초록 ▼

해안항만구조물은 설치위치, 목적 및 경제적인 측면에서 다양한형태를 갖지만, 그의 대부분이 해저고정식구조물로 파랑제어 혹은 표사제어라고 하는 천해역에서의 방재·보전·개발을 목적으로 하는 구조물이다. 그러나, 해역공간의 확보와 이용에 따른 대수심, recreation과 resort, 해역환경의 개선 및 water-front의 개발 등에 대응할수 있는 다목적이용이 가능한 새로운 형식의 구조물에 대한 연구·개발이 활발히 수행되고있다. 이와 같은 목적에 적합한 대표적인 구조물의 하나로 부체구조물을 들 수 있다. 그러나,

해안항만구조물은 설치위치, 목적 및 경제적인 측면에서 다양한형태를 갖지만, 그의 대부분이 해저고정식구조물로 파랑제어 혹은 표사제어라고 하는 천해역에서의 방재·보전·개발을 목적으로 하는 구조물이다. 그러나, 해역공간의 확보와 이용에 따른 대수심, recreation과 resort, 해역환경의 개선 및 water-front의 개발 등에 대응할수 있는 다목적이용이 가능한 새로운 형식의 구조물에 대한 연구·개발이 활발히 수행되고있다. 이와 같은 목적에 적합한 대표적인 구조물의 하나로 부체구조물을 들 수 있다. 그러나, 부체구조물은, (1)장주기파에 대한 파랑제어기능이 떨어진다, (2)부체의 고유주기 근방에서 발생하는 공진현상으로 부체의 운동이 크게 된다, (3)부체구조물에 작용하는 큰 양력때문에 계류선에 과대한 층격장력이 부하된다, 라고 하는 큰 문제점이 지적되어 왔다. 본연구에서는 일반부체구조물의 단점을 해결할 수 있는 있을 뿐만 아니라 장점을 그대로 살릴수 있는 압기형부체구조물의 특성을 수리실험과 이론적인 해석결과로부터 검토한다.실험 및 이론적인 검토로부터 다음의 사항을 알 수 있었다.1) 실험결과에 의하면, 압기형부방파제는 장주기파에 대한 파고전달률 제어효과가 크며, 계류선의 장력은 초기공기압이 적어지면 크게 되고 보다 장주기측에서 크게 된다 등의 사실을알 수 있었다.2) 선형해석에서, 특히 잠수상태의 경우에는 파의 전달률과 부체의 연직 및 회전운동에 이론치와 실험치 사이에 차가 존재한다. 특히, 파고전달률을 정도 높게 예측하기 위해서는보다 고차해석이 필요하다고 판단된다. 그러나, 파의 반사율과 수평운동의 경우에는 쇄파한 경우를 제외하고는 부체상면에서의 비선형파의 영향은 별로 나타나지 않고, 선형해석결과와 실험치가 잘 일치하였지만 장주기측으로 가면 부체의 각 운동사이에 비선형간섭이 크지기 때문에 그의 차가 크게 되는 경향이 있다. 반잠수압기형계류부체의 경우는 잠수압기형계류부체에 비교해서 전반적으로 해석결과와 실험치가 잘 일치하였다.3) 비선형해석의 경우, 파형은 1차의 선형성분파와 2차의 비선형성분파의 위상차에 의해 크게 변화한다. 특히, 비선형성분파는 잠수상태의 경우에 탁월하게 나타나고, 방파제 전면에형성되는 부분중복파의 경우 배(anti-node)보다도 마디(node)에서 크게 된다. 또, 2차의 비선형성분에서 나타나는 평균수위의 변화는 배에서 상승하고, 마디에서 하강한다. 부체의운동은 계류삭의 저항력이 매우 크므로 2배주파수성분은 적게 나타나지만, 경우에 따라 정상성분의 크기가 비교적 크게 발생하고, 특히 계류삭의 장력의 경우는 2배주파수성분과 정상성분이 크게 발생하는 경우가 있다.4) 쇄파의 경우는, 부방파제의 운동이 매우 복잡하므로 이에 따라 기존의 쇄파형식과 새로운 형식의 쇄파형이 발생한다. 특히 부방파제의 고유주기 근방에서는 쇄파가 잘 발생하지않는현상을 나타낸다. 본 연구에서는 쇄파봉고 및 쇄파한계의 산정식을 제안한다.이와 같은 본 연구의 결과들은 부방파제의 설계뿐 만 아니라, 압기형부방파제의 계획, 시공 및 설계에 있어서 기초적인 자료로 사용될 수 있으며, 부방파제의 건설예가 전무한 우리나라에 향후 압기형부방파제와 같은 부방파제의 건설이 기대된다.

Abstract ▼

Although the coastal and harbour structures have many typesaccrding to the construction positiona, their aims and economic aspects, their main rolesare the contrilling of incident waves and sediment to protect the disasters from oceanand to utilize the coastal zones. Recently, it has been

Although the coastal and harbour structures have many typesaccrding to the construction positiona, their aims and economic aspects, their main rolesare the contrilling of incident waves and sediment to protect the disasters from oceanand to utilize the coastal zones. Recently, it has been said that the coastal andharbour structures should has the capacities such as the water-front development,recreation and resort in waves, and improvement of the coastal environment.Therefore, a multi-purpose coastal structures have been studied and developed actively.One of their structures may be the floating structre. Generally, it is pointed out thata floating structure has many merits, and demerits such as (1)lower controllment oflong period waves, (2)large motions due to the resonance, (3)large tensional force on themooring lines.In this study, an Air-Chamber Floating Structure with the pressurized air isproposed to complement the demerits of the general floating structure. And, itscharacteristics as a breakwater is discussed from the theory and experiment.The folllowing points are revealed from the numerical and experimental results.(1) According to the experimental results, the air-chamber floating breakwater can wellcontroll the longer period waves than the general floating structure. Expecially, in caseof air-chamber floating structure, the tensional force acting on the mooring lines ismuch smaller than the general one. Moreover, the tensional force comes to be largeras the initial air pressure becomes smaller and the wave period longer. Therefore, it isexpected that the air-chamber floating structure can be used as a breakwater.(2) In linear analysis, there are some gap in the numerical and experimental results ofwave transmission ratio, heaving and rolling motions in the full submerged state.Thus, heigher order analysis method is needed to estimate the experimental values.On the other hand, in the wave reflection ratio and swaying motion, two ones are goodagreement. In the semi-submerged state, the estimated values are good agreementwith experimental ones though there are some differences in two results.(3) In the nonlinear analysis, the water surface profile is dependant upon the phase lagbetween the first and second order components. Especially, the nonlinear componentsof the water surface is more preminent in case of the full submerged state than in caseof the semi-submerged state. The nonlinear components on node in the partialclapotis, which is formed in the offshore side of the structure, are larger than onanti-node, moreover the wave setup is occured on the anti-node, while the wavesetdown on the node.(4) Generally, Waves in the case of a floating structure is not well break, because thefloating structure moves with waves. Expecially, this characteristics are shown nearthe natural frequency. In this study, the equations which give the wave breaking limitand wave height from the crown of the structure are presented.Above results can be utilized in planning and construction of the floatingbreakwater.

목차 Contents

• 1) 서론...8
• 1-1)본 연구의 배경...8
• 1-2)본 연구의 목적...9
• 1-3)본 연구의 내용, 범위 및 방법...9
• 2)연구방법 및 이론...10
• 2-1)수리모형실험...10
• 2-2)이론...13
• 2-3)수리실험 및 수치해석결과...19
• 3)결론...30
• 참고문헌...33