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.

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.

본 연구에서는 입사각에 따른 혼성제 근고부에 피복되는 피복석의 안정성에 대해 실험적으로 검토하였다. 국내 항만 및 어항설계기준·해설(2014)에서는 혼성제 근고부 피복석의 안정중량 산정식으로 수정 Tanimoto식이 제시되어 있으나, 산정식에 의한 안정중량과 수리모형실험에 의한 안정중량의 차이가 크게 발생하고 있어 이에 대한 재검토가 요구되고 있다. 특히, 구조물에 직각으로 입사하는 조건보다 경사지게 입사하는 조건에서 보다 무거운 중량이 요구되고 있으며, 입사각이 피복재 안정성에 미치는 영향을 검토할 필요가 있다. 수정 Tanimoto식은 피복석의 안정중량을 산정하는 식이지만, 국내에서는 콘크리트 블록의 안정중량 산정에도 활용하고 있는 실정이며, 이의 적정성 여부에 대한 검토가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 혼성제 근고부에 피복된 피복석 및 콘크리트블록을 대상으로 입사각에 따른 안정성 실험을 수행하여 수정 Tanimoto식에 의한 안정중량 산정결과와 비교 분석하였다. 본 실험은 예비실험 단계이지만, 체계적인 연구를 통해 근고부 피복재의 안정중량 산정식을 제시할 예정이다. 또한 구조물에 직각으로 입사하는 조건에 대해 피복석 및 콘크리트블록을 적용한 안정성 실험을 수행하여 현재 활용되고 있는 수정 Tanimoto식을 개선하는 것이 최종 목표이다.

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.

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.

Wave profiles coming with oblique angle to trapezoidal submerged breakwater on the porous seabed are computed numerically by using a boundary element method. The analysis method is based on the wave pressure function with the continuity in the analytical region including fluid and structure. When compared with the existing results on the oblique incident wave, the results of this study show good agreement. The fluctuation of wave profiles is increased in the rear of the submerged breakwater due to the increase of the transmission coefficient, as the incident angle increases. In addition, in the case of the wave profiles passing over the submerged breakwater on porous seabed, it is able to verify that the attenuation of wave height occurs more significantly due to the wave energy dissipation than that of passing over the submerged breakwater on the impermeable seabed. The results indicate that wave profile own high dependability regarding the change of oblique incident waves and porous seabed. Therefore, the results of this study are estimated to be applied as an accurate numerical analysis referring to oblique incident waves and porous seabed in real sea environment.

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.