• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.63-72
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• 2006

일반적으로 강성 벽체에 작용하는 주동토압은 Coulomb의 토압이론에 의해 산정 되어왔다. 그러나 많은 시험결과에 따르면 벽면이 거친 강성 벽체에 작용하는 주동토압은 비선형으로 분포하며, 이러한 비선형의 토압분포는 벽체가 변위를 일으킬 때 벽체와 뒷채움재간의 마찰에 의해 뒷채움재에서 유발되는 아칭효과 때문에 발생하는 것으로 밝혀졌다. 현재까지 아칭효과를 고려해서 강성 벽체에 작용하는 주동토압을 산정할 수 있는 토압산정식들이 다양한 형태로 제안되었다. 그러나 이들 토압산정식은 뒷채움재가 균질한 경우에만 적용할 수 있는 것들로, 항만구조물에 사용되는 케이슨과 같이 배면이 사석과 모래로 뒷채움된 경우에는 적용이 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 사석과 모래로 뒷채움된 케이슨에 대하여 비선형으로 분포하는 주동토압을 산정할 수 있는 토압산정식을 제안하였으며, 제안식을 도출하는 과정에서 사석과 모래의 단위중량과 내부마찰각의 영향이 모두 고려되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.29-39
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• 2006

동반 논문(백규호, 2006)에서 사석과 모래로 뒷채움된 케이슨에 대하여 모래와 사석의 내부마찰각과 단위중량의 차이는 물론 사석의 뒷채움 경사각 변화와 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과까지 고려해서 비선형의 주동토압을 산정 할 수 있는 토압산정식이 제안되었다. 본 연구에서는 새로 제안된 토압산정식에 대한 정확도를 검증하기 위하여 뒷채움재가 균질하고 벽체가 거친 경우에 대한 제안식의 결과는 백규호(2003a)의 제안식과 비교하였고, 뒷채움재가 균질하고 벽체가 매끄러운 경우에 대한 제안식의 결과는 Rankine의 토압이론과 비교되었다. 그리고 매개변수 분석을 통해서 사석과 모래의 내부마찰각과 단위중량, 케이슨의 벽면마찰각, 사석의 뒷채움 경사각 변화가 케이슨에 작용하는 주동토압에 미치는 영향을 조사하였으며, 매개변수 분석 결과에 근거해서 케이슨에 작용하는 주동토압을 최소화할 수 있는 뒷채움 시공법이 제안되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.67-76
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• 2017

본 연구에서는 케이슨 안벽의 뒷굽이 주동토압에 미치는 영향을 조사하였다. 한계해석법을 사용하여 뒷굽의 길이에 따라 벽면마찰력이 뒷굽 상부에서 발생하는 활동면의 경사각에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과 뒷굽의 길이가 짧을수록 내측 활동면의 경사각은 증가하나, 외측 활동면의 경사각은 일정하였다. 실제 케이슨 안벽에서 발생하는 파괴면에 작용하는 토압과 동일한 토압을 갖는 뒷굽 끝에서의 가상의 연직배면에 작용하는 토압에 대하여 뒷굽의 상대 길이-뒤채움 토사의 내부마찰각-벽면마찰각-가상의 연직배면에 작용하는 배면마찰각 등의 상관관계를 구하였다. 뒷굽이 짧을수록 케이슨 안벽에 작용하는 토압이 Rankine 토압보다는 작아지나 뒷굽의 길이를 고려하지 않은 Coulomb 토압보다는 항상 크게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.15-24
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• 2006

원형 오픈 케이슨과 원형 수직구에 설치된 흙막이 벽에 작용하는 토압은, 벽체의 변위와 응력해방으로 인한 수평 및 연직 아칭효과로 인하여, 평면 변형조건에서의 옹벽에 작용하는 토압보다는 작은 토압이 발생한다. 원형벽체에 작용하는 토압분포를 조사하기 위해서, 건조한 모래지반에서 깊이에 따른 벽체변형이 균등한 조건의 모형실험을 실시하였다. 벽체 변위, 벽면 마찰, 벽체 형상비 등을 조절할 수 있는 모형 실험 장치가 개발되었고, 모형실험을 통하여 원통형 벽체에 작용하는 토압에 대한 다양한 인자의 영향이 분석되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.286-304
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• 2017

본 연구에서는 어항 등과 같은 소규모 항에서 적용 가능한 격자블록결속에 의한 신형식의 원형유공케이슨을 제안하고, 이러한 방파제의 수리특성을 수치적으로 검토하였다. 본 연구에서 적용한 수치해석 코드는 최근들어 다양한 분야에서 공학적 문제해결을 위해 그 사용예가 급증하고 있는 공중사용허가서(오픈소스 기반) 라이선스 기반의 OpenFOAM(Open Field Operation and Manipulation)에 조파모듈, 투과층 해석모듈, 및 반사파 제어기능 등을 추가한 OLAFOAM을 적용하였다. 본 연구는 먼저, 1) 규칙파 하 3차원슬리트케이슨 방파제에서 파의 파압변동에 대해 기존의 실험 결과와 비교 검토하고, 2) 불규칙파를 조파하여 목표한 파의 재현과 주파수스펙트럼을 비교 검토하여 OLAFOAM의 타당성을 검증하였다. 이로부터 슬리트케이슨과 유사한 원형유공케이슨이 설치된 일정수심의 3차원수치파동수조에 불규칙파를 조파하여 유수실 폭과 유의파고 및 유의주기의 변화에 따른 원형유공케이슨 방파제에서 월파량, 반사율, 파압분포 및 그들의 상호연관성을 면밀히 검토 분석하였다. 이로부터 파압분포는 불투과연직벽체에 대한 Goda 식의 결과보다 매우 작은 결과를 나타내었으며, 반사율은 기존의 슬리트케이슨에서 반사율의 변동범위 내에 존재하는 것을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.83-91
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• 2017

이상기후에 따른 대형 태풍 내습 시 고파랑 대응을 위한 항만구조물의 안정성 향상 기술이 대두되면서 신형식 인터로킹 케이슨의 설계 및 시공기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존 인터로킹 방식에서 응력집중현상에 대한 대안으로 채움재를 이용한 오픈 셀 케이슨은 채움재 마찰에 의한 저면(일부) 및 인접케이슨과의 결속력을 증대시켜 평활화효과를 가져온다. 이러한 오픈 셀 케이슨은 시계열 수평파력에 대한 전단 횡격벽의 응력집중을 파악함으로써 부재 설계 시 안정성을 확보하기 위해 오픈 셀 케이슨의 내 외부벽에 의한 사석 전단저항을 살펴볼 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 포항북방파제에 설치되었던 케이슨의 제원 및 설계조건을 바탕으로 해석대상을 선정하였으며, 채움재는 사석으로 가정하여 인터셀에 작용하는 전단력을 산정하고 내 외부벽 제원에 따른 전단거동을 수치해석을 통해 살펴보았다. 내 외부벽 배치 개수 및 연결부 사석두께 대비 외부벽의 길이를 변수로 저항력을 분석하였다. 제원에 따라 내 외부벽이 분담하는 비율을 분석한 결과, 외해 측에 있는 외부벽이 전체 전단력의 30% 이상을 저항하며 하중을 가장 많이 분담하였고, 내부벽이 거의 유사하게 60~70% 하중을 분담하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.443-451
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• 2015

유수실을 두 개 가지는 유공케이슨에 작용하는 파력 산정식은 아직까지 없다. 이 연구에서는 이러한 이중유수실 케이슨 모형에 작용하는 파력을 측정한 수리실험 자료 분석 결과를 제시하였다. 실험결과로부터 세 가지 연직벽체에 작용하는 파력의 첨두값에 연관된 다섯 가지 파의 위상에 따른 파력의 변화 양상을 명확하게 규명할 수 있었으며, 이로부터 Takahashi and Shimosako (1994)와 유사한 형태의 이중유수실 파력보정계수를 산정하였다. 이 결과는 향후 추가 실험 및 현장 실무에의 적용을 통해 검증될 필요가 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.180-201
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• 2020

유한길이의 혼성방파제 선단에서 발생되는 회절파의 영향으로 방파제 길이를 따라 중복파고가 변동하고, 이로 인하여 케이슨에 작용하는 파압이 공간적으로 변동하며, 또한 케이슨의 활동거리가 상이한 사행피해가 발생한다는 것은 잘 알려져 있다. 제체에 작용파력의 공간적인 변동은 2차원적인 실험이나 수치해석으로서는 접근될 수 없는 문제이다. 본 연구는 olaFlow 모델을 적용하여 고천단의 사석마운드 상에 놓인 케이슨의 선단 주변에서 회절파의 발생과 배후역으로의 영향 및 제체에 작용하는 충격쇄파압을 포함한 파압의 공간적인 변동 등을 2차원 및 3차원수치기법으로 접근한다. 또한, 수치해석에서는 혼성방파제 주변에서 평균파고, 평균수평유속 및 평균난류운동에너지의 변동특성을 면밀히 분석·검토한다. 이로부터 동일한 입사파랑에 대해 케이슨에 작용하는 파압분포가 방파제의 길이에 따라 크게 변동하며, 2차원수치해석에서는 발생되지 않았든 충격쇄파압이 3차원수치해석에서는 발생되는 경우가 나타나고, 충격쇄파압의 발생 시 경우에 따라 기존의 설계조건보다 매우 큰 파압이 정수면 근방의 케이슨 전면 벽체에 작용되는 등의 중요한 결과를 확인할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.531-552
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• 2020

선행연구에서는 3차원규칙파에 대해 olaFlow 수치모델을 적용하여 혼성방파제의 선단 주변에서 파랑특성 및 케이슨에 작용하는 파압특성을 검토하였다. 본 연구에서는 동일한 수치모델과 혼성방파제의 배치 및 형상을 적용하여 일방향불규칙파의 작용 하에 고천단의 마운드 상에 놓인 케이슨의 선단 주변에서 회절파의 발생과 배후역으로의 영향 및 케이슨에 작용하는 충격쇄파압을 포함한 파압의 공간적인 변동 등을 2차원 및 3차원적으로 검토한다. 또한, 수치해석으로부터 혼성방파제 주변에서 주파수스펙트럼, 평균유의파고, 평균수평유속 및 평균난류운동에너지의 변동특성도 면밀히 분석·검토한다. 이로부터 2차원수치해석에서는 발생되지 않았던 충격쇄파압이 3차원수치해석에서는 발생되는 경우가 나타나고, 충격쇄파압의 발생 시 경우에 따라 기존의 설계조건보다 매우 큰 파압이 정수면 근방의 케이슨의 전면 벽체에 작용되는 등의 중요한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 동일한 입사유의파랑에 대해 케이슨에 작용하는 파압분포가 방파제의 길이에 따라 변동하는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 변동은 크기에서 차이를 나타내지만, 3차원규칙파에 대한 선행연구의 경우와 유사한 특성을 갖는다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.79-92
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• 2011

본 연구에서는 투과성구조물에서 우수한 파랑제어기능을 발휘하는 것으로 잘 알려져 있는 슬리트케이슨제 중에 기본형인 연직벽형 횡슬리트케이슨제가 불투과성지반 및 투과성지반상에 설치된 조건하에 구조물에 작용하는 단주기파랑 및 지진해일파에 의한 파압의 특성을 논의한다. 투과성지반의 해석에서는 공극율을 편의상 0.4로 가정하여 2차원 및 3차원수치해석을 수행하고, 불투과성의 경우와 그의 차이를 비교 검토한다. 이 때, 입사파랑의 조건으로는 설계파랑으로 일반적으로 고려되는 단주기파랑과 그의 진폭과 동일한 크기로 내습하는 지진해일파(고립파 혹은 단파)를 고려하며, 슬리트케이슨제의 전면유공부 및 유수실 내부의 불투과벽체에 작용하는 파압을 대상으로 한다. 해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 하나의 지배방정식으로 해석하는 이상류(二相流) 모델에 기초한 2차원 및 3차원수치파동수로를 각각 적용한다. 얻어진 수치해석결과에 의하면, 슬리트케이슨제의 전면유공부에서는 단주기 파랑에 비해 지진해일파의 작용파압이 약 3~5배 높은 값을 나타내고, 유수실 내부벽에서는 약 2~4배 높은 값을 각각 나타낸다.