기존 화석 연료의 고갈 및 환경오염의 문제와 대용량 발전을 위하여 해양환경 및 자원을 이용한 친환경에너지 발전에 대한 연구 및 개발이 증가하고 있으며, 이 중 높은 발전 효율을 가진 해상태양광 발전에 대한 연구가 크게 증가하고 있다. 환경하중이 비교적 약한 내수조건과 달리, 환경하중이 강한 해양에서의 태양광 발전을 위해서는 더 강한 강성의 구조재를 사용해야 한다. 하지만, 구조재의 생 산 가능성, 무게를 포함한 구조물 특성 및 경제적 효율성 등의 제약조건이 발생할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 부유식 방파제를 설 치함으로써 태양광구조물에 작용하는 파랑하중을 감소시켜 구조재의 강성 강화를 최소화하고자 하였다. 부유식 방파제의 크기 및 구 조물로부터의 거리를 변화하여 이에 따른 파랑하중 및 구조재 응력의 감소 정도를 확인하였다. 다수 부력체의 상호간섭을 고려한 파 랑하중의 경우, 고차경계요소법(Higher-Order Boundary Element Emthod)을 이용해 산정하였으며, 구조재에 작용하는 응력은 유한요 소법(Finite Element Method)을 통해 평가하였다. 각 조건에서의 최대응력을 분석 및 비교함으로써 해상태양광 발전 시스템에 대한 부 유식 방파제의 영향을 확인하였으며, 부유식 방파제의 크기가 파랑하중 및 구조재 응력 감소에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

선박과 물체의 충돌위험을 파악하는 것은 항해안전에 중요하다. 본 연구의 목적은 선박이 방파제 사이를 통과할 때 선박 도메인이 방파제에 의해서 침범당하는 현상을 분석하는 것이다. 연구방법은 먼저, 방파제가 주어진 조건으로 설계된 선박 도메인을 침범하는 영역을 평가하기 위한 방법을 제안하였다. 그런 후, 부산항 방파제 부근을 항해하는 선박들의 AIS(Automatic Identification System)로부터 실 험 데이터를 획득하고 처리하여 방파제 사이에서 형성될 수 있는 선박 도메인을 구축하였다. 이 때 선박 도메인은 Fujii의 Domain을 이용 해 구축하였다. 마지막으로, 구축한 선박 도메인이 방파제에 의해서 침범당하는 현상을 분석하였다. 실험결과, 방파제에 의해서 침범당하는 선박 도메인이 확인되었다.

In order to create a safe and pleasant hydrophilic coast, the coastal maintenance projects are under way in the concept of the marine park. However, a lot of accidents are happened because of the unpredictable climate change and the accidents are increased due to the lack of safety in the Coastal Zone. The number of the accidents that the overtopping waves on the breakwater have swept the peoples on the breakwater into the sea result in the many deads, have grown in the recent. And the damage of facilities caused by overtopping wave have increased in addition to the casualties. In this study, the experiments of overtopping wave force acting on the handrail on the breakwater have conducted to consider the safety design for the handrail. Through the several types of the experiments, the dangerous wave patterns are identified, Also, the appropriate design guidelines and material for handrail to prevent the pullout of the anchor bolt are proposed.

Breakwater is one of the most important coastal structure in port. The principal function of a breakwater is obviously to prevent the penetration of incident waves into a harbor. Wave transmission effected by the shape of breakwater and many research carried out using numerical modeling, However hydraulic model experiment is rarely performed. Therefore in this study, hydraulic model experiment carried out to investigate wave height distribution characteristics by shape of breakwater head.

The present study is to estimate the effect of wave height affecting at the front face of breakwater systems due to specification of submarine trench such as distance from breakwater to dredged area and width of dredge. The wave diffraction field, which is important hydraulic factor in the ocean, is considered to be two dimensional(2D) plane and the configuration of the submarine dredge on the sea bed designated by single horizontal long-rectangular pit system according to the various specific conditions of dredged locations. The numerical simulation is performed by using Green function based on the boundary integral equation and meshed at moving boundary conditions. The results of present numerical simulations are illustrated by applying the normal incidence. It is shown that the ratios of wave height at the front face of breakwater was varied by dependance of distant from breakwater to dredged area and width of dredge. It means that, when the navigation channel or pit breakwater is dredged on seabed, engineers have to consider the specification of dredge. This study can effectively be utilized for safety assessment to various breakwater systems in the ocean field and provided for safety construction of offshore structure.

In this study, vibrational characteristics of upright breakwater under wave condition is numerically analyzed. Firstly, finite element model of upright breakwater which composed by structure-foundation system is established. Dynamic behavior of the upright breakwater’s structure-foundation system is analyzed. Secondly, numerical model for wave field is created. Wave pressure is extracted to apply for the upright breakwater model as the excitation force. Both of design wave and small wave are considered. Thirdly, the vibrational responses are extracted from the upright breakwater model and there model parameters are extracted. Finally, the effect of the wave condition on vibration characteristics of upright breakwater is examined.

과거 1983년에 발생한 동해 중부 지진해일과 1993년 북해도 남서외해 지진해일에 의해 임원항 지역에 인명피해 및 재산피해가 발생하였다. 최근에는 2011년 동일본 지진해일이 발생하였으며, 일본지역에 많은 피해를 일으켰다. 이러한 일본의 피해를 통해 우리나라도 지진해일에 대한 관심이 한층 더 높아졌다. 지진해일이 발생하여 육지로 진행하면서 제일 먼저 마주치는 것이 방파제이다. 방파제는 지진해일의 에너지를 분산시켜 지진해일에 의한 재산피해 및 인명피해를 줄이는 역할을 한다. 따라서 지진해일이 발생했을 때 방파제 주변의 세굴 깊이를 예상하여 방파제 주변 변화를 예측하는 것은 매우 중요하다. 원해에서 발생하여 전파해오는 지진해일을 수치모의할 경우에는 분산효과를 고려하여 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였고, 근해의 경우 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 이에 본 연구에서는 울진원자력발전소 주변의 방파제를 대상으로 지진해일에 의한 유사가 발생하는 영역을 소류사에 의해 구성되는 소류층과 부유사의 거동이 주가되는 부유층으로 분리하여 고려하는 방법으로 방파제 주변 변화를 예측하는 수치모의를 수행하였다.

본 연구에서는 공진을 유도하는 수로를 이용한 새로운 개념의 유공방파제를 제안하려 한다. 공진수로에는 유공판을 설치하여 흐름 분리현상에 의한 파랑에너지의 소산을 유도한다. 종래의 수실과 유공벽을 이용한 방파제에 비하여 공진수로 내장형 유공방파제는 두 가지의 장점을 들 수 있는데, 하나는 목표 차단파랑에 따라서 수로의 설계가 용이하며 보다 장주기 파랑에 대하여도 적용이 가능하다. 또 하나는 유 공부가 쇄파력이 집중되는 수면부근보다 아래에 위치함으로써 구조적 안정성이 개선된다. 파랑에너지의 소산은 방파제 전면에서의 반사율로 서 평가하였고, 수치해석은 선형 포텐셜 이론에 기초한 Galerkin의 유한요소모델을 이용하였다. 수로의 고유주기와 입사파의 주기가 일치하는 부근에서 적절한 에너지 손실을 확인할 수 있었으며 에너지 손실의 양은 수로의 형상, 위치 및 유공율의 영향을 받았다.

지진해일이 육지로 진행하면서 제일 먼저 마주치는 것이 방파제이다. 방파제는 지진해일에 의한 에너지를 분산시켜 재산피해 및 인명피해를 줄이는 역할을 한다.이러한 지진해일모델의 수치모의를 실행으로 구한 방파제 주변의 유속, 방파제 반원부분의 지름 및 지진해일의 주기를 이용해 방파제 주변의 세굴깊이를 예상한다.

일반적인 유공방파제는 기존 직립 혼성방파제의 케이슨 전면에 유공벽과 유수실을 설치함으로써 해수가 유공벽을 통과하여 유수실내로 진입할 때 난류 발생 등에 의해 파랑에너지를 감소시킬 수 있도록 고안된 구조형식을 갖는다. 이 때 유공벽이 폭풍파에 직접 노출되어 있어 쇄파 발생 시 충격적인 파압으로 구조적인 문제를 발생시킬 수 있으며, 소파효과가 탁월한 주기조건이 유수실 폭과 직접적인 관계가 있기에 경제적인 측면의 문제점을 안고 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 유공방파제와 유사한 소파특성을 보이면서도 파랑에 대해 안정성을 확보할 수 있는 공진수로 내장형 방파제를 제안하였다. 이는 충격적인 쇄파에 직접적으로 노출되어 있지 않도록 방파제 안에 공진수로를 두고 수로 전면에 유공판을 통과하여 최대 파력을 저감하는 목적을 가진다.유공율은 입사파 조건에 따라 파력, 반사율 및 전달율 등에 밀접한 영향을 미치므로 방파제와 파랑의 제원에 따른 반사율의 특성을 파악하는 것이 중요하다. 주된 입사파에 맞추어 가장 효율적인 형태의 방파제를 설계하기 위해서는 많은 경우에 대한 수리모형실험이 이루어져야하기에, 이에 앞서 여러 가지 항목 중 유공율과 공진수로의 형태에 따른 반사율 측정에 중점을 두어 규칙파를 적용한 단면 수치해석을 실시하였다. 이 때 수로 전면의 유공판은 반사파 저감에 유리한 연직방향의 유공으로 구성되어진 형태를 기본구조로 하였다.그 결과 하나의 유공수로로 구성된 기본형의 경우에는 공진주기 부근에서만 소파효과를 발휘하지만, 실제해역에 적용하기 위해서는 2중 또는 3중 유공수로를 채택할 경우에는 보다 넓은 주기의 입사파랑에 대해 유효한 소파효과가 나타남을 확인하였다.

최근 기상자료에 의하면 연평균 3개 정도의 태풍이 우리나라에 영향을 미치며, 연중 8월, 7월, 9월 순으로 3개월 동안 대부분의 태풍이 내습하는 것으로 보고되고 있다(기상청 국가태풍센터, 웹페이지: typ.kma.go.kr). 대부분 이로 인해 항만구조물의 피해가 발생하고 있는 것으로 보고되고 있다. 최근 발생한 대형 태풍 사례를 보면, 2012년 8월 제15호 태풍 볼라벤(Bolaven)의 내습으로 서귀포항 외곽방파제에 대규모 피해가 발생하였다. 서귀포항의 경우에 2003년 9월 제14호 태풍 매미(Maemi) 내습시에도 유사피해가 발생한 이력이 있다. 2003년 태풍 매미 내습시에는 외항방파제의 곡부(볼록부)를 중심으로 피해가 발생하여 72ton급 테트라포드(T.T.P) 및 기초사석 유실과 상치콘크리트의 일부 파손이 발생하였으며 공사중에 있던 방파제 내측 접안시설의 상치콘크리트 및 블록이 일부 파손유실 되었다. 또한 1999년 태풍 올가 내습시에도 시공중이었던 방파제 제두부 및 볼록부에 거치된 72ton급 테트라포드가 이탈 및 유실되는 피해가 발생하였다. 2012년 태풍 볼라벤의 내습시에는 2003년에 비해 더 큰 피해가 발생된 것으로 판단되며, 외곽방파제의 볼록부를 포함한 제간부의 대부분에서 피복재(72ton급 T.T.P) 및 기초사석이 유실되었다. 또한 항내측 안벽 일부 및 외항방파제 보강 BOX 기초부 등의 파손 및 유실피해가 발생하였다.

제한수역에서 측벽부근을 대형선박이 항행할 경우, 측벽으로 인하여 발생하는 유체력이 대형선박의 조종운동에 상당히 크게 영향을 미친다는 것은 잘 알려져 있다. 이 논문에서는 방파제형상을 하고 있는 측벽 부근을 대형선박이 항행하는 경우, 선박과 방파제 형상간의 간섭력 추정을 위해 세장체 이론을 토대로 한 계산 방법을 적용하였으며, 선박에 미치는 측벽의 영향을 파악하기 위하여 방파제길이, 방파제와 선박간의 거리 및 수심을 변수로 하여 선박과 측벽과의 간섭력을 수치 계산하였다.

본 연구에서는 수치실험을 통하여 규칙파의 주기와 파고를 변화시키면서 수리적 특성을 분석하였다. 수치해석에 사용한 모형의 지배방정식으로는 Navier-Stokes 방정식을 사용하였다. 또한, 자유수면의 변위를 정확하게 해석하기 위하여 VOF기법을 적용하였다. 수치모형실험을 통하여 수중방파제의 기울기 입사파의 주기와 파고 그리고 수중방파제의 유공율을 변화시키면서 월파유량 및 수리적 특성을 연구하였다. 연구결과 불투수성 수중방파제보다 투수성 수중방파제에서 월파유량을 더욱 저감시킴을 알 수 있었으며, 주기가 크고 파고가 클수록 월파유량이 증가함을 알 수 있었다.