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한국 연안 심해파의 통계적 특성
Statistical Characteristics of Deepwater Waves along the Korean Coast 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.20 no.4, 2008년, pp.342 - 354  

서경덕 (서울대학교 건설환경공학부) ,  권혁동 (서울대학교 건설환경공학부) ,  이동영 (한국해양연구원 연안방재연구사업단)

초록
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다양한 파랑 관측 및 후측 자료를 이용하여 한국 연안의 심해파 통계 특성을 연구하였다. 설계파에 준하는 큰 파랑에 대해서는, 유의파고와 유의파주기 사이의 관계에 대하여 1977년 Shore Protection Manual 공식과 2003년 Goda 공식의 평균값을 사용하는 것이 바람직하다. 일정한 유의파고에 대하여 평균값으로 무차원화 시킨 유의파주기의 표준편차는 해역과 유의파고의 범위에 따라 0.04부터 0.21까지 변하며 전형적인 값은 0.1이다. 한반도 주변 106개 연안 격자점에서의 심해 주파향의 평균과 표준편차를 제시하였다. 비교적 큰 파랑에 대한 방향분산계수 $s_{max}$확률밀도함수는 대수정규분포로 표시된다. 우리나라 연안에서 가장 적합한 주파수 스펙트럼은 TMA 스펙트럼이다. 스펙트럼 첨두증대계수 $\gamma$의 확률밀도함수 또한 대수정규분포로 표시되며, 북해에서의 값과 비슷한 2.94의 평균값을 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Some statistical characteristics of deepwater waves along the Korean coast have been investigated using various sources of wave measurement and hindcasting data. For very large waves comparable to design waves, it is recommended to use the average value of the empirical formulas proposed by Shore Pr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 다양한 파랑 관측 및 후측 자료를 이용하여 유의파고-유의파주기 관계, 일정한 유의파고에 대한 유의파주기의 변동성, 주파향과 방향분산계수의 통계적 특성, 우리나라 연안에 적합한 주파수 스펙트럼, TMA 스펙트럼의 첨두증대계수의 통계적 특성 등에 대하여 분석하였다. 분석은 설계파에 준하는 비교적 파고가 큰 심해파에 대하여 수행되었다.
  • 완전히 성장한 풍파에 대해서는 Bretschneider-Mitsuyasu(이하 BM이라 약칭함) 및 Pierson-Moskowitz 스펙트럼이 제안되었으며, 성장 중인 풍파에 대해서는 심해와 유한수심에 대하여 각각 JONSWAP 스펙트럼과 TMA 스펙트럼이 제안되었다. 본 연구에서는 우리나라에서 널리 사용되는 BM 스펙트럼과 TMA 스펙트럼(JONSWAP 스펙트럼의 유한수심 확장 모델)을 관측된 스펙트럼과 비교하여 우리나라 연안에 적합한 스펙트럼의 형태를 알아본다.
  • 다방향 불규칙파를 이용한 해안 구조물 설계에는 많은 변수들이 관련되어 있다. 본 연구에서는 우선 유의파고와 유의파주기 사이의 관계를 고찰한다. 일정한 유의파고에 대한 유의파주기의 통계적 변동에 대해서도 조사한다.
  • 본 연구에서는 우선 유의파고와 유의파주기 사이의 관계를 고찰한다. 일정한 유의파고에 대한 유의파주기의 통계적 변동에 대해서도 조사한다. 다음으로 파향에 대해서는 심해 주파향의 변동성을 고찰하며 방향분산계수의 통계적 특성을 조사한다.

가설 설정

  • 자료의 개수가 부족하기 때문에 포항, 부산, 마라도, 홍도에서의 모든 자료를 TMA 스펙트럼이라 가정하고 γ의 값을 구하여 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
해안 구조물의 신뢰성 있는 최적 설계를 위해서는 다방향 불규칙파의 통계 특성을 제공할 필요가 있는 이유는 무엇인가? 이에 따라, 설계파의 추산이나 해안 구조물 설계 등이 선형 규칙파 이론과 그에 따른 경험식을 이용하는 대신 다방향 불규칙파 스펙트럼에 기초하여 수행되고 있다. 한편, 해안구조물 설계에 신뢰성 또는 성능 설계가 도입되고 있는데, 이를 위해서는 설계 변수들의 통계적 특성이 매우 중요하다. 따라서, 해안 구조물의 신뢰성 있는 최적 설계를 위해서는 다방향 불규칙파의 통계 특성을 제공할 필요가 있다.
방향 분산 함수는 무엇을 나타내는가? 방향 분산 함수는 파랑이 해안으로 입사할 때, 그 에너지가 주파향 주위에 얼마나 분산되어 있는가를 나타낸다. Mitsuyasu et al.
설계파고에 해당하는 설계파 주기를 결정하기 위해서 어떤 자료에 대한 어떤 분석을 실시하는가? 조물의 설계파에 상응하는 비교적 큰 파에 대해서는 유의파고에 해당하는 유의파주기를 결정하기 위해 SPM(1977) 또는 Goda(2003) 공식을 사용해도 된다는 것을 알았다. 설계파고에 해당하는 설계파 주기를 결정하기 위해서는, 통상 극치 파랑 자료에 대한 파고-주기 산포도를 그려서 회귀분석을 실시한다. 이러한 극치 파랑 자료를 SPM 및 Goda의 경험식과 비교해 보는 것도 의미가 있을 것이다.
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참고문헌 (20)

  1. 권혁동 (2008). 한반도 주변 심해파 주기, 파향 및 스펙트럼 형태의 통계적 특성 분석. 석사학위논문, 서울대학교 

  2. 문일주 (1994). 파라메타 스펙트럼 방법에 의한 한국근해의 파랑 스펙트럼 특성 연구. 석사학위논문, 서울대학교 

  3. 한국해양연구원 (2005). 전해역 심해 설계파 추정 보고서 II 

  4. Bouws, E., Gunther, H., Rosenthal, W. and Vincent, C. L. (1985). Similarity of the wind wave spectrum in finite depth water 1. Spectral form. J. Geophys. Res. 90(C1), 975-986 

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  20. Wilson, B.W. (1965). Numerical prediction of ocean waves in the north atlantic for December, 1959. Deutsche Hydrographische Z. 18(3), 114-130 

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