[논문]대진폭 해양파의 특성에 대한 연구

김도영

초록
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이 논문에서는 freak wave가 포함된 시계열 파랑자료를 분석하였다. freak wave가 포함된 자료와 포함되지 않은 자료에 대하여 여러 가지 파랑 특성을 비교하였다. 파랑 자료는 Yura 해역에서 24시간 연속으로 측정된 자료를 분석하였고, 그 중에서 freak wave가 발생한 30분 동안 파랑과 인접한 30분간의 파랑자료를 집중적으로 분석하였다. 최대파의 파주기가 가장 긴 주기가 아닌 것을 볼 수 있다. 최대파의 파주기는 평균파주기보다 약간 길며, 유의파의 파주기보다는 짧은 것을 볼 수 있었다. 비록 해상 상태는 높지만, 레일리분포로 파고의 확률분포를 잘 표시할 수 있었다. Freak wave의 발생 전후의 파랑자료를 비교해 보면, 파랑스펙트럼의 특성은 큰 차이를 보이지 않으며, 발생한 경우에 비선형성이 증가한 것을 볼 수 있다. 그리고 freak wave 발생 직 후에 오히려 유의파고의 크기가 크게 나타났다. 따라서 유의 파고가 높은 것이 항상 freak wave의 발생확률을 높이지는 않는 것을 볼 수 있다.

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In this paper time series wave data which contain a freak wave is investigated. Various wave characteristics are compared between wave data with a freak wave and without. Among 24 hour wave data measured in the Yura Sea, two adjacent 30 min wave data with and without a freak wave are examined intens...

In this paper time series wave data which contain a freak wave is investigated. Various wave characteristics are compared between wave data with a freak wave and without. Among 24 hour wave data measured in the Yura Sea, two adjacent 30 min wave data with and without a freak wave are examined intensively. It is seen that the highest waves do not have the longest wave period. The wave period of the longest period waves is a little longer than the average wave period and much shorter than the significant wave period. Although the sea state is quite high, the Rayleigh distribution fits well to the probability of wave height. The characteristics of the wave spectra do not change much, but the nonlinearity increases for the wave data with a freak wave. The significant wave height without a freak wave is larger than that with a freak wave. Hence, the higher significant wave height does not always increase the probability of the occurrence of the freak waves.

주제어

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문제 정의

본 논문에서는 Yura 해역에서 24시간 동안 계측된 파랑의 시계 열 자료를 분석하였고, 이 중 freak wave가 발생한 30분간의 파랑 자료와 발생 직후 30분간의 자료를 비교하였으며 파랑의 각종 통계적 특성을 살펴보았다.
본 논문에서는 대진폭 파랑의 특성을 파악하기 위해서 freak wave가 포함된 파랑자료를 이용하여 파랑의 각종 통계적 특성을 살펴보고 이를 이용해 freak wave의 특성을 살펴보고자 한다.

제안 방법

계측된 파랑 중 파고의 크기가 상위 10위 안에 드는 파랑과 주기의 길이가 긴 상위 10개의 파랑의 파고와 주기를 살펴보았다. 높은 파고의 파들의 주기는 계측된 파랑의 평균주기 보다 약간 큰 주기를 가지고 있는 것을 살펴볼 수 있다.
이 자료 중 시간이 8600초에 해당하는 시점에 최대 파고가 계측이 되었다. 본 연구에서 시간 별로 30분(1800초)씩 잘라서 파랑자료를 정리하였다. Fig.

대상 데이터

The data used in this paper were obtained from 'At-sea Experiment of a Floating Offshore Structure' by Ship Research Institute, Ministry of Transport, Japan.
즉정 주파수는 1 Hz로 파랑자료를 획득하였다. 본 연구에 사용된 파랑자료의 파일 이름은 D0012501.dat로 명명되어 있다. 여기서 D 자료를 의미하고, 처음 숫자0은 1990면 다음 숫자 01은 1월 그 다음 숫자 25는 25일 그리고 마지막 숫자 01은 파고계 구분으로 되어 있다.
여기서 D 자료를 의미하고, 처음 숫자0은 1990면 다음 숫자 01은 1월 그 다음 숫자 25는 25일 그리고 마지막 숫자 01은 파고계 구분으로 되어 있다. 본 연구에서 사용한 파랑자료는 총 85458개의 자료로 구성되어있어 약 24시간 동안 기록된 파랑자료이다. 이 자료 중 시간이 8600초에 해당하는 시점에 최대 파고가 계측이 되었다.
meter)이며, 설치 지역 수심은 45 이이다. 즉정 주파수는 1 Hz로 파랑자료를 획득하였다. 본 연구에 사용된 파랑자료의 파일 이름은 D0012501.
파고측정에 사용된 파고계는 초음파식 파고계 (Ultra sonic wave height meter)이며, 설치 지역 수심은 45 이이다. 즉정 주파수는 1 Hz로 파랑자료를 획득하였다.

성능/효과

본 연구에서 사용된 파랑자료는 비교적 파고가" 높은 파도를 가진 해상상태이지만 파고의 누적확률분포는 Rayleigh분포로 잘 표시할 수 있는 것을 볼 수 있다.
이 결과에서 파고가 높은 파도와 주기가 긴 파도가 서로 밀접하게 연관되고 있지 않음을 볼 수 있다. 가장 높은 파도는 주기계급별로는 223개의 파랑중 114번째에 해당하며, 최대파고의 주기는 평균파의 파주기보다 조금 큰 것을 볼 수 있고 평균 T_1/3보다도 작은 값을 가지는 것을 볼 수 있다.
그들은 비선형 급수인 Edgworth-Rayleigh(ER) 급수를 이용하여 파고의 분포확률을 계산하였고 Rayleigh 분포와 비교하였다. 그 결과 ER 급수를 사용한 것은 자료와 비교적 잘 일치하는 것을 보였으며, Rayleigh 급수는 파정의 크기는 과소평가하고, 파저의 크기는 과대평가하는 것을 보였다. 그렇지만 파고의 초과확률의 경우는 오히려 Rayleigh 분포가 파랑자료와 오히려 더 잘 일치하는 결과를 보이는 것으로 나타났다.
그 결과 ER 급수를 사용한 것은 자료와 비교적 잘 일치하는 것을 보였으며, Rayleigh 급수는 파정의 크기는 과소평가하고, 파저의 크기는 과대평가하는 것을 보였다. 그렇지만 파고의 초과확률의 경우는 오히려 Rayleigh 분포가 파랑자료와 오히려 더 잘 일치하는 결과를 보이는 것으로 나타났다. 이것은 Rayleigh 분포에서는 파정과 파저의 크기를 파고의 절반씩으로 동일하게 설정되어 있어서, 파정과 파저의 분포에서 발생한 오차가 서로 상쇄되어지기 때문이다.

후속연구

96 m로, 오히려 freak wave가 발생한 파랑자료의 유의파고가 낮은 것을 볼 수 있다. 따라서 유의 파고의 크기가 클수록 freak wave가 발생할 확률이 상대적으로 높아진고 볼 수 없다는 것을 의미하며 이점은 향후 연구에서 지속적으로 연구되어야 할 것으로 생각한다.
따라서 유의파고가 클수록 freak wave가 발생할 확률이 높다고 볼 수 없다는 점을 알 수 있다. 이점은 향후 연구에서 지속적으로 연구되어야 할 것으로 생각한다.

참고문헌 (6)

Kim D. Y., 1998, Wave Climate at Hong-do and Mara-do Sea
Mori, N., 1997, Occurrence properties of giant freak waves in
Liu, P.C. and Pinho, U.F., 2004, Freak waves-more frequent that

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Mori, N., Pau, C.L. and Yasuda, T., 2002, Analysis of freak wave measurements in the Sea of Japan, Ocean Engineering 29, pp. 1399-1414.

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Mori, N., 2004, Occurrence probability of a freak wave in a

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Stansell, P., 2005, Distributions of extreme wave, crest and

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