제주외항 건설에 따른 주변 해역의 해빈류 변화 예측

곽문수,편종근,Kwak, Moon-Su,Pyun, Chong-Kun 한국방재학회 2004 한국방재학회논문집 Vol.4 No.3

본 연구에서는 하디크로스법을 적용한 해빈류 해석 수치모델을 사용하여 제주외항의 건설진, 후에 대한 주변 해연의 흐름 변화를 예측하였다. 수치계산은 외항 건설전의 현재상태와 구조물 완공후의 상태에 대하여 실시하였고, 파향은 계절적인 변화를 고려하여 겨울철 NNW 방향과 여름철 NE 방향을 각각 검토하였다. 계산결과는 건설전, 후 모두 겨울철 NNW 방향의 고파랑 내습시 해빈류가 크게 발생하였다. 또한, 건설전에는 외항 건설 예정해역에서 서쪽에서 동쪽으로 향하는 연안류가 발생하여 화북동 전면해역에서 이안류를 형성하였지만, 건설후에는 화북동 전면해역에서 이안류가 순환류의 형태로 변화하였으며, 외항 입구에서 작은 순환류가 나타남을 볼 수 있었다. 한편, 외항에서 북동쪽으로 3.0km 떨어진 삼양해수욕장 주변의 흐름분포는 외항과 반대방향인 서쪽에서 동쪽으로 연안류가 발생하고 있음을 알 수 있었으며, 해수욕장의 표사이동에 의해서 외항에 미치는 영향은 매우 작을 것으로 판단된다. In this study, the change of the current in the coastal zone before and after the construction of Jeju new harbor was predicted by using the numerical model, which uses Hardy-Cross method. The numerical model was carried out for the present state, before the construction, and the state after the construction, and for the wave direction the NNW direction for winter and NE direction for summer were tested so that the seasonal change may be considered. The computation result shows that a large amount of the wave induced current was occurred when there were high waves coming in from NNW direction before and after the construction. Also, before the construction a longshore current occurred moving from the west to the east at the new harbor construction site so that it formed a rip current in the Hwabuk-dong front sea. And also, after the construction, the tip current produced changed into nearshore circulating current and a small circulating current appeared at the harbor entrance. On the other hand, at Samyang 4each, which is 3.0km away from the new harbor in the NE direction, shows that there was a longshore current occurred from the west to the east, which is in the opposite direction the new harbor, and the effect on the new harbor by sediment transport at Samyang beach is thought to be very small.

항만공진현상을 고려한 계류선박의 동요 해석에 관한 연구

곽문수,문용호,편종근,Kwak, Moon Su,Moon, Yong Ho,Pyun, Chong Kun 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.2

본 연구는 항만 공진 현상을 고려한 계류선박의 동요량 산정방법을 제시하고 공진현상이 선박의 동요에 미치는 영향을 정량적으로 평가한 것이다. 공진 현상의 해석은 타원형완 경사방정식을 채용한 CGWAVE 모형을 사용하였고, 계류선박의 동요 해석은 3차원 Green 함수 모형을 사용하였다. 본 방법은 현지 계류선박의 동요량 계측 결과를 이용하여 타당성을 검증하였고, 포항신항의 최근 파랑 관측 자료와 비교하여 현지 항만의 적용성을 검토하였다. 파랑 관측 기록에서 얻어진 포항신항의 공진주기는 80분, 33분, 23분, 8분 등의 장주기 성분과 항내 슬립에서 발생한 주기 42초, 54초, 60초 등의 외중력파 성분이었으며 공진 해석 모형은 이들 공진주기를 잘 재현하였다. 본 연구에서는 포항신항의 제 8부두에 5,000톤, 10,000톤, 30,000톤의 선박이 계류되었을 때 공진 성분을 포함한 경우와 포함하지 않은 경우의 동요량을 각각 산정하여 공진 현상이 선박 동요에 미치는 영향을 검토하였다. 공진 성분을 포함한 경우는 그렇지 않은 경우에 비하여 12~400 %의 동요량 증가를 보였다. 공진 현상이 동요량에 미치는 영향은 Surge, Heave 동요는 선박이 클 수록, Roll과 Yaw 동요는 반대로 선박이 작을 수록 커짐을 알 수 있었다. This paper is proposed the computation method of moored ship motion considering harbor resonance, and estimated that the harbor resonance have an effect on moored ship motion. The computation of harbor resonance was used CGWAVE model and the computation of moored sip motion was used the Green function method expressed by three dimensions. This method was verified with the field observation data of moored ship motion, and the application of actual harbor was investigated with wave field data and down time record data in Pohang New Harbor. The resonance periods in Pohang New Harbor that obtained from wave field data were 80, 33, 23, 8 minute, which are the long waves, and 42, 54, 60 second, which are the infra-gravity waves inside harbor slip. The simulated results of harbor resonance were corresponded with the wave field data. This study was investigated on 5,000 ton, 10,000 ton and 30,000 ton ship sized in Pier 8 of Pohang New Harbor that the harbor resonance has effect on moored ship motion from simulated results of ship motion in case of included resonance and excluded resonance. In case of included resonance, the ship motion have increased by 12~400 percent when compared with results of excluded resonance. We could find that the harbor resonance have still more an effect on the surge and heave motions of a large size ship and the roll and yaw motions of a small size ship.

계류선박의 동요량을 고려한 하역한계파고 산정 방법에 관한 연구

곽문수,문용호,Kwak, Moon Su,Moon, Yong Ho 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.3

본 연구는 선박의 크기, 계류상태, 파랑의 주기, 파향 등의 영향을 반영하여 계류선박의 동요량을 계산하고, 그 결과를 이용하여 선석 전면에서 하역한계파고를 산정하는 방법을 제시한 것이다. 여기서는 포항신항의 제 8부두에 본 방법을 적용하고 하역중단시 현지 파랑 관측자료와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 하역중단시 현지 선박의 크기는 800~35,000ton이었으며, 이 때 관측된 파랑은 파고 0.10~0.75m, 주기 7~13s이었다. 본 방법에 의한 하역한계파고는 5,000ton, 10,000ton, 30,000ton 선박에 대하여 파고 0.19~0.50m, 주기 8~12s로 계산되었으며, 본 방법은 파랑의 주기 변화 및 선박의 크기에 대응하여 하역중단시 현지 파랑 관측 결과를 잘 재현하였다. 한편 본 방법에 의한 하역한계파고는 선형 5,000~30,000ton, 주기 12s, 선박에 입사하는 파랑의 각도가 $75^{\circ}C$일 때, 설계기준의 하역한계파고에 비해서 장 단주기 파를 고려하면 16~62%, 단주기 파랑만 고려하면 0~46% 감소하였다. 또한 설계기준에 제시된 하역한계파고는 주기 변화 및 선형에 따라 대응하지 못하며, 10,000ton 이하의 선박에 대해서는 과대 평가되어 있음을 확인하였다. This study proposed an estimation method of allowable wave height for loading and unloading of the ship considering ship motion that is affected by ship sizes, mooring conditions, wave periods and directions. The method was examined validity by comparison with wave field data at pier $8^{th}$ in Pohang new harbor. The wave field data obtained with wave height of 0.10~0.75m and wave period of 7~13s in ship sizes of 800~35,000ton when a downtimes have occurred. On the other hand, the results of allowable wave height for loading and unloading of the ship in this method have obtained with wave heights of 0.19~0.50m and wave periods of 8~12s for ship sizes of 5,000, 10,000 and 30,000ton. Thus this method well reproduced the field data respond to various a ship sizes and wave periods. And the results of this method tended to decrease in 16~62% when have considered long wave, and it is decreased in 0~46% when didn't consider long wave than design standards in case of the ship sizes of 5,000~30,000ton, wave period of 12s and wave angle of $75^{\circ}C$. The allowable wave heights for loading and unloading of the ship proposed by design standards are didn't respond to various the ship sizes and wave periods, and we have found that the design standards has overestimated on smaller than 10,000ton.

투과제를 이용한 중력외파의 항내 수면진동 저감 방법에 대한 연구

곽문수(Moon Su Kwak),정원무(Weon Mu Jeong) 한국해안해양공학회 2020 한국해안해양공학회 논문집 Vol.32 No.6

본 연구는 장주기 파의 항내 수면진동 대책과 수질 문제를 동시에 고려하기 위하여 투과방파제를 활용하는 수면진동 저감 방법을 실제 해역에 적용하고 Boussinesq 파랑모델을 이용하여 저감 효과를 수치적으로 검토한 것이다. 본 연구에서는 중력외파에 의한 항내 수면진동 문제가 빈번히 발생하는 동해안의 묵호항을 연구대상으로 하였으며, 5년간의 장기 파랑관측 자료를 분석하여 파악한 묵호 수역의 중력외파는 주기는 40 s~70 s 사이에 집중 분포하였고 파고는 0.1m 이하가 분석대상 자료의 94%이었다. 저감 목표 주기는 항내 수면진동 해석을 실시하여 첨두 주기 68.0 s로 결정하였으며, 가장 효과적인 수면진동 저감 방법은 항 외측에 투과율 0.3의 투과방파제를 도제로 설치하고 항내 안벽의 일부 구역을 파랑에너지흡수 구조형식으로 교체하여 중력외파에 의한 반사율을 0.9 이하로 하는 방법이었다. 이 방법의 진폭 감소율은 27.4%이었다. 그리고 투과방파제의 투과율 차이가 중력외파에 의한 항내 수면진동의 진폭 감소율에 미치는 영향은 크지 않았다. In this study, the minimization of harbor oscillation using permeable breakwater was applied to the actual harbor and investigated an effect of minimization by computer simulation in order to take into account the water quality problems and measures of harbor oscillation by infragravity waves at the same time. The study site is Mukho harbor located at East coast of Korea that harbor oscillation has been occurred frequently. The infragravity waves obtained by analyzing the observed field data for five years focused on the distribution between wave periods of 40 s and 70 s and wave heights in less than 0.1 m was 94% of analyzing data. The target wave periods was 68.0 s. The most effective method of minimization of harbor oscillation by infragravity waves was to install a detached permeable breakwater with transmission coefficient of 0.3 on the outside harbor and replace some area of the vertical wall in the harbor with wave energy dissipating structure to achieve a reflectivity of 0.9 or less. The amplitude reduction rate of this method shown in 27.4%. And the effect of the difference in transmission coefficient of permeable breakwater on the reduction rate of the amplitude was not significant.

시간의존 완경사방정식을 이용한 월파량 산정 방법

곽문수(Kwak, Moon-Su),이홍규(Lee, Hong-Gyu),박성윤(Park, Sung-Yoon),편종근(Pyun, Chong-Kun) 한국해안해양공학회 2006 한국해안해양공학회 논문집 Vol.18 No.4

기존 방파제의 대부분은 항내외 흐름을 차단시키는 불투과성 방파제로서 항내의 수질오염을 심화시키고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에 여러 형식의 해수교환방파제가 제안되고 있다. 해수 교환 방파제의 형식에는 흐름을 이용한 조류제, 파랑을 이용한 월류제 등이 있다. 이 중에서 파랑에너지에 의한 해수교환 형식은 항내로 월파되는 월파량의 계산시 적절한 유량계수의 산정을 필요로 한다. 본 연구는 적절한 유량계수의 도입을 통해서 정량적인 월파량을 계산하고, 월류식 해수교환방파제의 해수교환 효과를 검토한 것이다. 파량의 계산은 정상상태의 하천에서 월류제를 넘어가는 월류량을 산정하는데 사용되고 있는 Forchheimer의 식을 시간의존 완경사방정식에 적용하여 가능하도록 하였다. 이 때 가장 중요한 매개변수인 유량계수는 수리모형실험으로 추정하였다. 이와 같은 방법을 제주외항 서방파제의 해수교환 구간에 적용하고 해수교환 성능을 검토해 보았다. 평상 파랑 조건이 파고 3.7 m, 주기 8.5 s, NNW방향일 때, 항내로 공급되는 월파량은 27.5m³/s로 산정 되었다. Most of the conventional breakwaters impermeable breakwaters which block seawater exchange between the outside and inside of the harbors. The blocking of seawater exchange may cause pollution of water in harbors. To solve the water pollution problem, various kinds of seawater exchange breakwaters have been proposed. Their types can be classified into the current type which uses tidal current, and the overtopping type which uses the wave energy. The overtopping type breakwaters require a discharge coefficient to calculate the rate of overtopping into the harbor. The present study is to compute the rate of overtopping with introduction of a correct discharge coefficient and to evaluate the effect of the overtopping type breakwater on the water qualify inside a harbor. The rate of overtopping was computed by using Forchheimer formula with time dependent mild-slope equation for various wave conditions. The formula has been generally used to calculate the overflow discharge in steady state river flows. The discharge coefficient, which is the key parameter of the calculation, was determined by a series of hydraulic model tests. The present scheme was applied to the seawater exchange section of the western breakwater of Jeju New Harbor's and the efficiency of that section was examined. The calculated results showed that the rate of overtopping into the harbor reached about 27.5m³/s in the wave condition (wave height 3.7 m, wave period 8.5s, and wave direction NNW).

FUNWAVE-TVD 모델을 이용한 직립구조물의 월파량 산정

곽문수(Moon Su Kwak),고바야시 노부히사(Nobuhisa Kobayashi) 한국해안해양공학회 2021 한국해안해양공학회 논문집 Vol.33 No.6

본 연구는 완전비선형 Boussinesq 방정식 모델인 FUNWAVE-TVD 모델을 이용하여 비선형 불규칙파에 의한 해안구조물의 월파량을 산정할 수 있는 수치모형을 수립한 것이다. 여기서는 EurOtop(2018)의 월파량 산정식 및 Goda(2009)의 경험식을 코딩하여 FUNWAVE-TVD 모델의 서브루틴으로 추가하고 수치모형을 수립하였다. 모형의 검증은 직립구조물에 대한 비선형 불규칙파의 월파량을 수치계산하고 EurOtop(2018)에 제시된 실험 결과와 비교하여 수행하였다. EurOtop 식에 의한 수치계산 결과는 비쇄파 조건의 경우 모든 상대여유고(Rc/Hmo) 구간에서 실험결과와 매우 잘 일치하였으며, 경험식에 의한 수치계산 결과는 Rc/Hmo < 0.8 구간에서는 실험 결과보다 과소평가 되었고 R c/Hmo < 0.8의 구간에서는 실험 결과보다 과대평가 되었다. 쇄파조건의 경우 본 모형의 결과는 Rc/Hmo ≤ 1.35의 exponential curve나 Rc/Hmo > 1.35의 power curve 구간 모두에서 실험 결과를 잘 재현하였다. 따라서 본 수치모형은 직립구조형식의 호안구조물에서 비선형 불규칙파에 의한 월파량을 정도 높게 모의할 수 있음을 확인하였다. This study established a numerical model capable of calculating the wave overtopping rate of coastal structures by nonlinear irregular waves using the FUNWAVE-TVD model, a fully nonlinear Boussinesq equation model. Here, a numerical model was established by coding the mean value approach equations of EurOtop (2018) and empirical formula by Goda (2009), and adding them as subroutines of the FUNWAVE-TVD model. The verification of the model was performed by numerically calculating the wave overtopping rate of nonlinear irregular waves on vertical wall structures and comparing them with the experimental results presented in EurOtop (2018). As a result of the verification, the numerical calculation result according to the EurOtop equation of this model was very well matched with the experimental result in all relative freeboard (Rc/Hmo) range under non-impulsive wave conditions, and the numerical calculation result of empirical formula was evaluated slightly smaller than the experimental result in Rc/Hmo < 0.8 and slightly larger than the experimental result in Rc/Hmo > 0.8. The results of this model were well represented in both the exponential curve and the power curve under impulsive wave conditions. Therefore, it was confirmed that this numerical model can simulate the wave overtopping rate caused by nonlinear irregular waves in an vertical wall structure.

장주기 파랑에 의한 영일만 신항의 부진동 특성 해석

곽문수(Moon Su Kwak),문용호(Yong Ho Moon),편종근(Chong Kun Pyun) 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6

후포항 주변의 흐름장 해석

곽문수(Kwak Moon Su),이홍규(Lee Hong Gyu),이동수(Lee Dong Su),편종근(Pyun Chong Kun) 대한토목학회 2005 대한토목학회 학술대회 Vol.2005 No.10

변수심장의 파랑 해석을 위한 Green함수 모형

곽문수(Kwak Moon Su),편종근(Pyun Chong Kun) 대한토목학회 2000 대한토목학회 학술발표회 논문집 Vol.2000 No.3

계류비디오시스템을 이용한 해안선 관측방법의 개발

곽문수(Kwak Moon Su),정후영(Jung Hoo Young),이동수(Lee Dong Su),편종근(Pyun Chong Kun) 대한토목학회 2005 대한토목학회 학술대회 Vol.2005 No.10