This paper describes the remote monitoring of breaking ocean waves generated by Typhoon Nabi, whose name means butterfly in Korean, using a marine X-band radar in the Yongho Man, Busan, Korea. The basic purpose of this study is to investigate the dynamic behavior and to estimate the periods of breaking waves across the surf zone from radar image sequences. In these experiments, the land-based radar system imaged the inshore zone of three miles from the coastline to a isobath of 30 meters. The wave period and the dominant wave direction for breaking ocean waves extracted directly from radar image sequences were 157.4 meters and 298 degrees, respectively. However, the result calculated quantitatively by the continuous wavelet transform (CWT) showed that the period of breaking waves was 154.3 meters. The average difference in breaking wave periods between the value extracted by using EBRL (electronic bearing and range line) of radar and the calculated value by CWT was 3.1 meters, showing that the CWT method is also accurate. These results suggest that a marine X-band radar system is a viable method of monitoring the breaking ocean waves.

The depth of a surface-breaking crack in a concrete slab is characterized by using airborne surface wave transmission measurements. Two air-coupled sensors are used to measure surface waves across surface-breaking cracks with varying depths from 0 mm to 100 mm in a concrete slab (1500 X 1500 X 180 mm3). Resulting transmission coefficient and crack depth relation from a series of experimental studies shows a good agreement with theoretical results previously obtained by the author.

In offshore, various external forces such as wind force, tidal current and impulsive breaking wave force act on offshore wind tower. Among these forces, impulsive breaking wave force is especially more powerful than other forces. Therefore, various studies on impulsive breaking wave forces have been carried out, but the soil reaction are incomplete. In this study, the p-y curve is used to calculate the soil reaction acting on the offshore wind tower when an impulsive breaking wave force occurs by typhoon. The calculation of offshore wind tower against impulsive breaking wave force is applied for the multi-layered soil. The results obtained in this study show that although the same wave height is applied, the soil reaction generated by impulsive breaking wave force is greater than the soil reaction generated by wave force.

리프 지형은 전면에 경사가 존재한 후 그 경사가 완만하거나 평탄한 지형이 해안까지 지속되는 형태를 의미한다. 이러한 구조는 외해로부터 입사하는 파랑을 쇄파(braking)시킴으로 그 에너지를 감쇄시켜 해안을 보호하는 역할을 한다. 또한, 대기의 공기를 해저까지 유입시키고, 영양염류의 수직이동을 유도하여 해양생물이 서식하기 좋은 환경을 만들기도 한다. 그러므로 이러한 지형에서 파랑의 변형과 쇄파 양상을 파악하는 것이 중요한 연구 분야이며, 수치모델의 벤치마크 테스트에도 많이 사용되고 있다. 그러나 일정한 경사를 갖는 해안 지형에서의 파랑 변형 및 쇄파 양상에 대한 기존의 연구는 많은 반면, 리프 지형에 대한 연구는 그리 많지 않은 형편이다. 본 연구에서는 전면 경사를 1/40으로 설정한 리프 지형에 대해 수심과 파랑 조건을 변화시키며 파랑 변형 및 쇄파 양상에 대한 2차원 수리모형 실험을 수행하였다. 용량식 파고계를 이용하여 사면 및 리프 지형에서의 파고를 관측하였다. 실험을 통해 얻어진 관측 자료를 기존의 쇄파대 폭(surfzone width)과 쇄파한계파고 지수(breaker height index) 산정식으로 얻어진 결과 값과 비교함으로써 산정식의 적용성을 파악하였다. 또한 파랑조건 별 쇄파 안정파고를 계산하여 효과적인 인공리프(잠제) 폭 설계에 기여할 수 있도록 하고자 하였다.

파티클 기반의 유체 시뮬레이션에서 파티클 들이 경계면에 부딪쳐 쇄파를 일으키는 경우 과도한 움직임으로 인해 자연스러운 흐름을 표현하기 어렵다. 파티클이 이동하는 시간 간격을 세분화하여 선형보간 함으로써 이 문제를 해결할 수 있다. 이렇게 하면 경계면에 모여 압력이 높아진 파티클 들의 가속도 벡터가 부드럽게 변한다. 하지만 보간을 하기위한 최소 샘플수가 높기 때문에 파티클 들이 점성을 가진 액체처럼 뭉치는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 가중치 보간 방식을 사용한다. 가중치 보간은 파티클의 현재 가속벡터와 이전 가속벡터에 서로 다른 가중치를 주며 차례로 더해 이동벡터를 구한다. 가중치 보간 방식을 쓰면 비슷한 흐름을 표현하는데 필요한 샘플수가 선형 보간 방식보다 적다. 그 결과로 점성을 가진 액체처럼 뭉치는 선형보간 방식의 문제점을 해결할 수 있다.

The depth of a surface-breaking crack in a concrete slab is characterized by using non-contact surface wave transmission measurements. Two air-coupled sensors are used to measure surface waves across surface-breaking cracks with varying depths from 0mm to 100mm in a concrete slab (1500X1500X180mm3). Resulting transmission coefficient and crack depth relation from a series of experimental studies shows a good agreement with theoretical results previously obtained by the author.

쇄파로 인해 발생되는 쇄파유도류가 파랑의 굴절 및 회절에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 보다 다양한 실험자료의 구축이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 일정 수심상에 타원형 수중 천퇴를 설치한 후 파랑의 전파변형 및 쇄파유도류의 정량적 계측에 대한 수리실험을 수행하였다. 실험에 적용된 천퇴의 제원은 Vincent and Briggs(1989)의 실험과 유사하지만 서로 다른 주기의 파랑을 적용하여 실험자료를 구축하였다. 실험파는 규칙파와 일방향 불규칙파를 적용하였으며, 천퇴 상단에서 쇄파가 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우를 포함하였다. 쇄파조건의 실험에 적용된 입사파는 천퇴에 도달하기 전까지는 쇄파가 발생하지 않는 파랑조건이다. 계측은 파봉선과 평행한 방향 뿐만 아니라 파 전파방향에 대해서도 수행하였다.

본 연구에서는 shelf 지형을 대상으로 불규칙파를 적용한 2차원 쇄파변형 수리실험과 Boussinesq형 방정식을 이용한 수치해석을 수행하였다. 유의파고, 유의파봉고, 유의파곡고, 평균수위 및 안정파고와 같은 쇄파특성을 수리실험자료로부터 분석하였고, 실험결과와 Boussinesq형 방정식의 해석결과를 비교하였으며, 두 결과는 비교적 잘 일치하였다. 일정수심상에서의 불규칙파의 쇄파후 안정파고는 수심의 약 0.56배로 분석되었다.

본 연구에서는 쇄파대에서 정현파의 쇄파에 대해 수리모형실험과 수치모형실험을 수행하였으며, 두 실험결과를 비교하였다. 수치해석 모형에서는 Reynolds 방정식을 지배방정식으로 사용하고 난류해석을 위해 - 모델을 적용하였으며, 자유수면변위를 추적하기 위해 VOF기법을 사용하였다. 수리모형실험과 수치모형실험 모두 동일한 수심과 주기를 가질 경우, 입사파의 파고가 커질수록 쇄파발생 지점이 경사시작 지점으로부터 가까운 위치로 이동하는 경향을 보였다. 또한, 쇄