동해안에 위치한 포항신항은 세계 4위 철강 생산을 해외로 수출하는 POSCO의 대부분의 물동량 입출입이 이루어지는 한국 경제의 매우 중요한 항구이다. 포항신항은 불행히도 온화한 해양환경 하에서 심각한 부진동 문제를 겪고 있으나, 이러한 부진동에 대한 구체적 이유들은 아직 알려지지 않았다. 최근 이러한 문제를 해결하기위한 노력으로 국토해양부는 비교적 긴 기간 동안 포괄적인 현장관측을 수행하였다 - 2008. 8. 23 ~ 2009. 8. 28. 측정된 파랑과 기상데이터의 스펙트럼 분석을 기초로 하여, 국토해양부는 포항신항의 부진동은 10s 주기의 국지적 파랑에 의해 발달하여, 항 유입부 근처에 추가적인 방파제를 건설할 것을 권고하였다.
본 연구에서 고전적 스펙트럼 분석의 한계에 주목하여 신중한 검토 후, 국토해양부에 의해 제안된 스펙트럼에서 어떠한 신호도 저주파수 대역에서 찾을 수 없고, ...
동해안에 위치한 포항신항은 세계 4위 철강 생산을 해외로 수출하는 POSCO의 대부분의 물동량 입출입이 이루어지는 한국 경제의 매우 중요한 항구이다. 포항신항은 불행히도 온화한 해양환경 하에서 심각한 부진동 문제를 겪고 있으나, 이러한 부진동에 대한 구체적 이유들은 아직 알려지지 않았다. 최근 이러한 문제를 해결하기위한 노력으로 국토해양부는 비교적 긴 기간 동안 포괄적인 현장관측을 수행하였다 - 2008. 8. 23 ~ 2009. 8. 28. 측정된 파랑과 기상데이터의 스펙트럼 분석을 기초로 하여, 국토해양부는 포항신항의 부진동은 10s 주기의 국지적 파랑에 의해 발달하여, 항 유입부 근처에 추가적인 방파제를 건설할 것을 권고하였다.
본 연구에서 고전적 스펙트럼 분석의 한계에 주목하여 신중한 검토 후, 국토해양부에 의해 제안된 스펙트럼에서 어떠한 신호도 저주파수 대역에서 찾을 수 없고, 에너지밀도 또한 매우 낮다는 사실에 기초하여 포항신항의 부진동은 국지적 풍파와 관련이 없는 것으로 판단하였다.
비선형 현상의 고전적 스펙트럼 분석은 불규칙하고, 부진동은 늘 존재하는 협대역 분포의 너울에 의해 유발되는 edge wave에 의해 야기 될 수 있다는 관점에 따라 협대역 분포를 지니는 비교적 짧은 너울의 진폭변조로 인해 야기되는 edge wave로 인한 포항신항의 부진동의 가능성을 수치모의실험을 통해 수행하였다. 파랑모형으로는 실제 해양환경을 재현하기 위해 비선형 천수방정식을 사용하였고, 협대역 분포의 JONSWAP 스펙트럼을 통해 불규칙파랑을 사용하였다.
포항신항의 유입부 근처에 wave front가 형성되었을 때, 신항 내부의 해양환경은 매우 거칠어진 형상을 보였고, 반면에 유입부 외에 wave front가 형성될 경우 비교적 온화한 형상을 보였다. 또한, =440-520s를 갖는 불규칙파에서 포항신항 내부는 매우 요동하는 것을 발견하였다. 포항신항의 부진동은 영일만 내에서 비선형 resonance를 통해 형성된 비교적 장주기 파랑들로 야기된 것으로 판단된다. 이러한 부진동을 야기하는 비교적 장주기 파랑들은 Mei(1989)가 언급한 것처럼 연안에서 접근하는 협대역 분포의 너울 하에서 형성된 edge wave로 판단된다.
동해안에 위치한 포항신항은 세계 4위 철강 생산을 해외로 수출하는 POSCO의 대부분의 물동량 입출입이 이루어지는 한국 경제의 매우 중요한 항구이다. 포항신항은 불행히도 온화한 해양환경 하에서 심각한 부진동 문제를 겪고 있으나, 이러한 부진동에 대한 구체적 이유들은 아직 알려지지 않았다. 최근 이러한 문제를 해결하기위한 노력으로 국토해양부는 비교적 긴 기간 동안 포괄적인 현장관측을 수행하였다 - 2008. 8. 23 ~ 2009. 8. 28. 측정된 파랑과 기상데이터의 스펙트럼 분석을 기초로 하여, 국토해양부는 포항신항의 부진동은 10s 주기의 국지적 파랑에 의해 발달하여, 항 유입부 근처에 추가적인 방파제를 건설할 것을 권고하였다.
본 연구에서 고전적 스펙트럼 분석의 한계에 주목하여 신중한 검토 후, 국토해양부에 의해 제안된 스펙트럼에서 어떠한 신호도 저주파수 대역에서 찾을 수 없고, 에너지밀도 또한 매우 낮다는 사실에 기초하여 포항신항의 부진동은 국지적 풍파와 관련이 없는 것으로 판단하였다.
비선형 현상의 고전적 스펙트럼 분석은 불규칙하고, 부진동은 늘 존재하는 협대역 분포의 너울에 의해 유발되는 edge wave에 의해 야기 될 수 있다는 관점에 따라 협대역 분포를 지니는 비교적 짧은 너울의 진폭변조로 인해 야기되는 edge wave로 인한 포항신항의 부진동의 가능성을 수치모의실험을 통해 수행하였다. 파랑모형으로는 실제 해양환경을 재현하기 위해 비선형 천수방정식을 사용하였고, 협대역 분포의 JONSWAP 스펙트럼을 통해 불규칙파랑을 사용하였다.
포항신항의 유입부 근처에 wave front가 형성되었을 때, 신항 내부의 해양환경은 매우 거칠어진 형상을 보였고, 반면에 유입부 외에 wave front가 형성될 경우 비교적 온화한 형상을 보였다. 또한, =440-520s를 갖는 불규칙파에서 포항신항 내부는 매우 요동하는 것을 발견하였다. 포항신항의 부진동은 영일만 내에서 비선형 resonance를 통해 형성된 비교적 장주기 파랑들로 야기된 것으로 판단된다. 이러한 부진동을 야기하는 비교적 장주기 파랑들은 Mei(1989)가 언급한 것처럼 연안에서 접근하는 협대역 분포의 너울 하에서 형성된 edge wave로 판단된다.
Pohang New Port on the eastern coast of South korea is very important trading port for Korean economy via which most products of POSCO, 4th largest steel manufacturer in world, are shipped overseas. Unfortunately, Pohang New Port is suffering from severe seiche problem even under mild wave condition...
Pohang New Port on the eastern coast of South korea is very important trading port for Korean economy via which most products of POSCO, 4th largest steel manufacturer in world, are shipped overseas. Unfortunately, Pohang New Port is suffering from severe seiche problem even under mild wave conditions, but specific reason for these seiches has not been known, yet. Lately, in an effort to solve these problems, MLTM [Korean Ministry of land, transportation and Maritime] has launched a comprehensive field survey project over relatively long period - August 23, 2008 ~ August 28, 2009. Based on the spectral analysis of measured wave and meteorological data, MLTM concludes that seiches of Pohang New Port is initiated by local wind waves of 10s and recommends additional construction of breakwater near the mouth of port.
In this study, we first note the limitation of classical spectral analysis and after thorough review, we find that seiches of Pohang New Port has nothing to do with local wind waves based on the facts that any signal can't be found in the relatively low frequency range and energy density is too low in the spectrum presented by MLTM.
Following the more persuading view that classical spectral analysis of nonlinear phenomenon can be erratic and seiches can be triggered by edge waves behind ever present swell of narrow bandwidth, we carried out the numerical simulation to test the possibility of the notorious seiches of Pohang New Port being excited by edge waves behind ever present amplitude modulating swell of narrow bandwidth. As a wave driver, we used non-linear shallow equation to simulate more realistic wave condition, we generate random waves following JONSWAP spectrum of narrow bandwidth. It turns out that the resonance periods of Pohang New Port are 300s and 480s. For the case of 480s, harbor response is more energetic than the one for 300s. It is also shown that sea state in Pohang New Harbor can be fierceful when the nodal line is formed near the mouth of Pohang New Harbor. On the other hand, once the nodal line is formed somewhere else but the mouth, the response becomes relatively mild.
In addition, it is also shown that sea state of Pohang New Port can become very fierceful once exposed to waves of 440-520s. It is believed that these seiches of Pohang New Port are induced by relatively long waves formed in Young-Il bay via sub-harmonic resonance. We conclude that these relatively long waves causing seiches are edge waves formed under narrow-banded swell approaching from the far offshore as Mei(1989) points out.
Pohang New Port on the eastern coast of South korea is very important trading port for Korean economy via which most products of POSCO, 4th largest steel manufacturer in world, are shipped overseas. Unfortunately, Pohang New Port is suffering from severe seiche problem even under mild wave conditions, but specific reason for these seiches has not been known, yet. Lately, in an effort to solve these problems, MLTM [Korean Ministry of land, transportation and Maritime] has launched a comprehensive field survey project over relatively long period - August 23, 2008 ~ August 28, 2009. Based on the spectral analysis of measured wave and meteorological data, MLTM concludes that seiches of Pohang New Port is initiated by local wind waves of 10s and recommends additional construction of breakwater near the mouth of port.
In this study, we first note the limitation of classical spectral analysis and after thorough review, we find that seiches of Pohang New Port has nothing to do with local wind waves based on the facts that any signal can't be found in the relatively low frequency range and energy density is too low in the spectrum presented by MLTM.
Following the more persuading view that classical spectral analysis of nonlinear phenomenon can be erratic and seiches can be triggered by edge waves behind ever present swell of narrow bandwidth, we carried out the numerical simulation to test the possibility of the notorious seiches of Pohang New Port being excited by edge waves behind ever present amplitude modulating swell of narrow bandwidth. As a wave driver, we used non-linear shallow equation to simulate more realistic wave condition, we generate random waves following JONSWAP spectrum of narrow bandwidth. It turns out that the resonance periods of Pohang New Port are 300s and 480s. For the case of 480s, harbor response is more energetic than the one for 300s. It is also shown that sea state in Pohang New Harbor can be fierceful when the nodal line is formed near the mouth of Pohang New Harbor. On the other hand, once the nodal line is formed somewhere else but the mouth, the response becomes relatively mild.
In addition, it is also shown that sea state of Pohang New Port can become very fierceful once exposed to waves of 440-520s. It is believed that these seiches of Pohang New Port are induced by relatively long waves formed in Young-Il bay via sub-harmonic resonance. We conclude that these relatively long waves causing seiches are edge waves formed under narrow-banded swell approaching from the far offshore as Mei(1989) points out.
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