수평형 타공판에 의한 소파성능의 실험적 연구

Experimental Study of Wave-Absorbing Performance by Horizontal Punching Plates

해양공학과 관련된 모형실험을 위하여 많이 사용되고 있는 조파수조(2차원수조, 장수조, 사각수조)에 소파장치는 필수적인 장치이다. 본 논문에서는 새로운 개념의 소파장치의 소파성능을 실험을 통하여 살펴보았다. 새로 고안된 소파장치는 소파성능이 우수하고 가볍기 때문에 설치가 용이하다. 또한 넓은 설치공간이 필요치 않아 수조공간 활용에 있어 효과적이며 조파기로부터 발생된 파장에 큰 영향을 받지 않기 때문에 아주 큰 장파만 피한다면 거의 완벽하게 파를 소멸시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 소파장치는 일정한 크기의 구멍이 균일하게 배열된 타공판을 입사파의 진행방향과 수평으로 수면밑에 잠기게 설치한 형태로 파가 수평형 타공판을 통과하면서 타공판의 구멍을 통하여 강한 제트 흐름이 형성되면서 파 에너지가 소멸되는 특징을 가지고 있다. 모형실험 결과 수평형 타공판의 소파성능은 타공판의 잠긴 깊이와 판의 전체면적과 뚫린 부분의 면적의 비로 표현되는 공극율에 밀접한 관련이 있으며, 각각의 값은 최대 소파성능을 발휘하는 최적의 값을 가지고 있음을 규명하였다. 수평형 타공판의 앞쪽을 뒤쪽보다 약간 기울게 설치하는 방법도 특정한 주파수 범위내에서는 수평형에 비하여 우수한 소파성능을 보이며, 이때 타공판의 경사각도도 소파장치 성능을 결정하는데 중요한 변수임을 밝혔다.

Wave absorbing system is needed at various kinds of wave basins (wave flume, towing tank, square tank) for the model test related to the ocean engineering. In this paper, the performance of wave absorbing system with new concept is estimated throughout the experiments. Herein, the wave absorbing system is designed by punching plate with a given porosity which is installed horizontally and submerged near the water surface. As the incident wave generated by a wave maker advances above a punching plate, the strong jet flow is formed near a hole of punching plate. As a result, wave energy is dissipated into heat energy, Systematic model tests were conducted at KRISO to verify the performance of the wave absorber using a punching plate. It was found that the reflection coefficient of wave absorber is deeply dependent on both the porosity and the submerged depth of a punching plate. Inclined installation of a punching plate shows better performance than a horizontal one within a certain inclined angle.