수중에서 로봇으로 사석 고르기 작업을 실시할 경우 로봇 주위의 지형 정보를 실시간으로 제공해야 원격조종이 가능하다. 현 위치로 부터 주변지형의 높낮이를 보여줘야 운전자가 작업 계획을 수립하고, 전복과 같은 사고도 예방할 수 있다. 지금까지 지형인식은 멀티 빔 소나에 의해 이뤄졌는데 이는 작업 전후의 품질을 평가하는 용도만 사용되었지 원격조종에서 필요한 실시간 정보로는 사용될 수 없었다. 본 연구는 수중 사석 고르기 작업을 위한 실시간 지형인식 방법을 개발한다. 버킷이 지면을 누를 때 전달되는 힘을 측정해 접촉여부를 판단하고, 실린더의 길이를 읽어 접촉위치를 계산한다. 버킷의 위치제어를 위해 가변 뱅뱅제어 알고리즘을 적용하고 숙련된 굴삭기 운전자의 작업패턴을 프로 그램화해 지형인식, 긁기, 밀기, 전진 등의 작업을 자동으로 수행하도록 한다. 개발된 방법은 로봇 몸체로부터 버킷의 거리에 따라 3차원 격자 지형을 상대적으로 보여줌으로써 작업자가 쉽게 지형을 인식하고 지형에 따라 작업계획을 세우도록 한다.

연안에 시공된 호안구조물은 불투수성 콘크리트 재료로 이루어져 있고 급경사 또는 직립의 획일적인 형식이다. 경사 및 직립식 호안 구조물은 파랑에너지가 감소 효과가 미비하며 호안 구조물의 저면 세굴로 인한 구조물 붕괴, 반사파에 의해 연안 토사 침식을 가중시켜 환경파괴 등의 문제를 야기하고 있다. 따라서 본 연구에서는 연안 토사 침식 저감을 위한 호안을 개발하여 Test-Bed 시공 및 수리모형실험을 통하여 침식 저감 효율을 평가하였다. 파랑에 의한 해안선 침식, 제방붕괴, 침식에 의한 자갈화 같은 문제가 발생하고 있어 연안재해 방지 대책 수립이 필요한 지역을 Test-bed로 선정하여 본 연구에서 개발한 호안을 시공하였으며 모니터링 결과 3개월 후 22.4m3(40.45ton)이 6개월 후 57.2m3(102.96ton)이 퇴적된 것으로 분석되었다. 또한 Test-bed 지점의 파랑에너지 변화를 수리모형실험을 통해 분석한 결과 호안 적용 전의 반사계수인 0.802가 호안 적용 후 0.410으로 감소되는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 호안이 연안 토사 침식 저감에 효율성이 있음이 검증되었으며 추후 연안에 발생하는 토사 재해를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

국내 연안에 시공된 호안구조물은 불투수성 콘크리트 재료로 이루어져 있고 급경사 또는 직립의 획일적인 형식이다. 경사 및 직립식 호안 구조물은 파랑에너지가 감소 효과가 미비하며 호안 구조물의 저면 세굴로 인한 구조물 붕괴, 반사파에 의한 주변해빈 침식으로 자갈층이 형성되는 문제점을 발생시키고 있다.(국토해양부, 2010) 사석구조물의 안정성에 대한 연구는 Tompson and Shuttler(1975)가 최초로 수행한 이래 많은 연구가 있었지만 기존에 수행된 대부분의 연구는 파랑에너지 저감 및 해안침식 저감을 위한 사석 및 블록 개발에 대한 내용이 주된 내용으로 사석의 형상 및 배열에 따른 파(Wave)의 흐름특성에 대한 연구는 수행된 사례가 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 형상과 배열이 다른 인공사석들을 제작하여 형상과 배열이 파(Wave)에 미치는 영향을 수리모형실험을 통하여 분석하였다. 동일한 마찰면적과 공극률을 가진 호안구조물의 경우 파도의 진행방향과 연직방향으로 접촉면이 클수록 처오름 및 반사율이 크게 측정되었으며 특히 짧은 주기에서는 공극률에 저류된 물이 배수되기 전에 다음 파의 영향으로 처오름을 가중시키는 것으로 분석되었다. 2차원 유속측정 결과 X방향 유속은 처오름과 반사율 측정 결과의 경향과 비슷한 결과를 보였으며 Y방향 유속은 파의 흐름을 인위적으로 바꾼 배열이 크게 측정되었다. 또한 1：1.5 경사와 1：2.0 경사에 따른 흐름특성 분석 결과 처오름 및 반사율이 1：2.0 경사가 낮게 측정되었으며 입사유속 대비 반사유속 저감율 역시 1：2.0 경사가 높은 것으로 측정되었다. 해안 침식 방지를 위한 호안구조물은 에너지 감소를 위한 물리적 특징과 함께 형상과 배열도 중요하다고 평가되었다.

현재 국내 연안에 시공된 호안구조물은 불투수성 콘크리트 재료로 이루어진 급경사 또는 직립의 획일적인 형식으로 파랑에너지 저감 효과가 미비하며 저면 세굴로 인한 구조물 붕괴 및 반사파에 의한 주변해빈 침식의 문제점을 발생시키고 있다. 이러한 파랑에너지에 의한 연안의 침식 및 자갈화 문제를 해결하고자 많은 연구가 선행되었지만 특정 구조물을 개발하여 효율성을 검증하는데 한정되어있는 실정으로 호안구조물의 물리적 특성(마찰면적, 공극률, 배열)이 파랑에너지에 미치는 영향에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 다양한 마찰면적과 공극률 그리고 배열을 가지는 인공사석들을 제작하여 호안구조물의 물리적 특성이 파랑에너지에 미치는 영향을 수리모형실험을 통하여 분석하였다. 12가지 사석형상에 대한 1차 규칙파 수리모형실험 결과 공극률이 같을 때 마찰면적이 증가할 경우 마찰면적이 가장 큰 구조물이 전체 주기와 파고에 대해서 최대처오름과 반사율이 가장 낮게 측정되어 마찰면적이 증가는 파랑에너지 감소에 효과적인 것으로 평가되었으며 마찰면적이 같을 때 공극률의 증가는 공극률이 가장 큰 구조물이 파랑에너지 감소가 가장 잘되는 것으로 평가되었으나 짧은 주기에서는 큰 공극률에 저류된 물이 처오름을 가중시켜 최대처오름을 증가시키는 것으로 분석되었다. 또한 마찰면적과 공극률이 증가할수록 파랑에너지에 효과적이나 마찰면적과 공극이 작더라도 파도의 진행방향과 연직방향으로 접촉면적이 작은 사석 배열이 마찰면적과 공극이 크지만 파도의 진행방향과 연직방향으로 접촉면적이 큰 사석 배열보다 파랑에너지 감소에 효과적인 것으로 분석되어 사석의 배열이 파랑에너지 감소에 중요한 인자로 평가되었다. 2차 불규칙파 수리모형실험 결과 동일한 마찰면적과 공극률을 가진 호안구조물의 경우 파도의 진행방향과 연직방향으로 접촉면이 클수록 처오름 및 반사율이 크게 측정되었다. 2차원 유속측정 결과 X방향 유속은 처오름과 반사율 측정 결과의 경향과 비슷한 결과를 보였으며 Y방향 유속은 파의 흐름을 인위적으로 바꾼 배열이 크게 측정되었다. 또한 1:1.5 경사와 1:2.0 경사에 따른 흐름특성 분석 결과 처오름 및 반사율이 1:2.0 경사가 낮게 측정되었으며 유속 저감 효율도 1:2.0 경사가 높은 것으로 측정되었다. 해안 침식 방지를 위한 호안구조물은 물리적 특성과 배열이 파랑에너지 저감에 중요하다.

사석 입자의 운동을 시작하는 한계평균유속은 사석의 평균입경, 수심에 대한 사석의 평균입경 비, Froude수 및 한계평균유속에 대한 난류전단속도 비에 따라 증가함을 실험을 통해 확인하였고, 이 값을 사석의 수리적 안정성을 지배하는 변수로 채택하여 회귀분석을 통한 사석의 안정성 실험식을 개발하였다. 개발된 사석 안정성 식은 기존 실험의 유속범위인 0.36~0.73 m/s에서 0~5.0 m/s까지 확장시켜 실제 하천에 적용 가능성을 검토하였다. 큰 값의 R

우리나라의 연안은 갯벌, 사구, 해안습지 등 독특한 자연적 특성을 갖고 있는 지역으로 다양한 생물의 서식과 함께 인간의 생산 활동에 이용되는 중요한 공간이다. 그러나 최근 연안 지역의 산업화 및 관광화로 인하여 침식 저감을 위한 연안정비사업으로 각종 호안구조물이 건설되었고, 대부분의 구조물은 성장위주의 경제 정책으로 그 기능이 상실되어 연안의 해안침식을 저감시키지 못하고 있다. 연안 해안침식 저감을 위해서는 해수와 사석과의 마찰면적 및 공극률과 관계가 깊으나, 기존에 설치되어져 있는 호안구조물은 피복사석 설계 시 연안 침식 저감에 효과적인 사석의 형상 및 배열을 고려하지 않은 상태로 설치되고 있다. 본 연구에서는 사석 호안구조물 설계 시 연안침식 저감에 효과적인 사석의 형상 및 배열을 결정하고 천연자원의 고갈을 사전에 방지하기위해 건설폐기물을 규정에 맞추어 재활용한 순환골재를 사용하여 연안 침식방지를 위한 인공사석 호안구조물의 사석 설계 방안을 결정하였다. 사석의 형상은 반사파의 크기를 저감하기 위해 해수와의 마찰면적을 최대로 할 수 있으며 제작성과 안정성을 고려하여 정26면체의 형상으로 설계하였다. 또한 피복사석의 크기는 안정계수를 사용하는 경험공식인 허드슨공식을 사용하여 결정하였으며 피복사석i H 지름의 55%와 50%에 해당하는 크기의 사석을 내부사석으로 결정하고 사석의 배열을 달리하여 사석 호안구조물을 설계하였다. 사석의 부피 및 면적과 사석개수의 관계를 계산한 결과, 배열에 따라 해수와 사석과의 마찰면적 및 공극률이 다르게 나타났으며 마찰면적이 작을수록 단위부피당 공극률이 크게 나타났다. 해수와 사석과의 마찰면적이 클수록 반사파가 감소하여 연안침식 저감에 효과적일 것으로 예상되나 공극률이 작을수록 해수의 침투가 불리하므로 이에 대한 상관관계를 추후 수행할 수리모형실험을 통해 밝혀 연안침식 저감을 위한 호안구조물의 사석 형상 및 배열을 결정해야할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 사석경사제 전면에 부유식구조물 설치하여 처오름을 감소시키는 방파제 보강방안을 제안한다. 부유식구조물 설치에 의한 사석경사제에 발생하는 처오름 특성을 검토하고자 일본에서 개발한 수치파동수조(CADMAS-SURF)를 이용하여 수치모의를 실시하였다. 부유식구조물의 설치와 흘수심을 변형시켜 처오름높이를 측정하였으며, 부유식구조물의 흘수심이 증가할수록 사석경사제에서의 처오름높이가 감소함을 확인하였다.

사석 방파제와 같은 불연속 구조물의 안정 해석이 수행되었다. 파랑장의 계산에는 CADMAS-SURF를 이용하고 마운드의 변형 해석에는 개별요소법을 이용하였다. 파랑장과 구조물 변형과의 상호작용을 고려하였고, 마운드를 구성하는 요소의 다양성에서 비롯되는 물성치들을 고려하기 위해 스프링계수, 점성, 마찰계수를 몬테카를로법에 의해 랜덤하게 입력하였다. 또한 수치해석 결과를 검증하고 해석 모델의 타당성을 검토하기 위해 모형실험을 실시했다. 모형실험에서는 마운드를 구성하는 요소로써 유리구를 이용했고, 실험결과와의 비교를 위하여 요소의 크기를 수치해석의 모델요소와 일치시켰다. 그 결과 수치해석결과와 모형실험결과가 정성적으로 일치했으며, 본 해석 모델의 타당성이 검증되었다.

낙차공은 하천의 경사를 완화시키기 위해 설치하는 대표적 횡단구조물로써 국내 하천에서 쉽게 볼 수 있다. 낙차공물받이부(apron)는 낙차공 본체와 일체화된 구조물로 설치하는 것이 일반적이며 물받이부의 하류부에 바닥보호공을 설치하여 낙차공과 물받이를 보호하도록 설계된다. 이에 본 연구에서는 낙차공 물받이부에서의 세굴현상과 사석보호공을 설치함으로써 발생하는 침하량에 대한 실험을 수행하였다. 세굴은 낙차공에 유입되는 유량이 증가함에 따라 세굴심은 증가하지만

하천이나 해상에 건설된 교량의 교각에서 발생하는 세굴은 구조물의 안전에 있어서 매우 중요하며 이러한 세굴을 막기 위해 여러 세굴보호공법들의 개발 및 연구가 수행되고 있으며, 현재 현장에서 가장 많이 적용되는 방법으로 사석보호공이 있다. 이러한 사석보호공의 경우 사석과 하상 입자 크기에 따라 그 비율이 기준 이상이 될 경우 사석 층과 하상 사이에 필터 층을 시공해야 하지만 현장여건에 따라 필터시공부분에 막대한 공사비용을 추가하거나 필터 시공이 불가능한 경

본 연구에서는 실험에서 수행한 처오름높이와 월파량에 대한 결과를 제시하였다. 처오름높이와 월파량에 대한 파형경사, 쇄파계수와 파랑의 주기에 대하여 상세히 조사하였다. 또한 수치모형실험을 통해 실험의 정확도를 검증하였다. 그 결과, 실험의 정확성을 확인 할 수 있었다. 구조물의 경사가 낮아질수록 상대 처오름높이가 작게 나타났다. 또한, 월파량의 경우는 파형경사와 주기의 변화에 따른 차이가 크게 나타났다.

본 논문에서는 교각주위에서의 국부세굴 방지를 위한 사석 크기 및 접근각도 영향계수를 결정하기 위한 실험을 실시하였으며, 실험결과에 기초하여 사석크기 결정 공식과 접근각도 영향계수를 제안하였다. 접근각도 영향계수는 교각의 장폭비에 따라 다른 값을 보이며 교각에서의 접근각도가 증가됨에 따라 영향계수가 증가하는 경향을 보인다. 본 연구에서는 90%, 92.86%, 95%의 개도비와 1∼4의 장폭비를 가진 교각과 00, 150, 300, 450 및 600의 접

교각과 기초로 구성되는 불균일단면교각 주위의 사석보호공의 거동에 관련된 인자들의 영향에 관한 실험결과가 기술된다. 불균일단면교각은 교각의 전 길이에 대한 단면이 일정하지 않고 직경 bp의 원주가 보다 큰 직경 bf인 기초에 설치된 구조이다. 사석보호공의 안정은 기초의 높이에 따라 크게 영향을 받으며 한계기초높이, Zc가 존재함이 밝혀졌다. 한계기초높이는 균일단면교각의 한계유속과 같은 한계유속을 갖는 불균일단면교각의 기초높이로 정의되고 실험결과 Zc=0.

파랑제어 및 표사제어라고 하는 해안·항만구조물의 원래의 기능 이외에 해양·해안환경의 유지·개선의 기능까지도 갖춘 투과성잠제에 의한 비선형파랑변형을 해석하였다. 해석법으로서 Stokes 3차파에 기초한 섭동전개법과 경계요소법을 병용하는 주파수영역해석법을 처음으로 투과성잠제의 파랑변형에 적용하였다. 투과층내의 유체운동의 저항에는 Dupuit-Forchheimer의 저항식을 적용하며, Lorentz의 등가일원리에 기초하여 얻어지는 등가선형마찰계수의 산정식을

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.