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본 연구에서는 항주파의 파봉의 위치를 예측하는 파봉식과 그 파봉의 진폭을 예측하는 진폭식을 개발하였다. 이론식 검증을 위해 FLOW-3D 모형을 이용하여 수치실험을 수행하였다. FLOW-3D 모형이 항주파를 적절히 재현하는지 검증하기 위하여 Johnson(1958)이 수행한 수리모형실험을 수치적으로 재현한 후 최대파향각과 진폭의 수치실험결과와 수리실험결과를 비교하였다.

첫 번째로 흐름이 없는 경우 항주파의 분산관계식을 온전히 사용하여 전 수심 해역에 적용되는 항주파 파봉식을 개발하였고, 이론식을 이용하여 항주파의 최대파향각을 계산하였다. 더 나아가 파향각이 0도일 때 인접한 항주파 파봉선간의 거리가 ...

본 연구에서는 항주파의 파봉의 위치를 예측하는 파봉식과 그 파봉의 진폭을 예측하는 진폭식을 개발하였다. 이론식 검증을 위해 FLOW-3D 모형을 이용하여 수치실험을 수행하였다. FLOW-3D 모형이 항주파를 적절히 재현하는지 검증하기 위하여 Johnson(1958)이 수행한 수리모형실험을 수치적으로 재현한 후 최대파향각과 진폭의 수치실험결과와 수리실험결과를 비교하였다.

첫 번째로 흐름이 없는 경우 항주파의 분산관계식을 온전히 사용하여 전 수심 해역에 적용되는 항주파 파봉식을 개발하였고, 이론식을 이용하여 항주파의 최대파향각을 계산하였다. 더 나아가 파향각이 0도일 때 인접한 항주파 파봉선간의 거리가 횡파의 파장과 같다는 원리를 이용하여 연속적으로 나타나는 항주파 파봉선 간의 거리를 찾았다. FLOW-3D 모형을 사용하여 Johnson(1958)이 수행한 수리모형실험을 수치적으로 재현한 후 최대파향각의 이론해가 전 수심 해역에서 수치실험결과가 수리실험결과와 유사함을 확인하였다. 다양한 조건에서 항주파를 수치모형실험을 수행하여 파봉선 간의 거리를 계산하여 이론해와 비교하였다. 항주파의 파봉선이 전파하는 양상은 유사하였지만, 이론해의 파봉선의 거리는 수치실험결과의 파봉선의 거리보다 크게 나왔다. 이는 본 연구의 이론해는 에너지 감쇠를 고려하지 않은 속도포텐셜을 사용하여서 점성 및 난류에 의한 에너지 감쇠를 고려한 수치해보다 더 크게 나왔을 것으로 판단된다.

두 번째로 흐름이 있는 경우 항주파의 분산관계식을 온전히 사용하여 전 수심 해역에 적용되는 항주파 파봉식을 개발하였고, 이론식을 이용하여 항주파의 최대파향각을 계산하였다. 이론값의 정확성을 확인하기 위하여 FLOW-3D 모형을 사용한 수치실험결과와 비교하였다. 수치모형실험은 일정한 유속에서 선속과 흐름의 방향을 변화해 가면서 실험을 수행하였다.

세 번째로 심해에서 적용되는 항주파 파봉식(Kelvin, 1906; Newman, 1977)을 선형분산관계식의 순환관계를 이용하여 확장한 중간수심까지 적용되는 항주파의 파봉식을 변수심에 적용하였다. 수치실험결과와 이론해를 비교하였고, 본 연구의 이론식은 일정수심에서 항주파의 전파형상뿐만 아니라 변수심에서도 잘 예측하였다. 평면 경사면 위로 선박이 해안선과 평행하게 항행하는 경우 항주파의 전파 형상이 비대칭이 되었다. 다시 말해서, 수심이 얕은 곳에서는 굴절에 의해 파봉선이 해안선과 나란해지는 경향이 있고, 수심이 깊은 곳에서는 역굴절로 인하여 파봉선이 해안선에 수직이 되는 경향이 나타났다.

네 번째로 심해와 전 수심 해역에서 적용되는 항주파 진폭식을 개발하였다. 에너지 보존법칙에 의해 하나의 항주파 파봉선의 에너지 플럭스는 선박이 항행하면서 항주파를 생성하는 물의 한 주기당 운동에너지와의 평형을 이루고, 파랑에너지 관계로부터 진폭이 거리의 제곱근에 반비례한다. 이러한 원리를 사용하여 항주파 파봉식으로부터 진폭식을 유도하였다. 선박의 속도가 빨라지면 항주파의 각 성분파들의 파장이 길어져서 진폭이 작아진다. Froude수가 0.9일 때 Johnson(1958)의 수리모형실험의 지수회귀식 결과와 항주파 진폭식 이론해를 비교하였고, 항적중심선에서 멀어질수록 진폭이 감소하는 경향이 나타남을 확인하였다.

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