[논문]잠제인근에서의 파랑변형 실험 연구

김효섭; 정병순; 윤석준

잠제인근에서의 파랑변형 실험 연구
The Study of Wave and Current due to Submerged Structure 원문보기

김효섭 (국민대학교 건설시스템공학부) , 정병순 (국민대학교 건설시스템공학) , 윤석준 (국민대학교 건설시스템공학부)

해양에 존재하는 인공 구조물들은 주로 해수의 흐름(파랑 및 연안류)에 의해 발생하는 현상들을 조절하기 위하여 설치된다. 그 중에서 수중에 위치하여 해수의 흐름과 파의 에너지를 조절하는 잠제의 경우는 미관상으로 수중에 잠겨있어 조망권 확보가 가능하며, 표사이동을 차단하는 수중보 역할, 어초보호 기능의 수행 등 그 기능면에서 매우 실용적인 구조물이라 할 수 있다. (중략)

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문제 정의

본 연구에서는 잠제 주위에 대한 파랑에 의한 변화를 파악하기 위하여 수리모형실험을 이용하여 분석하려고 한다.

가설 설정

이 조파판에 더욱 가까운 파고계이다. H₃는 방파제 후면에 설치된 파고계를 가리킨다.

제안 방법

관측한 파랑 데이터들을 이용하여 방파제가 설치되 었을 경우 파랑의 통과율과 반사율을 분석하여 파랑 현상을 고찰하였다. 반사율과 통과율은 방파제 전면 에서 관측한 파랑값과 방파제 후면에서 관측한 값들 을 N개(#)의 주기 별 데이터 로 분류Tx 50msec한후 평균하여 비교하였다.
실험을 통하여 얻어진 파고 자료들은 규칙파를 입사하여서 나타난 초기의 파고값들에서. 반사파와 진행파를 분리하여 파랑의 반사율과 전달율을 비 교하였다. 비교방법은 방파제 전면에서 측정한 입 사파에서 후면에서 측정한 파의 값을 분리하여 반 사된 값을 알아내고, 방파제 후면에서 관측한 파 의 값과 입사파의 비를 전달하여서 전달율을 측정하였다.
반사파와 진행파를 분리하여 파랑의 반사율과 전달율을 비 교하였다. 비교방법은 방파제 전면에서 측정한 입 사파에서 후면에서 측정한 파의 값을 분리하여 반 사된 값을 알아내고, 방파제 후면에서 관측한 파 의 값과 입사파의 비를 전달하여서 전달율을 측정하였다. 여기서 값의 비교는 입사부분과 반사부분 의 시작점을 측정시간 및 관측시간에 따라 일치시 키고, 주기와 파장의 길이를 비교하여 관측값들의 측정기준점을 찾아내며, 측정기준점을 시작으로 하여서 실제로 입사한 파와 전달된 파의 비교를 하였다.
비교방법은 방파제 전면에서 측정한 입 사파에서 후면에서 측정한 파의 값을 분리하여 반 사된 값을 알아내고, 방파제 후면에서 관측한 파 의 값과 입사파의 비를 전달하여서 전달율을 측정하였다. 여기서 값의 비교는 입사부분과 반사부분 의 시작점을 측정시간 및 관측시간에 따라 일치시 키고, 주기와 파장의 길이를 비교하여 관측값들의 측정기준점을 찾아내며, 측정기준점을 시작으로 하여서 실제로 입사한 파와 전달된 파의 비교를 하였다. 기준이 되는 파의 값은 관측값 이외에도 입사조건으로 부여한 조파값과 비교하였다.

대상 데이터

수조의 측면 은 강화유리로 되어 있고, 하부는 합판으로 덮여 있다. 모형 방파제는 수직단면의 형태로 두께 1 cm, 폭 80 cm 의 아크릴 판으로 제작하였다. 방파 제의 높이는 저면 기준으로 25 cm의 단면에 대하여 실험하였다.
모형 방파제는 수직단면의 형태로 두께 1 cm, 폭 80 cm 의 아크릴 판으로 제작하였다. 방파 제의 높이는 저면 기준으로 25 cm의 단면에 대하여 실험하였다. 수심은 계측이 가능한 높이인 50 cm를 기준으로 설정하였다.
실험은 본 대학교의 물환경연구소에 있는 2차원 조파수조에서 수행하였다. 수조의 실험구간은 폭 1.0 m, 높이 1.0 m, 길이 24.0 m이다. 수조의 측면 은 강화유리로 되어 있고, 하부는 합판으로 덮여 있다.
전면부에 설치한 파고계는 방파제 에 의한 반사율을 측정하기 위한 것이며, 후면부 에 설치한 파고계는 방파제의 전달율을 측정하기 위한 것이다. 실험에 사용한 파고계는 용량식 파 고계로서 오차 범위가 입사파고의 ±0.5 % 이내 인 파고계이며, 실험 전에 보정을 하였다.
실험은 본 대학교의 물환경연구소에 있는 2차원 조파수조에서 수행하였다. 수조의 실험구간은 폭 1.
파랑을 조파하는 경우 파고의 계측은 파고계를 이용하였으며, 파고의 측정을 위하여 사용된 파고 계는 총 3개로서 방파제 전면에 2개, 후면에 1개 를 설치하였다. 전면부에 설치한 파고계는 방파제 에 의한 반사율을 측정하기 위한 것이며, 후면부 에 설치한 파고계는 방파제의 전달율을 측정하기 위한 것이다.

데이터처리

여기서 값의 비교는 입사부분과 반사부분 의 시작점을 측정시간 및 관측시간에 따라 일치시 키고, 주기와 파장의 길이를 비교하여 관측값들의 측정기준점을 찾아내며, 측정기준점을 시작으로 하여서 실제로 입사한 파와 전달된 파의 비교를 하였다. 기준이 되는 파의 값은 관측값 이외에도 입사조건으로 부여한 조파값과 비교하였다. 이 과정에서 과다한 파고의 측정오차들을 보정하였다.
관측한 파랑 데이터들을 이용하여 방파제가 설치되 었을 경우 파랑의 통과율과 반사율을 분석하여 파랑 현상을 고찰하였다. 반사율과 통과율은 방파제 전면 에서 관측한 파랑값과 방파제 후면에서 관측한 값들 을 N개(#)의 주기 별 데이터 로 분류Tx 50msec한후 평균하여 비교하였다.각 경우의 반사율과 통과율은 다음과 같다.

이론/모형

실험에 사용한 파는 Froude 상사율을 적용하였으며, 규칙파를 이용하여 실험하였다. 실험에 적용 한Froude 상사율은 다음과 같다.

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