천해파의 쇄파특성

Abstract

쇄파 형태를 분류하거나 소파제의 중량 또는 도파고를 산정하는데 있어서 많은 연구자들이나 해안공학자들은 파고, 파장, 바닥경사를 포함하는 무차원수인 Iribarren 수를 이용한다. 그러나 Iribarren 수는 외해의 파조건과 파형경사를 선택하기 때문에 해당지점의 쇄파 형태를 반영하는데 있어 부적절하다. 본연구에서는 해당쇄파지점의 파장, 파고, 사면경사 등의 인자를 고려한 새로운 무차원수인 파활동경사 두 가지를 제안한다. 하나는 1차 파활동경사이며 다른 하나는 2차 파활동경사이다. 파활동경사는 해당지점의 파조건을 사용할 뿐만 아니라 천수효과를 보다 구체적으로 포함하므로써 제 현상을 정량적으로 해석하는데 있어 일반성을 확보할 수 있다.

도파고 산정은 방파제의 도파고에 대한 안정성 확보를 위해 Saville (1958)의 도표를 이용하여 양해적 산정식을 도출하였으며, 파형경사에 따라 여러 회기선으로 나타나는 것을 를 도입하여 구간을 나누지 않고 하나의 회기선으로 나타낼 수 있었다. 이와 같이 나타난 에 대한 새로운 도파고비의 관계는 복잡한 Saville 도표의 형태를 일차식의 형태로 간단히 나타내었으나 의 조건에 따라 두 개의 구간으로 나뉘어져 있는 한계가 있다. 실제 도파지점에서의 파고와 파속을 적용한 를 도입하여 조건의 구분 없이 통합된 도파고 산정식을 제시하였다. Iribarren 수를 이용하여 개발된 도파고 산정식은 지수형이거나 복잡한 형태의 수식으로 도출되었으나 지점 파활동경사와 관계 지워진 산정식은 복잡한 사면조건에 관계없이 간단한 일차식의 형태로 도출 되었다.

기존의 방파제 설계에 있어 사석 중량 산정에 이용된 Iribarren, Hudson, van der Meer식은 단지 차원 해석에 의하여 파력이 중력과 파고의 곱에 비례하는 관계를 이용하였는데, 본 논문에서는 파력이 파입자의 수표면 최대 속도와 밀접한 관계가 있음을 이용하였다. 또한 파고가 사석 중량 산정에 중요한 요소인 것은 여러 연구를 통해서 알 수 있는데, 본 논문에서는 선형파 이론을 이용한 2차 파활동경사를 적용한 사석 중량 산정식을 제시하였다.

월파량 산정은 SPM(1984)방법, CIRIA/CUR(1991)의 방법, van der Meer and Janssen(1995)의 방법 등을 제시하여 비교하였다. SPM방법은 Saville(1955)의 연구를 바탕으로 하여 규칙파에 대해 월파량을 유도한 Weggel(1976)의 공식을 제시하였다. 이 식은 도파고 , 여유고 , 경사 S로 구성되었다. CIRIA/CUR 방법에서 Owen(1980)은 불규칙파 실험결과에 기초한 무차원 월파량 을 이용하여 단위폭당 평균월파량 를 구하는 방법을 제시하였다. 이 방법은 경사 S와 여유고비인 로 구성되었다. 또한 van der Meer and Janssen(1995)은 경사 S, 외해 Iribarren 수 , 여유고비인 로 구성된 식을 제시하였고 Hedges and Reis(1998)는 경사 S, 여유고비인 로 구성된 식을 제시하였다. Goda(1975)의 방법은 단순한 형상의 직립 및 소파호안에 대해서 불규칙파의 실험에 의해 작성한 도표를 사용하여 월파량을 구한다. 본 연구에서는 경사 S, 외해 Iribarren 수 , 여유고비인 로 구성된 월파량 산정식을 제시하였다.