우리나라는 하절기 태풍으로 인하여 매년 항만구조물에 직접적인 피해가 발생한다. 특히 테트라포드 등 콘크리트 이형블록과 같은 피복재로 이루어진 경사식 구조물의 경우 피복재가 이탈되는 피해가 발생한다. 이와 같은 경사식 방파제 설계시 방파제 간부구간에 대한 안정중량 산정식이 제시되어 있으며, 제두부의 경우 제간부 피복재 중량의 1.5배 이상을 적용하도록 제시하고 있다(해양수산부, 2014). 그렇지만 2000년대 이후 태풍에 의한 피해사례를 분석하면 제두부 이외에도 제간부 특히 볼록부(concave curve)에서 피복재가 이탈되는 피해가 보고되고 있다. 이러한 피해를 감안하여 볼록부 설계시 피해율을 고려하여 설계파고를 재산정하거나, 사면경사를 완만하게 하여 안정중량을 확보하는 방법이 적용되고 있다. 또한 제두부와 유사한 개념으로 제간부 중량의 1.5배 이상을 거치하는 방법이 사용되고 있다. 그렇지만 이에 대해서는 UASCE(2006)에도 마찬가지로 정확한 설계기준이 없으며 볼록부 및 오목부에 대한 안정중량 산정방법에 대한 제시는 없다. 본 연구에서는 수리실험을 통하여 볼록부 구간에 피복된 피복재의 안정중량 산정을 위한 수리실험을 수행하였다. 안정중량 산정식은 허드슨식과 같은 형태를 적용하였으며, 볼록부 중심각에 대한 안정중량 산정기법은 Kd를 적용하였다.

본 연구에서는 Tetrapod로 피복된 경사식구조물의 처오름높이 산정에 대한 수리실험을 수행하였다. 국내 항만 및 어항설계기준·해설(2014)에는 불투과성 완경사 사면 및 피복석으로 피복된 경사식구조물에 대한 처오름높이 산정식이 제시되어 있으나, 국내에서 일반적으로 사용되는 Tetrapod 피복 경사식구조물의 처오름높이 산정식은 제시되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 국내 최대규모의 2차원 단면수로를 활용하여 다양한 입사파조건(유의파고, 유의주기) 및 수심조건을 대상으로 체계적인 처오름높이 산정실험을 수행하였다. 실험파는 Bretschneider-Mitsyasu 주파수 스펙트럼을 이용한 불규칙파를 적용하였으며, 구조물 선단부에서 비쇄파 및 쇄파조건이 포함되도록 하였다. 또한 최근 기후변화 등으로 인해 해양외력이 증대됨에 따라 기존 외곽 방파제 보강사업이 진행되고 있으나, 이를 위한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 기존 경사식구조물 보강시 활용될 수 있는 피복층수에 따른 처오름높이 저감효과 도출을 위한 실험도 동시에 수행하였다. 본 연구결과는 경사식구조물의 마루높이 산정시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 해양외력 증대로 인해 기존 방파제의 보강이 진행될 것으로 판단되며, 기존 방파제의 보강을 위한 체계적인 지침이 미흡한 상황을 감안할 때 이를 위한 체계적인 연구를 수행할 필요가 있다.