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수중방파제를 통과하는 불규칙파의 특성
Characteristics of Random Waves Over Submerged Breakwaters
정재상 ( Jae-sang Jung ) , 김지성 ( Jisung Kim ) , 송현구 ( Hyunku Song ) , 이영진 ( Youngjin Lee ) , 조권상 ( Kwonsang Cho )
UCI I410-ECN-0102-2018-500-004148098
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최근 다양한 해안구조물의 건설로 인하여 해안지역에 예기치 못한 침식 및 퇴적이 발생하는 사례가 빈번히 발생하고 있다. 특히 동해안 및 남해안 지역의 해수욕장의 경우 과거 퇴적이 활발히 진행되어 넓은 백사장이 형성되었으나 해류 및 유황의 변화로 인해 현재는 침식이 더욱 활발하게 진행되고 있는 곳이 많다. 따라서, 지방자치단체에서는 해마다 해수욕장에 모래를 추가로 공급하고 있는 실정이다. 서해안의 경우에는 다양한 해안구조물 건설로 인해 과거 갯벌이 형성되었던 지역이 침식에 의해 훼손되고 있는 경우 역시 다수 발생하고 있다. 이처럼 어촌 지역 주민들의 관광 및 어업 수익원이 되고 있는 해안지역의 침식문제는 매우 심각한 수준이다. 이에 해안침식을 방지하기 위해 돌제나 이안제 등의 구조물이 건설 되었지만, 돌제나 이안제는 경관을 훼손한다는 문제점이 있다. 따라서, 수중에 설치되어 경관훼손의 영향이 발생하지 않는 수중방파제에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 수중방파제의 경우 2가지 개념에 의해 입사하는 파랑 에너지를 저감시켜 해안 침식을 방지한다. 첫 번째 개념은 수중방파제 상부에서 천수(Shoaling) 현상에 따른 파고 증대로 쇄파(Wave Breaking)를 임의로 유도하여 에너지를 감소시키는 방법이며, 두 번째 개념은 다열의 수중방파제를 입사파랑의 주 파장의 1/2 거리로 배치하여 Bragg 공명반사를 발생시켜 입사파랑 에너지를 감소시키는 방법이다. 본 연구에서는 Bragg 반사를 발생시켜 입사파랑 에너지를 감소시키는 방법에 대해 주로 제시한다. 본 연구에서는 수중방파제를 보다 단순하게 표현하여 sine 형태의 지형으로 가정하였다. 지배방정식으로는 천수방정식에 일부 비선형항(Nonlinear Term) 및 분산항(Dispersion Term)을 포함하는 Boussinesq 방정식을 채택하였다. 지배방정식은 Splitting Technique을 이용하여 한 쌍의 상미분방정식으로 유도되었으며, 이 식은 4차 Runge-Kutta 방법을 통해 수치적으로 적분된다. 입사파랑은 불규칙파랑을 적용하였으며, 주기스펙트럼으로는 TMA 스펙트럼을 채택하였다. 불규칙파랑 역시 Bragg 반사 조건에서 강한 반사가 발생하였으며, 해저지형의 진폭이 클수록 반사율은 더욱 증가하였다. 그리고, 비선형(Nonlinearity)이 강할수록 반사율은 감소하며, 통과율은 크게 증가하였다.

[자료제공 : 네이버학술정보]
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