비선형효과를 고려한 천해파력 산정

Abstract

본 논문은 방파제 설계에 있어 핵심요소인 천해파에 의한 평균해수면의 승하강(set-up and set-down), 도파(run-up), 월파(wave overtopping), 소파제중량(armor block weight) 등에 대해 비선형성을 고려하여 연구를 수행하였다. 현재 우리나라의 경우 소파블록 중량산정에 있어 Hudson식을 사용하고 도파고의 산정을 위해 Mase식이나 Saville식 등을 이용하며 월파량 산정에 고려되는 Owen식이나 van der Meer식을 적용하고 있다. 하지만 구조물 설계를 위한 경험 및 실험식은 그 적용성이 완벽히 입증되지 않았으며, 현장조건 및 기타 수리조건에 따라 큰 차이를 가져올 수 있으므로 구조물 설계법 또는 설계식의 결함으로 큰 피해를 양산시킬 수도 있다. 따라서 기존식의 비교검토를 통해 각 식의 개선점을 파악하고 개선된 산정식을 도출하고자 한다.

천해파에 의한 해수면의 최대 상승높이(maximum wave set-up) 산정식은 해빈경사의 함수로 간단히 산정하는 기법을 개발하고, 조석조건에서의 해수면 상승일 경우 Doppler effect를 고려하여 산정식을 개발하고자 한다. 도파고 산정을 위하여 해빈경사 뿐만 아니라 파형경사도 동시에 고려할 수 있는 쇄파지수를 개발하여 정밀도를 향상시키고자 한다. 월파는 여러 기존식의 형식을 통일하고 개선된 산정식을 도출하였다. 방파제 설계에서 가장 중요한 항목은 소파제의 중량 산정일 것이다. 기존 Hudson식은 많은 결점에도 불구하고 아직 전 세계적으로 가장 많이 이용되는 산정식이며, 여러 종류의 인공블록에 대한 경험계수도 가장 다양하게 제시되어 있다. 따라서 본 연구에서는 여러 산정식들을 Hudson식의 형태로 전환하여 변이계수를 추출하는 기법을 개발하였다. 또한 이들 모든 식들을 동해안 피해방파제에 적용하여 Hudson식과의 비교를 통하여 개선된 결과를 도출하였으며 각 식의 특성을 파악하였다.