로 계산을 수행하여야 하므로 계산시간이 매우 길어지고, 각 성분파와 그에 의한 운동요소를 평가하는 것이 어렵다. 반면에 주파수영역해석법은 계산시간이 짧고, 각 성분요소들의 변화특성을 쉽게 판단할 수 있지만, 불규칙파동장으로의 적용이 현실적으로 어렵다는 단점을 가진다. 본 연구에서는 잠제 등에 대해서 전개되어 있는 주파수영역해석법을 임의형상의 부체 구조물에 대해 새롭게 수식의 전개를 수행하고, 압축공기주입 부체구조물에 적용하여 실험 및 이론해석결과로부터 그의 타당성을 확인한다. 이 때 압축공기의 거동은 Boyle법칙을 사용하여 평가한다.

A theoretical formulation is performed to investigate the wave reflection and transmission ratios by a submerged multi-layered rubble-mound breakwater. This theory, which is based on the linear boundary integral method, can be extended to the multi-layered breakwater with arbitrary cross section. In the theoretical analysis evanescent mode wave is not considered, since fictitious open boundaries are put on the places far from the structure. Therefore the mathematical presentation may be simpler, and computational time shorter. The validity of obtained numerical results is demonstrated by comparing with ones of impermeable and permeable breakwaters. Comparison shows resonable agreement. On the basis of these verifications this theory is applied to the one and two-layered submerged rubble-mound breakwater with trapezoidal type.

The present paper discusses the nonlinear wave deformation due to a submerged coastal structure. Theory is based on the frequency-domain method using the third order perturbation and boundary integral method. Theoretical development to the second order perturbation and boundary integral method. Theoretical development to the second order Stokes wave for a bottom-seated submerged breakwater to the sea floor is newly expanded to the third order for a submerged coastal structure shown in Figure 1. Validity is demonstrated by comparing numerical results with the experimental ones of a rectangular air chamber structure, which has the same dimensions as that of this study. Nonlinear waves become larger and larger with wave propagation above the crown of the structure, and are transmitted to the onshore side of the structure. These characteristics are shown greatly as the increment of Ursell number on the structure. The total water profile depends largely on the phase lag among the first, second and third order component waves.