항만시설 확장에 따른 방파제 배후 파고변화 검토연구 : 유공블록을 이용한 항내정온도 확보방안 = A Study on the Wave Variation in Port due to Breakwater Expansion

국문 초록 (Abstract)

항만시설 확장에 따른 방파제 배후 파고변화 검토연구 나 제 민 가톨릭관동대학교 일반대학원 해양공학과 본 연구에서는 항만시설이 확장될 때 방파제의 단면형상이 항내 파고변 화에 미치는 영향을 검토하였다. 연구는 3차원 수리모형실험을 통해 수행 되었으며 방파제의 제두부를 기준으로 길이방향(x) 45cm 간격으로 7m 구 간에 대해 방파제 항내측 법선으로부터 20, 50, 80cm 간격(YC)으로 총 48 지점에서 대해 파고변화를 분석하였다. 이때 방파제의 내측 단면형식은 무 공콘크리트 블록(Type-A)과 소파블록(Type-B) 조건을 적용하였다. 수리 모형실험결과 방파제와 인접한 YC: 20cm지점에서 파고변화는 단면형상의 영향에 직접적인 영향을 받았으며 파향각이 클수록 그 차이는 비례하여 나 타났다. 파랑이 항내로 유입될 때 전파과정에서 파고는 점진적 감소에 따 른 항내 정온을 유도하지만 소파효과가 없는 Type-A가 적용될 경우 30° 의 파랑이 내습할 때 항입구부 대비의 40%규모까지 감소되던 파랑이 약 70%규모로 다시 증가하는 현상이 나타났다. 동일한 조건에서 Type-B단면 이 적용될 경우 약 35%까지 감소되던 파랑은 45%까지 파고상승이 발생하 였지만 Type-A에 비하여 파고증가율은 감소하였다. 하지만 주기와 파향각 이 증가할수록 두 단면의 차이는 줄어드는 것으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 필요성 1
• 1.2 연구의 목적 2
• 1.3 연구의 내용 및 범위 4
• 1.4 연구의 구성 5
• 제 2 장 이론적 배경 및 선행연구 고찰 6
• 2.1 항내 파랑변형 이론 6
• 2.1.1 파랑의 회절 및 굴절 6
• 2.1.2 항내 정온도와 파랑제어 7
• 2.2 연파의 발생 메커니즘 및 특성 8
• 2.2.1 연파의 정의 및 형성조건 8
• 2.2.2 직립벽 및 경사제에서의 연파거동 특성 9
• 2.3 방파제 단면 형상에 따른 소파기구 9
• 2.3.1 직립식 구조물(Type-A)의 반사특성 9
• 2.3.2 유공식 소파구조물(Type-B)의 파랑에너지 감쇄기구 10
• 2.4 선행연구 분석 10
• 2.4.1 이론적 및 수치해석적 연구동향 10
• 2.4.2 수리모형 실험적 연구동향 11
• 제 3 장 수리모형실험 계획 및 수행 12
• 3.1 실험개요 및 대상항만(가력항) 12
• 3.2 상사법칙 및 모형축척 결정 12
• 3.2.1 상사법칙 12
• 3.2.2 모형축척 14
• 3.3 실험시설 및 장비 15
• 3.3.1 3차원 평면조파수조 및 조파장치 15
• 3.3.2 파고계측 시스템 및 데이터 수집 16
• 3.4 실험조건 및 변수결정 16
• 3.4.1 입사파랑조건(파고, 주기, 파향) 16
• 3.4.2 실험단면 형상(Type-A, Type-B) 17
• 3.4.3 계측위치 및 실험케이스 18
• 제 4 장 실험결과 및 분석: 파향 30° 조건 19
• 4.1 유의파고 5cm 조건에서의 파랑 변형 특성 19
• 4.1.1 주기 1.2sec 내습 시 이격거리별 파고 분포 19
• 4.1.2 주기 1.8sec 내습 시 이격거리별 파고 분포 20
• 4.1.3 주기 2.2sec 내습 시 이격거리별 파고 분포 21
• 4.2 유의파고 8cm 조건에서의 파랑변형 특성 22
• 4.2.1 주기별 및 이격거리별 파고 변화 양상 22
• 4.3 파향 30° 조건에서의 단면 형상별 비교분석 23
• 4.3.1 무공 벽체(Type-A)에서의 연파발달 및 재상승 23
• 4.3.2 유공 블록(Type-B)에서의 파고 감쇄 효과 23
• 제 5 장 실험결과 및 분석: 파향 60° 조건 25
• 5.1 유의파고 5cm 조건에서의 파랑 변형 특성 25
• 5.1.1 주기 1.2sec 내습 시 파고 분포 및 굴절 효과 25
• 5.1.2 주기 1.8sec 내습 시 파고 급증 현상 분석 26
• 5.1.3 주기 2.2sec 내습 시 파고 분포 특성 27
• 5.2 유의파고 8cm 조건에서의 파랑 변형 특성 28
• 5.2.1 주기별 파고 분포 및 구조물 형상 영향 28
• 5.3 연구결과 분석 31
• 5.3.1 Wave dir: 30° 분석결과 31
• 5.3.2 Wave dir: 60° 분석결과 35
• 제 6 장 종합 고찰 및 토의 37
• 6.1 이격거리(Yc)에 따른 파고 분포 특성 비교 37
• 6.2 입사 파향 각 및 주기에 따른 파랑 변형 상관관계 38
• 6.3 방파제 단면 형상(유공여부)이 항내 정온도에 미치는 영향 39
• 제 7 장 결론 및 향후 연구과제 40
• 7.1 연구 요약 40
• 7.2 주요 결론 40
• 7.3 향후 연구과제 41
• 참고문헌 42
• Abstract 44