본 논문은 소오스 분포법(Source Distribution Method)을 사용하여 측벽 반사효과를 고려한 수치파수조에서의 방향스펙트럼파의 재현과 규칙파로부터 구해진 조파기의 진폭 전달함수를 적용시켜 부산대학교 예인수조에서 실험적으로 재현한 장파정 불규칙파 및 방향스펙트럼파에 대한 연구결과이다. 수치적 재현의 경우 최적의 조파기 설계를 위하여 파 주기의 변화에 따라 조파판과 수조폭을 변화시켜 방향분포함수의 변화를 고찰하였다. 실험적 재현의 경우 장파정 불규칙파와 방향스펙트럼파에 대해서 수조의 길이방향 변화에 따른 파워 스펙트럼 및 통계적 특성치를 비교하여 그 차이점을 살펴보았다. 방향스펙트럼파의 경우 방향분포함수의 변화도 살펴보았다.
해안변형을 일으키는 표사이동의 대부분은 쇄파대내에서 생긴다. 표사이동에 대해서는 종래에 많은 연구가 행해져 왔고 여러 가지 종류의 표사수송 모델에 근거를 둔 정량화가 이루어져 있다. 현지해안에서 일어나는 표사이동량에 대해서 보다 정도높은 정량화를 행하기 위해서는 현지해안에서의 입사파랑의 방향분산성의 영향이 고려된 파고, 주기, 파향의 결합확률분포의 특성을 명확히 해 둘 필요가 있다. 본 연구는 파별로 해석되어진 개개파의 정의법 및 파고, 주기, 파향의 결합확률분포에 미치는 각종 물리량 중 특히 천해역에 있어서 무시할 수 없는 방향분산의 비대칭성의 영향에 대해서 검토한 것이다.
해안에서 입사파향은 일반적으로 실측 파랑자료로부터 생성한 파향 스펙트럼 분석을 통하여 구하지만, 파향의 실측기법은 현장 계기설치시 많은 인력과 비용이 소요되기 때문에 전 쇄파지역에 걸쳐 입사파향을 관측하기에는 어려움이 따른다. 이러한 이유로, 본 연구는 해안 디지털 비디오 자료에 나타나는 입사파의 파봉선을 이용하여 쇄파지역에서 입사파의 변화를 관측하는 기술을 제안한다. 파봉선은 이미지 상에서 선인식 기법을 이용하여 이미지 강도가 큰 픽셀들을 추적해 나감으로써 추출한다. 입사파향은 추출된 파봉선의 일차미분값, 즉, 실제 평면좌표 공간에서 파봉선의 기울기를 계산하여 구한다. 비디오 자료로부터 입사파향의 측정결과는 실측 파랑자료의 파향 스펙트럼으로부터 구한 파향 계산결과와 비교적 잘 일치한다.
In this study, a series of laboratory experiments were carried out to investigate the weak reflection of regular and random water waves over a train of protruded permeable shore structures. A cylindrical slit type breakwater and the alternatives are employed and compared for reflecting and transmitting capabilities of incident waves including wave forces. A series of random waves were generated by using the Bretschneider-Mitsuyasu frequency and directional spectrum. Measured spectrum of irregular waves without breakwaters is verified by comparing with those of the input waves generated. Weak reflection is occurred at the breakwater center of the peak frequency. If the row of breakwaters is fixed at three layers and the relative height of breakwater is fixed at 0.6, around 45% of incident wave energy is reflected to offshore. It is also found that the transmission of directional random waves increases as the maximum frequency parameter increases. A very good agreement is observed. Reflection coefficients of permeable submerged breakwaters are less than those of impermeable breakwaters. The upside-down L shape is recommended for a small fishery harbor mooring in terms of reflecting capability and of practical application. The final design was applied to the wharf of a small beach of Seolly, near Namhae at the southeast coast of Korea.
2008년 2월 24일 동해안에 출현한 너울은 3명의 인명 사고를 발생시켰으며 또한 일본의 서쪽 해안에서도 피해가 나타났다. 최근에 그 강도가 점점 강해지는 동해의 너울에 의한 사고를 줄이기 위해서는 향후 그 발생 시간과 위치에 대한 보다 정확한 예보가 필요하다. 본 연구에서는 동해에서의 파랑 예보의 정확성을 검증하기 위하여 SWAN 파랑 모델을 이용하여 2008년 2월 발생한 동해의 너울을 예측하고 검증하였다. 모델 결과는 파랑 관측 자료뿐만 아니라 한국기상연구소가 ReWW3를 사용하여 생산한 자료와도 비교 하였으며 특히 동해안의 두개의 파랑 관측소에서 획득한 주파수 스펙트럼과의 비교 분석도 수행하였다. 그 결과 파고 분포와 발생 시간은 유사하게 나타났지만 주파수 스펙트럼의 형태에 있어서는 차이가 나타났다. 너울에 대한 보다 정확한 예보를 위해서는 보다 많은 현장 관측 자료와의 비교 분석이 필요하며 특히 동해에서의 너울 특성 연구를 위해서는 파향 스펙트럼 관측 자료가 필요하다.
비선형 간섭항들을 고려하여 다방향 심해 불규칙파를 해석하였다. 선형 위상함수를 사용하여 섭동해를 파기을기의 3차항까지 구하였으며, 비선형 간섭에 기인하는 파특성들의 변조를 살펴보았다. 해의 수렴성은 파기울기뿐 아니라 파성분들 사이의 파장비에도 크게 영향을 받는다. 섭동해중 장파의 특성을 나타내는 성분은 빠른 수렴속도를 가지나, 장파의 의해 간섭되어지는 단파의 섭동해는 수렴속도가 매우 느리거나 발산하는 경향을 보인다. 단파해에서 발생하는 수렴의 어려움은 단파 주파수의 연조특성을 선형파형법이 정확히 표현하지 못하기 때문이다. 따라서 광대역 파스텍트럼의 특성을 갖는 해양파에서 고주파 성분의 특성을 해석하기 위한 목적으로는 선형파형법의 사용이 부적합하다.
Methods for measuring wave height and direction varies throughout the world, depending on wave climate and local traditions. In Japan, bottom mounted systems have long been the standard fur coastal areas with water depth less than 50m, and extensive studies in the 1980s and 1990s refined the systems to a level where the full wave directional spectrum could be measured. (omitted)
불규칙 파랑장의 frequency spectrum 에 쇄파로 인한 영향을 도입할 수 있는 기법이 제시되었다. 제시된 기법을 심해에서 발달된 방향성불규칙 파랑장이 흐름이 존재하는 해역으로 전이해 갈때 흐름과의 상호작용, 굴절, 천수효과, 및 쇄파로 인해 겪게되는 변화양상을 예측하기위해 두가지 형태의 연안류 즉, shear current, upwelling current 가 존재하는 일정 경사면을 갖는 해역에 대해 각각 적용했다.
다양한 파랑 관측 및 후측 자료를 이용하여 한국 연안의 심해파 통계 특성을 연구하였다. 설계파에 준하는 큰 파랑에 대해서는, 유의파고와 유의파주기 사이의 관계에 대하여 1977년 Shore Protection Manual 공식과 2003년 Goda 공식의 평균값을 사용하는 것이 바람직하다. 일정한 유의파고에 대하여 평균값으로 무차원화 시킨 유의파주기의 표준편차는 해역과 유의파고의 범위에 따라 0.04부터 0.21까지 변하며 전형적인 값은 0.1이다. 한반도 주변 106개 연안 격자점에서의 심해 주파향의 평균과 표준편차를 제시하였다. 비교적 큰 파랑에 대한 방향분산계수 $s_{max}$의 확률밀도함수는 대수정규분포로 표시된다. 우리나라 연안에서 가장 적합한 주파수 스펙트럼은 TMA 스펙트럼이다. 스펙트럼 첨두증대계수 $\gamma$의 확률밀도함수 또한 대수정규분포로 표시되며, 북해에서의 값과 비슷한 2.94의 평균값을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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