OWEC(Overtopping Wave Energy Converter)는 월파된 파도를 이용한 파력발전시스템이라한다. OWEC의 성능 및 안전성은 파고, 주기 등 파도의 특성에 의해 영향을 받는다. 따라서 해역 특성에 따른 OWEC의 최적 형상과 구조안전성에 관한 연구가 필요하다. 본 연구 에서는 울릉읍 연안 해양 환경 데이터를 이용하였으며, SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 입자법 해석을 통해 기존 케이슨 하부 구조에 변화를 준 모델 4개를 비교하여 월파 효율을 분석하였다. 그 결과, 하부 구조의 변경 및 경량화가 가능함을 확인하였다. 최적화 해석을 통 해 설계 하중에 내하력을 가지는 하부 구조인 새로운 트러스형 구조를 제안하였다. 이후 부재 직경 및 두께를 설계변수로 하는 사례 연구 를 통해 허용응력조건 하에서 구조 안전성의 확보를 확인하였다. 주기적인 파랑 하중을 받기 때문에 제안하는 구조의 고유 진동수와 해 당 해역의 파주기를 비교하였으며, 1년 재현 주기의 파랑을 하중으로 한 조화응답해석을 수행하였다. 제안하는 하부 구조는 동일 가진력 에서 기존 설계 대비 응답의 크기가 감소하였으며, 기존 대비 32% 이상의 중량 절감을 수행하였다.

월파된 파도를 이용한 파력발전시스템을 월파수류형 파력발전기 OWEC(Overtopping Wave Energy Converter)라고 한다. OWEC의 성능은 발전 시스템은 특성상 파도의 파고와 주기의 영향을 받는다. 파도는 해양에 따라 파고, 주기, 파도 방향 등의 특성이 다르고 이러 한 파도의 다양한 특성 때문에 OWEC는 안정적인 전력을 생산하기 어렵다. 따라서 각 바다의 특성에 따른 OWEC의 적절한 형상에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 입자법을 사용하여 OWEC의 램프 설계가 hydraulic efficiency에 미치 는 영향을 확인했다. 총 10개의 모델을 설계하였으며, 선택된 매개변수에 따라 램프의 설계 파라미터를 선택하고 사면의 형상을 변경하여 시뮬레이션을 수행하였다. 해석 결과로부터 구한 유량을 기초로 hydraulic efficiency를 산출하였다. 계산된 hydraulic efficiency를 바탕으로 각 변수가 사면의 형상에 따른 월파 성능에 미치는 영향을 확인하였다. 본 연구에서는 특정 해역에 따른 OWEC 램프의 적절한 형상에 대한 방향을 제시하였다.

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.

By increasing the flow rate of near the river the water level increases. Due to the increased water level, damage occurs in the revetment. In this paper, In oder to estimate the amount of overtopping rate in the revetment near the river the numerical mode

수치파동수조에서 안정적인 지진해일을 조파하기 위하여 2차원 수치모델(LES-WASS-2D)에 다양한 파형의 지진해일을 고려할 수 있는 무반사 조파시스템을 도입하였다. 기존 실험에서 측정한 호안주변의 지진해일의 시․공간 파형들과 비교하여 수치계산결과가 높은 정확도를 나타내었다. 이로써 본 연구에서 적용한 수치모델이 지진해일 월파모의에 있어서 적합하다는 것을 보여주었다. 지진해일 월파모의결과로부터 지진해일 체적비와 파고와 수심비에 따른 월퍄량, 침수거리를 고찰하였다. 지진해일의 파형이 넓을수록 월파량이 선형적으로 증가하였으며, 침수거리 또한 증가하였다. 그러므로 고립파 근사이론을 지진해일의 월파 및 침수모의에 적용할 경우, 실제 지진해일보다 수리특성이 과소평가 될 우려가 크다.

국내 항만구조물 설계기준서인 항만 및 어항설계기준·해설(2014)에서는 직립식구조물과 경사식구조물에 대한 월파량 산정 기법이 도표의 형태로 제시되어 있다. 항만 및 어항설계기준·해설(2014)에 제시된 도표는 Goda(1975)에 의해 제시된 연구성과로써 Franco와 Franco(1999)에 의하면 기존의 연구성과에 비하여 월파량을 작게 산정하는 것으로 제시하고 있다. 그렇지만 최근 월파량 산정과 관련된 최근 연구추세를 살펴보면 유럽 및 미국에서는 산정식의 형태로 월파량 산정기법이 제시되어 있다. 본 연구에서는 직립식구조물에 대한 월파량 산정식 개발을 위하여 단면수리실험을 수행하였다. 실험에서는 다양한 입사파조건(유의파고, 유의주기), 수심조건 및 여유고 조건을 적용하여 체계적인 월파량 값을 계측하였다. 실험파는 Bretschneider-Mitsyasu 주파수 스펙트럼을 이용한 불규칙파를 적용하였으며, 실험결과는 구조물 선단부에서 충격파 조건(impulsive condition)과 비충격파 조건(non-impulsive condition)으로 구분하여 제시하였다. 월파량 계측결과는 지수함수의 형태로 제시하였다. 지수함수로 분석함에 있어 입력변수는 입사파고와 여유고의 비인 상대여유고와 무차원 월파량이다. 또한 월파량 분석에 있어 평균값과 최대값 개념의 월파량을 제시하였다.

최근 항만구조물 설계를 수행함에 있어 경사입사파 특히 연파가 주요한 설계인자로 부각됨에 따라 그에 대비한 근고공 안정성 확보 및 마루높이 산정 등에 대한 검토를 수행하고 있다. 이는 실제 경사입사파 내습시 직각입사파 조건에 비해 월파량이 저감되지만, 구조물과 파향선이 이루는 각도가 40도 미만이 될 경우 연파(stem)가 발생하는 것으로 알려져 있다. 이로 인한 파랑 증폭으로 일부 구간에서 월파량이 증대되고 파고상승으로 직립식 구조물 제체에 거치된 피복블록의 안정성 확보에 영향을 줄 수 있다.본 논문에서는 경사입사파의 영향을 고려하여 직립제 구조물 전면에서의 파랑증폭으로 인한 월파량과 파고를 공간적 분포를 통해 비교 분석하고자 한다. 다양한 연파 발생 조건을 구현하기 위해 입사유의파고 Hs0=5.0∼10.0cm, 유의주기 Ts=1.19∼1.98sec, 여유고Rc=5.0∼15.0cm 및 내습시 입사각 beta=10∼40°의 실험조건을 적용하였다. 이를 통해 경사입사파 각도에 대한 파랑의 증폭구간과 발달구간에서의 입사각에 따른 월파량 저감계수를 EurOtop과 같은 형태로 제시하였다.

본 연구에서는 월파조건에서 직립구조물을 따른 연파특성을 평면수조에서 수리실험을 통해 검토하였으며, 실험에 사용된 파랑은 Bretschneider-Mitsuyasu 주파수 스펙트럼을 가지는 일방향 불규칙파이다. 주된 내용은 상대여유고(R)의 변화에 따른 파고저감을 검토하는 것이며, 월파조건과 비월파조건에서의 파고계측 실험결과를 비교하였다. 상대여유고가 작아질수록 월파의 증대로 인해 상대유의파고는 감소하였으나, 연파 폭의 변화는 거의 나타나지 않았다. 그리고 본 실험조건 내에서 상대여유고가 1보다 큰 경우는 월파에 의한 파고저감효과가 거의 없는 것으로 나타났으며, R=0.5인 경우는 R=1.5인 경우에 비해 구조물 전면의 파고가 약 10% 저감되는 것으로 나타났다.

Overtopping Wave Energy Convertor (OWEC) is an offshore wave energy convertor, which comprises the circular ramp and reservoir. It collects the overtopped waves and converting water pressure head into electric power through the hydro-turbines installed in the vertical duct, which is fixed in the sea bed. The performance of OWEC can be represented by the operating water heads of the device, which depends on the amount of the wave water overtopping into the reservoir. In the present paper, the reservoir with the duct connecting to the sea water are studied in the 3D numerical wave tank, which has been developed based on the computational fluid dynamics software Fluent 6.3. Both the overtopping motion and the discharges of the reservoir are investigated together, and several shape parameters and incident wave conditions are varied to demonstrate their effects on the performance of OWEC.

많은 지자체에서 현재까지 연안침식방지 및 호안정비를 주목적으로 하는 연안정비사업을 추진해 왔다. 연안정비사업은 쾌적하고 안전한 바다공원 개념의 친수연안으로 조성하기 위하여 시행 중에 있다. 그러나 기후변화로 인하여 예측할 수 없는 사고들이 많이 발생하고 있으며 연안역에서의 안전사고가 증가하고 있다. 최근에는 월파로 인해 이용객이 휩쓸려 사망하는 등의 사고사례가 증가하고 있으며, 월파로 인한 피해는 인명피해 말고도 시설에 대한 피해까지 많이 나타난다. 월파로 인한 피해를 방지하기 위해 월파수 운동의 분석이 필수적이며, 현재까지 많은 연구가 진행되고 있다. 월파수 운동은 매우 복잡하며, 실제 월파수와 매우 비슷한 형상을 나타내는 공식들이 제안되었다. 국내의 항만시설물 안전시설 설계지침도 이를 기준으로 제정되어 사용되고 있다. 그러나 시설물의 파손 및 인명피해가 발생되고 있어 이에 대한 검토가 필요하다. 본 연구는 월파 발생시 방파제상 안전난간에 대한 적합한 설계지침을 위하여 난간에 작용하는 월파파력 실험을 실시하였다. 실험을 통하여 위험파고의 형태를 파악하였으며, 난간 설계시 인발을 방지하기 위한 적합한 방안을 제안하였다.

본 연구는 수리실험으로 얻어진 권파에 의한 월파수괴의 유속을 댐붕괴흐름과 비교하여 거동의 유사성을 검토하였다. 댐붕괴흐름은 해석해가 간략하고 월파 거동과 유사함으로 인해 월파의 유속산정에 이용되어왔다. 월파는 일반적으로 많은 연행기포로 인해 기존의 유속측정기법을 적용하는데 제한을 받게 되므로, 본 실험에서는 기포나 기포조직모양을 이용한 기포영상유속계를 이용하여 월파 유속을 측정하였다. 실험결과로부터 월파의 유속단면을 검토하였고, 단면의 최대유속과 수심평

연안으로 입사해 들어오는 파랑은 월파형 파랑제어구조물에 의해 증폭, 월파되어 구조물 배후의 유수지에 위치 에너지로 저장될 수 있으며, 수두차의 형태로 저장된 위치에너지는 초저낙차 수차 터빈을 통해 전기에너지로 변환될 수 있다. 본 연구는 이와 같은 월파형 파력발전에 있어서 주어진 입사파 조건에 대해 최대 월파 유량을 획득하는 월파형 파랑제어구조물의 최적 형상을 도출하기 위한 실험적 연구이다. 월파형 파랑제어구조물의 형상 도출을 위한 수조 실험은 삼차원 조파 수조에서 이루어졌으며, 평면 파랑 집중 형상을 가진 삼차원 구조물의 형상은 5가지의 종류로 제작되었다. 파랑제어구조물은 신과 홍(2005)에서 제안한 월파형 파랑제어구조물의 이차원 단면 형상을 토대로 수로폭 및 수렴각을 가진 삼차원 형상으로 확장한 것이다. 본 삼차원 월파실험에서는 20개의 입사파 조건과 각각의 파에 대한 0˚, 15˚, 30˚의 상대 입사각을 부여하여 계측된 월파량을 분석하였다.

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.