• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제6권4호
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• pp.800-812
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• 2014

The paper provides some results of a new procedure to analyze the hydrodynamic aspects of the interactions between maritime emerged breakwaters and waves by integrating CAD and CFD. The structure is modeled in the numerical domain by overlapping individual three-dimensional elements (Tetrapods), very much like the real world or physical laboratory testing. Flow of the fluid within the interstices among concrete blocks is evaluated by integrating the RANS equations. The aim is to investigate the reliability of this approach as a design tool. Therefore, for the results' validation, the numerical run-up and reflection effects on virtual breakwater were compared with some empirical formulae and some similar laboratory tests. Here are presented the results of a first simple validation procedure. The validation shows that, at present, this innovative approach can be used in the breakwater design phase for comparison between several design solutions with a significant minor cost.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.325-336
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• 2008

Deformation of caisson occurred during the backfilling behind the caisson and some caisson moved toward seaside. A series of site investigation were conducted to figure out various circumstances at site and also used to analyze the cause of deformation. The soil condition of backfilling is also investigated because dredged material was used as a backfill material. The friction angle of backfill is supposed to be lower than the estimated one which was used in design stage. To determine the cause of friction shortage, back analysis for sliding safety were carried out with considering the soil condition of backfilling. A remedial plan, re-rising and relocating a caisson with backfilling good earth after treatment of caisson rubble mound to achieve the safety for sliding was proposed as a best solution based on the back analysis results. Reform concrete structure including service gallery and crane rail was also considered with the remedial work to improve the cape line of caisson.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권1호
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• pp.108-115
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• 1995

본 논문에서는 충격파력을 받는 케이슨 방파제의 동적거동해석 모델에 대해서 연구하였다. 케이슨 구조는 강체로 가정하였으며, 기초사석 및 지반은 반무한탄성지반이론에 의거하여 가상 부가질량, 스프링 및 감쇠계수로 이상화하였다. 주파수 의존 유체의 부가질량 및 감쇠계수는 시간기억함수와 무한대 주파수에 대한 부가질량으로 나타내었다. 또한, 케이슨의 영구적 활동을 모의하기 위하여 수평방향의 스프링을 형성거동을 하는 비선형 스프링으로 모형화하였다. 수리실험치와 비교결과, 본 모델은 상당히 좋은 결과를 줌을 알 수 있었다. 케이슨의 동적 거동에 영향을 주는 주요 인자의 변화에 따른 민감도 해석을 수행하였으며, 케이슨의 영구적 활동거리 및 한계중량 예측에의 적용성조사를 위한 수치실험도 병행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.49-53
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• 2012

해안사면의 침식을 막기 위한 해안구조물이 해저면과의 경계면에서 파랑에 의하여 세굴이 발생 할 수 있으며, 세굴에 의한 기초지반의 유실로 해안구조물의 붕괴에 이를 수 있다. 이러한 세굴 현상을 방지하기 위하여 기존의 직립식 해안구조물을 다양한 형태의 해안구조물로 개선하여 제작할 수 있다. 이러한 해안구조물의 세굴 방지 효과를 검증하기 위해서는 많은 비용이 요구되는 조파 실험이 필요하다. 조파실험에 선행하여 모델링을 수행하고 실험결과의 검증 및 추가 분석을 하는 과정을 통해서 큰 비용 절감 효과를 기대할 수 있게 된다. 본 연구에서는 조파실험 해석기법을 제안하기 위해서 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 유체-구조 상호 작용을 고려한 조파 실험 모델링을 하고, 해안구조물과 상호작용에 의한 유체 흐름을 분석하였다. 본 연구에서는 직립형, 경사형, 계단형, 사석형의 4가지 해안구조물의 세굴이 발생 가능성이 높은 위치를 선정하여 유속을 통하여 성능을 비교 분석하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권6호
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• pp.505-519
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• 2016

If the seabed is exposed to high waves for a long period, the pore water pressure may be excessive, making the seabed subject to liquefaction. As the water pressure change due to wave action is transmitted to the pore water pressure of the seabed, a phase difference will occur because of the fluid resistance from water permeability. Thus, the effective stress of the seabed will be decreased. If a composite breakwater or other structure with large wave reflection is installed over the seabed, a partial standing wave field is formed, and thus larger wave loading is directly transmitted to the seabed, which considerably influences its stability. To analyze the 3-D dynamic response characteristics of the seabed around a composite breakwater, this study performed a numerical simulation by applying LES-WASS-3D to directly analyze the wave-structure-soil interaction. First, the waveform around the composite breakwater and the pore water pressure in the seabed and rubble mound were compared and verified using the results of existing experiments. In addition, the characteristics of the wave field were analyzed around the composite breakwater, where there was an opening under different incident wave conditions. To analyze the effect of the changed wave field on the 3-D dynamic response of the seabed, the correlation between the wave height distribution and pore water pressure distribution of the seabed was investigated. Finally, the numerical results for the perpendicular phase difference of the pore water pressure were aggregated to understand the characteristics of the 3-D dynamic response of the seabed around the composite breakwater in relation to the water-structure-soil interaction.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.11-19
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• 2024

본 연구에서는 완전비선형 Boussinesq 방정식을 사용한 FUNWAVE-TVD 모델에 경사구조물의 월파 계산이 가능하도록 EurOtop(2018)의 경험식을 추가하여 프로그램을 수정하였다. 수정된 수치 모형은 경사제에 대한 CLASH data 및 수리모형실험 자료와 비교하여 그 타당성이 검증되었다. 본 모형은 피복 블록의 조도계수 차이에 따른 월파량의 변화를 정확히 재현하였고, 상대여유고 증가에 따른 월파량의 감소율을 잘 재현하였다. 경사제의 월파량은 피복 블록의 배치 상태에 따라서 큰 차이를 보였다. Tetrapods를 정적(regular positioning)으로 배치한 경우는 난적(random positioning)으로 배치한 경우보다 월파량이 크게 증가하였고 Rocks로 배치했을 때와 일치하였다. 한편, Rocks를 1열로 배치한 경우는 2열로 배치한 경우보다 월파량이 커졌으며 이는 구조물 표면의 조도와 투수성의 영향 때문으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권2호
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• pp.137-146
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• 2006

본 논문은 동해항 방파제를 대상으로 신뢰성 설계법을 비교하는 한 쌍의 논문의 두 번째 부분이다. 제 2부인 본 논문에서는 케이슨의 활동을 다룬다. 사석 마운드 위에 케이슨을 거치한 직립방파제의 파괴모드는 케이슨의 활동 및 전도, 그리고 사석 마운드 또는 지반의 파괴 등이 있는데, 그 중 케이슨의 활동에 의한 파괴가 가장 많이 발생한다. 케이슨 활동 파괴에 대한 기존의 결정론적 설계법은 저항이 하중보다 일정 배수(예를 들어 1.2배) 커야 한다는 안전율 개념으로 접근한다. 그러나 안전율의 개념으로는 구조물의 안정성을 정량적으로 평가할 수 없다. 한편 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 신뢰성 설계법은 구조물의 파괴확률을 산정함으로써 안정성에 대한 정량적인 평가를 가능케 한다. 신뢰성 설계법은 사용되는 확률적 개념의 정도에 따라 Level 1, 2 및 3의 세가지로 분류된다. 본 연구에서는 기존의 결정론적 방법으로 설계, 시공된 후 1987년 피해를 입었던 동해항 방파제의 케이슨 활동에 대하여 피해 전과 보강 후의 단면에 대해서 각각 신뢰성 해석을 수행하였다. 그 결과 피해 전 단면의 파괴확률은 허용파괴확률을 크게 초과하여 케이슨이 과소 설계되었음을 나타내는 반면, 보강 후 단면의 파괴확률은 허용파괴확률과 비슷한 값을 보임으로써 보강 후 안정한 구조물이 되었음을 나타냈다. 한편, 서로 다른 세 가지 신뢰성 설계법의 결과가 대체로 잘 일치하는 것을 보임으로써 각 방법을 이용한 해석 결과 사이에는 큰 차이가 없음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.563-572
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• 2006

현재 해안구조물의 설계시에는 현지관측을 토대로 한 Goda식(Goda, 1974)과 같은 경험식이나 2차원적인 수리수치모형실험을 통한 파력값을 많이 사용하고 있다. 하지만, 이러한 2차원 해석결과들은 실해역에 설치된 구조물의 평면배치형상에 따라 변화하는 작용파력의 3차원 구조를 재현하기에는 무리가 있는 듯 하다. 특히, 혼성방파제와 같은 대형구조물의 항외측과 항내측에서 위상차가 발생하는 경우에는 구조물의 단면별로 파력이 각기 다르게 작용할 것으로 판단된다. 본 연구에서는, 해안구조물에 작용하는 파력의 3차원구조를 명확히 하기 위하여, 투과성구조물 및 쇄파현상에도 적용이 가능한 기존의 수치해석기법(Hur and Mizutani, 2003)에 Large Eddy Simulation(LES)기법을 도입한 새로운 3차원 수치해석기법을 제안하였으며, 이 기법을 이용하여 얻어진 잠제상 구조물에서의 작용파력 계산치를 기존의 수리모형실험치와 비교한 결과, 좋은 일치성을 확인하였다. 또한, 대형해안구조물 중 혼성방파제를 본 연구의 대상구조물로하여, 사석마운드로의 투과 및 개구부로의 회절의 영향으로 인해 발생하는 위상차를 고려한 3차원 파력구조에 관해 논의하였으며, 2차원 해석으로는 규명할 수 없었던 3차원적인 동적 파력특성을 파악할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.304-304
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• 2020

항만구조물의 방파제 또는 방파호안의 마루높이는 배후지역의 활용도에 따라 내습파의 월파로 인한 전달파 또는 월파량에 의해 결정되기 때문에 월파량산정은 항만구조물을 설계함에 있어서 주요한 설계인자이다. 그동안 국내에서는 항만구조물 설계시 주로 외국의 기준이나 기법을 활용하고 있는 실정이다. 국내 항만설계기준에서는 Goda도표를 이용하여 직립제 및 방파호안에 대한 월파량 산정방법을 제시하고 있으나, 도표축이 log로 되어 있어 내삽 또는 외삽시 사용자에 따라 월파량 차이가 발생할 수 있다. 국내의 해역특성 및 최근 설계동향을 반영한 월파량 산정식의 개발이 필요하고, 동일조건에 대한 동일한 월파량 산정결과가 도출될 수 있어야 한다. 최근의 대표 연구성과인 EurOtop(2007)과 같이 지수함수의 형태로 월파량 산정식을 제시하고자 한다. 경사식구조물의 평균월파량 산정식 도출을 위해 적용한 구조물 위치에서의 수심(d_t)은 0.40m, 0.55m, 0.70m 이다. 적용수심을 서로 다르게 한 것은 기존의 대부분의 연구에서 적용하지 않았던 구조물 위치에서의 쇄파조건을 고려하기 위한 것이다. 실험파는 Bretschneider-Mitsuyasu 주파수 스펙트럼을 사용한 불규칙파를 적용하였다. 본 연구에서는 주 피복재로 TTP를 대상으로 하였고, 주기 및 파고를 다양한 조건에서 수리실험을 수행하였다. 본 연구의 실험결과는 월파량 계측을 통해 분석된 평균 월파량을 적절한 산정식으로 나타내기 위해 EurOtop(2007)의 기존 월파량 산정식 형태에 대입하여 비교하여 분석하였다. 따라서, 본 논문은 월파량 산정식 제시를 통해 보다 합리적인 항만구조물의 마루높이 산정이 가능하게 하고, 또한 월파량 산정과 관련된 실험자료 구축을 통해 신뢰성해석 자료 및 수치모형의 검증 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1B호
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• pp.59-69
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• 2012

불확실성이 큰 해안환경을 효과적으로 고려할 수 있는 확률설계의 필요성이 요구되고 있다. 하지만 결정론적 설계법에 익숙한 설계자는 기존 방법과 유사하면서 확률적 개념이 도입된 설계법을 원한다. 따라서 국내외적으로 부분안전계수 설계법이 새로운 설계법으로 채택되고 있다. 국내에서는 경사식 방파제의 피복재로 Tetrapod가 널리 사용된다. 미국과 유럽에서 개발된 부분안전계수 설계법이 Tetrapod를 포함하고는 있지만 제한된 파랑 및 구조물 단면 조건에서 개발되었기 때문에 실제 설계에 사용하기에는 미흡한 부분이 있다. 본 연구에서는 무역항 16곳과 연안항 15곳의 116개 단면 및 파랑조건에서 FORM과 최적화 보정 기법을 사용하여 Tetrapod 피복블록의 부분안전계수를 산정하였다. 특히, Weibull 극치파고 분포의 형상 모수에 따른 부분안전계수를 제안하였다. 그 외 극치분포 형태에 대해서는 왜곡도와 형상 모수의 관계를 통해 본 연구의 부분안전계수를 적용할 수 있다. 마지막으로 제안된 부분안전계수를 기존 구조물에 적용하여 목표수준을 잘 만족하는지 확인하였고 기존에 개발된 부분안전계수보다 적용성과 실효성이 우수함을 보였다.