직립 유공케이슨 방파제의 반사특성분석 : (Wave Reflection of Performed-Wall Caisson Breakwaters)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The research is focused on the reflection characteristics of perforated-wall caisson breakwaters. The comparison and analysis of criteria which are used for the breakwater design and the analysis of causes for the damage of coastal structures. The results of this research are summarized as follows; 1) It is found that in the case when the wave steepness (H/L) is small, the reflection coefficients are large. The existing researches have shown that the wave reflection is minimized when the nondimensional width of wave chamber B/L is about 0.25 for the regular wave. However, for the irregular waves the reflection is weaker when B/L. is 0.13~0.15. For a same porosity condition, the wave dissipation is stronger as the width of slit is larger. The double-chamber caisson is superior to single-chamber caisson in the wave dissipating effects. 2) Hudson formula and Van der Meer formula are compared. They are used for calculating the design weight of armoring stones of rubble-mound breakwaters. In spite of the same design condition, the results from the two formulas are different. Therefore, it is necessary to verify the formulas before using them. In addition, the improvement of the formulas is requlred to account for the characteristics of Korean coast. 3) The damage of the rubble-mound breakwaters is mainly caused by the loss of armoring stones and rubbles. The main factor inducing the damage is the Typhoon. The damage is larger in south and east coasts than in west coast. Since the damages are generated when the incident wave exceeds the design wave height, the highly accurate estimation of deep-water design wave condition is necessary. However, in some cases, the damages were occurred in the case of smaller wave height than that of design wave. And the cases where the weight of armoring stones is smaller than that given by the specification are also observed. Therefore the re-examination of the safety for coastal structures is required for the coastal area where the damages of coastal structures have occurred frequently.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 유공방파제의 반사특성, 경사식 방파제의 피복재 중량 산정식의 비교 분석 및 기 축조된 항만구조물의 피해사례를 통한 원인분석에 대해 중점적으로 수행하였으며, 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 유공방파제에 대한 반사특성을 분석한 결과, 입사파의 파형경사(H/L)가 작은 경우에 반사율이 크게 나타났다. 규칙파를 적용한 경우에는 유수실 폭과 입사파 파장의 비인 B/L≒0.25에서 최소의 반사율을 보인 반면, 불규칙파를 적용한 경우에는 B/L=0.13~0.15 범위에서 가장 낮은 반사율을 보였다. 또한 동일한 유공율 조건에서 Slit 폭이 넓을 수록 소파효과가 우수하였으며, 유공율을 적절히 조합할 경우에 유공 2실의 소파효과가 유공 1실보다 우수하게 나타났다. 2) 경사식 방파제의 피복재 중량 산정공식인 Hudson 공식과 Van der Meer 공식을 비교 분석하였다. 동일한 조건에서도 산정공식에 따라 서로 다른 중량이 계산되기 때문에 각각의 산정공식에 대한 적용조건 및 적용한계에 대한 명확한 검토가 선행되어야 할 것이다. 그리고 지속적인 연구를 통해 우리나라 해역특성에 맞은 피복재 중량 산정식의 개발이 필요하다. 3) 경사식 방파제의 피해는 주로 경사면의 피복석과 사석의 유실이었으며, 피해를 발생시키는 주요 요인은 태풍이며, 수심이 낮은 서해보다는 남해와 동해에 위치한 항만에서 주로 피해가 발생하였다. 따라서 연안구조물 설계에 적용되는 심해설계파에 대한 정도 높은 평가가 요구된다. 일부 사례에서는 설계파보다 작은 파가 내습한 경우에도 피해가 발생하였고, 방파제의 안정성을 확보하기 위해 피복되는 피복재의 중량이 적정 기준에 미달하는 사례도 발생하였다. 그러므로 피해발생 빈도가 높은 해역부터 기 축조된 항만구조물의 안정성에 대한 재검토가 필요하다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론
• 1.1 연구의 필요성
• 1.2 연구의 목적
• 1.3 연구의 내용 및 범위
• 2.유공케이슨 방파제의 반사특성
• 2.1 유공케이슨 방파제의 특성
• 2.1.1 유공케이슨 방파제
• 2.1.2 유공케이슨 방파제의 기본특성
• 2.2 기존 연구결과
• 2.2.1 연구동향
• 2.2.2 이론적 고찰
• 2.2.3 구조형태에 따른 구분
• 2.3 유공케이슨 방파제 반사특성 실험
• 2.3.1 반사율 측정
• 2.3.2 실험방법
• 2.3.3 실험파 제원
• 2.3.4 실험모형 및 실험안
• 2.3.5 유공방파제의 반사율 실험결과
• 2.3.6 실험결과 비교 분석
• 3.방파제 설계법의 비교
• 3.1 방파제 설계기준
• 3.2 방파제의 구조양식 및 특징
• 3.2.1 케이슨식 혼성제의 특징과 설계외력
• 3.2.2 경사식 방파제의 특징과 설계외력
• 3.3 각 설계기준에 따른 방파제 설계법
• 3.3.1 SPM(1984)의 방법
• 3.3.2 CIRIA/CUR(1991)의 방법
• 3.3.3 항만 및 어항 설계기준(1999)의 방법
• 3.4 방파제 설계예
• 3.4.1 설계조건
• 3.4.2 T.T.P. 경사제
• 3.4.3 사석 경사제
• 3.4.4 방파제 설계결과 비교
• 4. 항만구조물 피해사례
• 5. 결 론
• 5.1 유공케이슨 방파제의 반사특성 고찰
• 5.2 경사식 방파제 설계법에 대한 고찰
• 5.3 항만구조물 피해사례 고찰
• 참고문헌
• 부록 I. 항만구조물 피해사례 자료
• 부록 II. 유공케이슨 방파제 실험사진
• 서지자료
• 수자원분야 기본연구과제 목록