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문제 정의
- 실험 순서는 각 입력조건에 따라 모형을 구성하고, 수치 모의를 수행하여 나온 결과를 기존 결과와 비교. 검토하였으며, 추출된 설계 파라메타에 대하여 바람과 파가 기여하는 정도를 분석하여 보다 정밀도 높은 결과를 도출하려 하였다.
제안 방법
- 수치 모의를 위한 계산영역은 경계의 영향을 받지 않으면서도 계산에 있어서 경제적으로 설정되어져야 한다. Fig.2에 제시된 바와 같이 대상 해역은 소안군도 보길도 남서쪽에 위치한 해역에 대한 외해 심해파랑 및 풍파를 충분히 모의할 수 있도록 W, NW, WNW 계열, S, SW, SSW 계열에 대한 계열별 계산영역을 설정하여 계산을 수행하였다.
- 기상 연보에 수록된 1978~2003년 풍향별 연 최대풍속 자료를 수집하여 심해 설계 파를 추정한 것과 같이, 극치 분석을 통하여 빈도별 최대풍속을 산정하였다.
- . 비교를 수행하였으며, 또한 파랑, 바람에 의한 영향을 비교. 검토하였다.
- 산정된 최대풍속은 지속시간, 고도, 마찰에 대한 보정을 최종적으로 수행한 후, 보정된 풍속을 입력자료로 사용하였다. 보정에 사용된 보정 식은 다음과 같으며, 빈도별 보 정풍 속은 Table 2에 제시하였다.
- 파랑변형실험은 앞서 극치 분석에 의해 추산된 심해 설계 파 제원과 풍속 보정을 거친 바람 자료를 입력자료로 하여 수행되었다. 소안군도 보길도 서쪽 전면해역의 4개 비교 정 점을 설정하여 각 파 향별 설계 파라메타인 파고, 주기, 파향 등을 비교. 분석하였다.
- 심해 파 제원은 우리나라.연안 67개 지점 16개 방향에 대하여 HYPA모형으로 추산된 파랑 장 자료 정보가 수록되어 있는 장기 파랑 산출 자료집(해양수산부, 1997)을 참조하여 1979~1996년까지의 심해 설계 파고를 대상으로 극치 분석 (extreme analysis)을 실시하여 각 방향별 50년 빈도 파고를 결정하였다. 또한, 심해 설 계파 주기는 항만시설물 설계기준 서(해운항만청, 1993)에서 T” = 3.
- 지형 공간에서 일차풍상차분법, 스펙트럼 공간에서 여러 변수들을 풍상 차분 법과 중앙차분법을 같이 사용하는 음해법으로 해석한다.
- 파랑변형실험은 앞서 극치 분석에 의해 추산된 심해 설계 파 제원과 풍속 보정을 거친 바람 자료를 입력자료로 하여 수행되었다. 소안군도 보길도 서쪽 전면해역의 4개 비교 정 점을 설정하여 각 파 향별 설계 파라메타인 파고, 주기, 파향 등을 비교.
대상 데이터
- 파 향을 고려할 경우, 가장 크게 영향을 미칠 것으로 판단되는 요소는 W 계열 에서는 NW파향, S 계열에서는 SW파향이다. NW, SW파향 을 대상으로 하여 파랑, 바람에 대한 영향을 검토하기 위하여 바람만을 고려했을 경우, 파랑만을 고려했을 경우, 모두를 고려했을 경우를 대상으로 실험을 수행하였다. 실험결과는 Table 4와 Fig.
- SWAN 모형을 이용한 광역 파랑변형실험을 통하여 대상 해역은 각 파 향별로 파고는 4.6~5.8m의 분포를 보이며, 주기는 6.1 ~7.1sec를 나타내었다. 또한 파고에 대해서 SW 파 향은 파랑에 의한 영향이, NW 파 향은 바람에 의한 영향이 큰 것으로 나타났으며, 주기에 대해서 SW파향은 파랑에 의한 영향이, NW파향 또한, 파랑에 의한 영향이 우세한 것으로 나타났다.
- 계산영역은 80.0kmx80.0km의 광역으로 구성하였으며, 격 자간격은 200m 등방격자로 하였다. 기준해면은 인근의 완도항 약 최고만 조위(Approx.
- 본 연구에서는 심해 설계 파와 연 최대풍속에 대한 극치 분석한한 심해 입사 조건을 근거하여 남해 서부 연안에 위치한 소안군도 보길도를 대상으로 하여 설계 파라메타를 추출하였다.
- 실험은 한국 남서 연안에 위치한 소안군도 보길도 남서쪽 해역을 대상으로 하여 수행하였다. 실험 순서는 각 입력조건에 따라 모형을 구성하고, 수치 모의를 수행하여 나온 결과를 기존 결과와 비교.
데이터처리
- 실험은 한국 남서 연안에 위치한 소안군도 보길도 남서쪽 해역을 대상으로 하여 수행하였다. 실험 순서는 각 입력조건에 따라 모형을 구성하고, 수치 모의를 수행하여 나온 결과를 기존 결과와 비교. 검토하였으며, 추출된 설계 파라메타에 대하여 바람과 파가 기여하는 정도를 분석하여 보다 정밀도 높은 결과를 도출하려 하였다.
이론/모형
- B(지수적 발달)는 Snyder et al.(1981) 식과 Janssen(1989, 1991)식 중에서 선택하여 사용한다.
- 4파 비선형상호작용은 Hasselmann et al.(1985)에 의해 제안된 DIA(Discrete Interaction Approximation) 근사법을 사용하여 해석하였다.
- 3파 비선형작용을 계산하기 위해 Eldeberky(1996)이 사용한 LTA(Lumped Triad Approximation) 근사법을 선택하였다. 4파 비선형상호작용은 Hasselmann et al.
- 백 파에 의한 에너지 소산은 Hasselmanm(1974)이 제안한 표면 펄스모형(pulse-based model)을 응용하여 나타내었다. SWAN 모형에서는 Komen et aL(1984)식과 Janssen(1991) 식을 선택적으로 사용한다.
- 저 면에 의한 에너지 소산은 저면 마찰, 저면 운동, 투수 및 불규칙 저 면의 산란 등에 의하여 발생한다. SWAN 모형에서는 Weber(1991)의 식을 사용하여 저면 마찰 소산 S心 을 계산하였다.
- 여기서, 叨는 수치 상수, Q志 쇄파율, H”는 최대파고로 H”=xd로 계산된다. y는 Nelson(1987) 식을 사용하여 계산하였다.
- 연안 67개 지점 16개 방향에 대하여 HYPA모형으로 추산된 파랑 장 자료 정보가 수록되어 있는 장기 파랑 산출 자료집(해양수산부, 1997)을 참조하여 1979~1996년까지의 심해 설계 파고를 대상으로 극치 분석 (extreme analysis)을 실시하여 각 방향별 50년 빈도 파고를 결정하였다. 또한, 심해 설 계파 주기는 항만시설물 설계기준 서(해운항만청, 1993)에서 T” = 3.86 紘식을 사용하여 파고에 대한 주기를 산정하였다. Table.
- 백 파에 의한 에너지 소산은 Hasselmanm(1974)이 제안한 표면 펄스모형(pulse-based model)을 응용하여 나타내었다. SWAN 모형에서는 Komen et aL(1984)식과 Janssen(1991) 식을 선택적으로 사용한다.
- 근래에는, 심해에서 연안 설계 구역으로의 파랑변형실험은 규칙 파에 의한 모형이 보편적으로 사용되어 왔으나 최근 들어, 바람, 에너지 감쇠, 비선형 파랑 간 간섭 등을 동시에 고려할 수 있는 해석모형이 등장하고 있다. 본 연구에서는 이러한 모형 중 세계적으로 가장 널리 쓰이고 있는 파랑모형 중 하나인 제3세대 풍파 모형인 SWAN(Simulation WAves Nearsho此)을 이용하여 수치 모의를 수행하였다.
- 여기서, A(선형적 발달) 는 Cavaleri 와 Malanotte- RizzoU(1981)sl 식을 사용하였다. B(지수적 발달)는 Snyder et al.
- SWANe 심해입사파, 바람, 해저 면 및 해류 조건으로부터 연안역, 호수 및 하구의 파랑을 계산한다(WAMCI group, 1988). 이 모델의 기본방정식은 파랑 작용 평형 방정식 (wave action balance equation)이다.
성능/효과
- 1sec를 나타내었다. 또한 파고에 대해서 SW 파 향은 파랑에 의한 영향이, NW 파 향은 바람에 의한 영향이 큰 것으로 나타났으며, 주기에 대해서 SW파향은 파랑에 의한 영향이, NW파향 또한, 파랑에 의한 영향이 우세한 것으로 나타났다.
- 또한, 바람의 영향, 파랑의 영향에 서로 상쇄될 수준이 아니기 때문에 두 조건을 모두 고려하여 수치실험을 수행하는 것이 합리적인 것임을 알았다.
- 파 향은 W(x축) 기준으로 반시계방향으로 나타내었다. 외해에서 심해 설계 파와 풍속을 적용한 결과, 비교정점 A, B, C, D 모두 W 계열에서는 WNW 파 향이, S 계열에서는 S파 향이 파고, 주기 모두 크게 나타났다. WNW 파 향은 파고는 4.
- 즉 대상 해역의 남쪽 개방 경계 부근에 제주도가 위치하여 S 계열의 경우는 파랑의 영향이 바람의 영향보다 탁월한 것으로 나타났다. W 계열은 파고는 바람에 의한 영향이, 주기 는 파랑에 의한 영향이 탁월하게 나타났다.
- 9, 10에 각각 제시하였다. 파고에 대한 결과, SW파향은 파랑에 의한 영향이, NW 파 향은 바람에 의한 영향이 큰 것으로 나타났으며, 주기에 대한 결과는 SW 파 향은 파랑에 의한 영향이, NW파향 또한, 파랑에 의한 영향이 우세한 것으로 나타났다.
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