직립식 방파제 배후 공극률이 항내 파랑 전파 및 주파수 대역 에너지 분포에 미치는 영향 = A Case Study on the Effect of Rear-Side Porosity of a Vertical Breakwater on Wave Propagation and Spectral Energy Distribution within the Harbor

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 직립식 방파제 배면형상 변화가 항내 파랑 전파 특성에 미치는 영향을 검토하기 위해 서해안에 위치한 G항을 대상으로 실험적 연구를 수행하였다. 방파제 단면은 무공(p = 0%)과 공극률(p) 40% 조건으로구분하였으며, 입사각(), 파형경사(S) 및 이격거리(YC)를 주요 변수로 설정하였다. 전파 특성은 파고비와 스펙트럼기반 에너지비를 통해 정량적으로 평가하였다. 실험 결과, 전체 조건에 대한 평균 파고비는 p = 0%에서 0.48, p = 40% 에서 0.41로 나타나 공극 구조에 의해 약 15%의 추가 감쇠 효과가 확인되었다. 스펙트럼 분석에서는 p = 40% 조건에서 peak 및 고주파 성분의 감쇠가 두드러진 반면, 저주파 성분은 상대적으로 잔류하는 경향을 보였다. 장주기파(infragravity, IG) 대역 분석 결과 방파제 꺾임부에서 일부 저주파 증폭이 관찰되었으나, 항내측 구간에서는 명확한증폭은 확인되지 않았다. 이는 공극 구조가 단주기 파랑 감쇠에는 효과적이나 장주기 성분 제어에는 한계를 가질 수있음을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study experimentally investigated the effects of rear-side profile changes of a vertical breakwater on wave propagation characteristics inside a harbor, using Gayeok Harbor located on the west coast of Korea as the study site. The breakwater cross-sections were classified into a non-porous type (p = 0%) and a porous type with a porosity of 40% (p = 40%). Wave incidence angle, wave steepness, and offset distance were selected as the main parameters. Wave propagation characteristics were quantitatively evaluated using wave height ratios and spectrum-based energy ratios. The results show that the mean wave height ratio decreased from 0.48 (p=0%) to 0.41 (p=40%), indicating an additional reduction of approximately 15% due to the porous structure. Spectral analysis revealed that peak and high-frequency components were significantly attenuated under the porous condition, whereas low-frequency components tended to remain relatively persistent. Analysis of the infragravity (IG) band indicated localized amplification near the breakwater corner; however, no clear amplification was observed in the inner harbor region. These findings suggest that while porous structures are effective in reducing short-period wave energy, their capability to control long-period components is limited.