심해에서 풍파의 형성은 주로 바람에 의한 마찰력과 파와 파간의 상호간섭 그리고 white capping 현상등에 의한 1차 에너지 손실에 의하여 이루어지며, 파의 변이는 주로 이상의 세 가지 물리현상에 좌우된다. 이러한 심해역에서의 파의 변이를 해석할 때 굴절, 회절 및 마찰손실 등에 의한 천해역 현상은 무시할 수 있으며 풍파의 형성은 주로 바람 조건에 좌우된다. 그러나 파도가 일단 심해역에서 천해역으로 들어오게 되면, 천수, 굴절, 회절 및 마찰손실 등에 의하여 급격하게 변이한다. (중략)
항주파에 의해 해안침식, 호안 결괴, 하역곤란 및 어선 등을 포함한 소형선박의 동요가 발생하며, 심지어 최근에는 수상오토바이, 모터보트 및 여객선의 고속주행은 해수욕장의 수영객 및 낚시꾼 등 어로작업중인 어민에게 위협이 되고 있다. 특히, 천해역에서 발생한 항주파는 심해역에서 발생한 항주파보다 연안시설 또는 작업인원의 안전에 더 큰 영향을 미칠 수 있으며, 파고는 천해역에서 발생하여 극천해역으로 진행하는 경우, 천해역 파고의 1.8배정도로 커진다. 또한 극천해역에 약간의 흐름이 존재하여도 파는 진행하지 못한다.
비선형인 다방향파의 기본특성을 구명하는 기초적 인 연구단계로서, 2방향파 또는 3방향파 등의 유한진폭의 기본구성파 사이의 비선형간섭에 관한 연구가 50년 이전부터 진행되어왔다. 이러한 비선형간섭에 관한 연구는, 처음에 심해역을 중심으로 행해졌으며(Phillips, 1960; Longuet-Higgins, 1962; Su, 1982). 천해역을 대상으로 한 연구는, 경사입사파와 반사파 간의 비선형간섭(Hsu et al., 1979) 그리고 동일지상와 파고의 2방향파간의 비선형간섭(She.1991;Moriya &Mizuguchi,1994) 등이 있다. (중략)
기존의 혼합요소모형(박 등, 1994; Demirbilek and Panchang, 1998)은 반원형태의 정합경계에 파고와 파향을 일정하게 입력하게 되어 있기 때문에 보다 정확한 계산결과를 확보하기 위해서는 정합경계가 되도록이면 심해파 해역에 위치하는 것이 유효하다. 그러나, 국내의 남ㆍ서해안과 같은 지역은 심해역이 육지로부터 상당거리 떨어져 있으므로, 정합경계가 심해파 해역조건에 위치하게 되면 계산 Mesh의 수가 막대하게 되어 계산기 용량초과 및 계산속도 저하가 초래된다. (중략)
본 연구에서는 해안선 부근의 장주기파가 해안침식과 관련이 있음에 주목하며 심해파의 특성으로부터 천해역의 장주기파의 파고를 추정하기 위해 파고계 3대를 해안으로부터 외해방향의 해안종단 방향으로 일직선상에 배치하여 현장관측을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 아울러, 장주기파의 발생기구에 관한 기존의 이론을 현장관측을 통해 검증하고, 장주기파의 발생기구를 토대로 심해파 제원과 천해역의 장주기 파고와의 관계를 검토하였다. 관측된 장주기파는 기존의 이론과 대체적으로 일치하였으며, 심해파와 장주기파 사이에는 선형적인 대응이있음을 확인하였다. 또한, 장주기파의 공간적·시간적 변화를 추가하기 위하여 각 지점별로 관측된 장주기파를 합성함으로서 장주기파의 파고를 계산하였다. 그 결과, 장주기파와 심해파 사이의 관계는 더욱 뚜렷한 경향을 나타내었으며, 양자로부터 장주기파의 추정식을 도출할 수 있었다. 따라서, 이를 이용함으로서 해당지역의 천해역에 존재하는 장주기파랑의 규모가 심해파랑의 자료로부터 예견될 수 있을 것으로 사료된다.
파도가 심해역에서 천해역으로 들어오게 되면 천수, 굴절, 회절 및 마찰손실 등에 의하여 급격하게 변이한다. 따라서 수치모형의 격자는 해저지형 및 파의 변이 정도에 따라 상당히 작은 크기를 사용하여야 하는데 대개 100 m 내외가 되며 때로는 10 m까지 상당히 작은 크기의 격자를 사용하여야 하는 경우도 있다. (중략)
본 연구에서는 일본 기상청(JMA)에서 제공하는 JMA-MSM (Meso-Scale Model) 바람장을 SWAN 모델에 입력자료로 적용하여 파랑전파를 모의하였다. 영역은 심해역·중간역·연안역으로 설정하였다. 산출된 모델링의 결과는 관측자료와 비교·검증하여 모델 구축에 대한 신뢰성을 확보하였다. 그리고 연안역에서 SWAN모델의 파랑스펙트럼정보를 입력조건으로 하는 SWASH모델의 영역을 구축하여 두 모델간 파랑전파양상을 비교하였다. SWAN(phase-averaged) 모델과 SWASH(phase-resolving) 모델은 지배방정식의 차이에 따라 파랑의 위상처리 방식 등의 차이가 있다. 이로 인한 연안역에서의 파랑전파양상의 차이를 비교하였다.
심해역 파랑모형인 WAM에 쇄파와 삼파 상호작용을 추가하여 모형의 적용영역을 천해역으로 확장하였다. 확장된 모형의 검증을 위해 Chawla et al.(1998) 과 Beji and Battjes(1993)의 수리모형 실험에 본 모형을 적용하여 천해역에서의 파랑변형 및 비선형 3파 상호작용의 수치모의 기능을 확인하였고, 계산된 수치모의 결과들은 수리실험의 계측결과와 잘 일치하였다. 그리고 실제 해역에서의 적용성을 검토하기 위해 태풍 매미에 대한 파랑 모의에 적용하였고, 계산 결과를 거제, 부산, 울산에서의 관측치와 비교하였는데 만족스러운 일치를 보여주었다.
한국해안해양공학회 1997년도 정기학술강연회 발표논문 초록집 Annual Meeting of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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pp.53-57
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1997
해양파는 해양구조물에 작용하는 주된 외력이고, 쇄파와 물질의 확산등 해양의 역학적 현상을 유발하며, 표사와 누유의 이동등 물질유동의 원인이 된다. 이러한 이유 때문에 정확한 해양파의 역학적 특성 및 재현기법에 대한 연구가 활발히 이루어져 왔다. Longet-Hggins(1975)와 Barber(1963)가 파의 방향분산성을 나타내는 방향스텍트럼 해석법을 제안한 이래 Mtsuyasu(1970)는 실해역 측정을 통해 Mitsuyasu형 방향분포함수 및 주파수 스펙트럼을 얻는 등 많은 심해역 파랑의 해석기법에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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