• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권1호
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• pp.36-41
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• 2013

이 논문에서는 시계열의 파랑자료를 시뮬레이션 하여 파랑계측에서 sampling rate가 파랑자료의 각종 통계적 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 파랑자료의 Sampling rate가 freak wave와 같은 극한파의 통계특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 이상(AI)지수, 파형의 첨도(kurtosis) 그리고 최대파고 등의 변화를 살펴보았다. Sampling rate가 커지면 각종 파고의 크기가 줄어드는 경향을 보인다. Sampling rate가 커지면 파랑스펙트럼의 0차 모멘트는 큰 변화가 없지만 2차 모멘트는 큰 영향을 받아서, Tz는 과대평가되고 대역폭은 과소평가된다. 따라서 sampling rate변화에 따른 유의파고 크기의 오차는 스펙트럼법에 의한 유의파고 $H_s$가 개별파법에 의한 유의파고 $H_{1/3}$ 보다 작게 나타난다. Sampling rate에 의해서 발생한 오차의 크기는 파랑의 주기가 커지면 줄어드는 경향을 보인다. 파형의 첨도와 AI지수는 sampling rate가 1 Hz 이상인 경우는 큰 오차를 주지 않는다. 일반적으로 freak wave와 같은 극한파가 포함된 파랑을 계측할 때, 1 Hz의 이상의 samping rate로 계측한 해양파의 자료를 사용한다면 sampling rate가 최대파고의 크기의 미치는 오차가 5% 이하가 될 것으로 예상된다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권1호
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• pp.62-69
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• 2015

Coastlines are protected by breakwater structures against the erosion of sand or other materials along beaches due to wave action. This research examined the use of physical modeling to determine the effects of the tetrapod size and vertical walls of a rubble mound on the volume of wave overtopping under irregular wave conditions in coastal areas in Busan Yacht Harbor. In this analysis model, the structures were studied using irregular waves and the JONSWAP wave energy spectrum. To understand the effects of the tetrapod size and heights of the vertical wall, the study considered vertical walls of 0, 1.78, 6.83, and 9.33 cm with armor double layered material tetrapods of 8, 12, 16, and 20 tons. An extensive number of experiments covering a relatively large range of variables enabled a comprehensive discussion. First, in the presence of a short vertical wall, the water level played a key role in the overtopping discharge. In such circumstances, the values of the wave overtopping discharge decreased with increasing freeboard size. In the presence of a tall freeboard and middle, the value of the wave overtopping discharge was equally influenced by the vertical wall factor. Moreover, the tetrapod size decreased by an increase in the vertical wall factor, and relationship between them resulted in a short wall height. From an engineering point of view, considering a small water level may allow the choice of a shorter vertical wall, which would ultimately provide a more economical design.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제1권4호
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• pp.239-251
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• 2015

In this study, a spectral fatigue analysis was performed for the topside structure of an offshore floating vessel. The topside structure was idealized using beam elements in the SACS program. The fatigue analysis was carried out considering the wave and wind loads separately. For the wave-induced fatigue damage calculation, motion RAOs calculated from a direct wave load analysis and regular waves with different periods and unit wave heights were utilized. Then, the member end force transfer functions were generated covering all the loading conditions. Stress response transfer functions at each joint were produced using the specified SCFs and member end force transfer functions. fatigue damages were calculated using the obtained stress ranges, S-N curve, wave spectrum, heading probability of each loading condition, and their corresponding occurrences in the wave scatter diagrams. For the wind induced fatigue damage calculation, a dynamic wind spectral fatigue analysis was performed. First, a dynamic natural frequency analysis was performed to generate the structural dynamic characteristics, including the eigenvalues (natural frequencies), eigenvectors (mode shapes), and mass matrix. To adequately represent the dynamic characteristic of the structure, the number of modes was appropriately determined in the lateral direction. Second, a wind spectral fatigue analysis was performed using the mode shapes and mass data obtained from the previous results. In this analysis, the Weibull distribution of the wind speed occurrence, occurrence probability in each direction, damping coefficient, S-N curves, and SCF of each joint were defined and used. In particular, the wind fatigue damages were calculated under the assumption that the stress ranges followed a Rayleigh distribution. The total fatigue damages were calculated from the combination with wind and wave fatigue damages according to the DNV rule.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.510-521
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• 2008

본 연구에서는 해저관로의 국부세굴 특성을 고찰하기 위하여 파랑과 정상흐름이 결합된 흐름장에서 실험을 수행하였다. 조파장치와 흐름 발생장치를 이용하여 파랑과 흐름의 방향이 일치하는 경우와 반대인 경우에 대해서 검토하였다. 관경, 주기, 파고, 흐름속도 등을 변화시켜 가면서 해저관로 주변의 국부 세굴심을 측정하였다. 실험결과 최대평형 세굴심은 관경, 주기, 파고, 흐름속도가 증가할수록 증가하였다. 실험결과를 통하여, Shields 수, Froude 수, KC 수, 주기매개변수, Ursell 수, 수정 Ursell 수 및 유속비 등의 매개변수가 세굴심에 미치는 영향을 분석하였다. Froude 수와 Shields 수가 국부세굴을 일으키는 주요매개변수로 나타났는데, 이것은 파랑과 흐름이 결합된 흐름장에서 어느 한도 내에서는 흐름이 세굴을 지배하는 것을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.831-838
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• 2016

최근 해안공학분야에서 식생을 활용하는 연안방재시스템에 관한 관심이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 쓰나미-식생 비선형 상호작용에 의한 파동장과 유동장을 해석하기 위하여 식생항력에 따른 에너지소산을 직접 해석할 수 있는 3차원 수치파동수조를 기존의 3-D N-S solver (LES-WASS-3D ver. 2.0, HYMO-WASS-3D)를 토대로 개발하였다. 그리고 기존의 실험결과와 비교 및 검토를 통한 수치파동수조의 적용성을 평가하였다. 그 결과 레이놀즈수에 따라 능동적으로 추정되는 항력계수를 고려한 경우가 평균 항력계수를 적용한 경우보다 실험에서 얻어진 각 지점의 시간파형을 잘 재현하였다. 또한 식생밀도 및 입사파고에 따라 계산된 고립파의 전달률이 실험의 측정값과 높은 일치도를 나타내었다. 이로써 본 연구에서 식생에 의한 항력으로서 동적항력계수를 적용한 3차원 수치파동수조의 타당성 및 유효성을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.429-436
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• 2010

본 연구에서는 주파향 입사각에 따른 다방향 불규칙파의 연파특성을 수리실험을 통하여 분석하였다. 아울러, 다방향 불규칙파의 연파특성을 동일한 조건을 이용한 일방향 불규칙파의 실험결과와 비교하였다. 실험결과, 다방향 불규칙파의 경우에도 직립벽을 따라 발달하는 연파는 입사각의 증가에 따라 커지는 경향을 확인할 수 있었다. 아울러, 연파의 폭도 일방향 불규칙파와 거의 동일하게 나타났다. 반면, 다방향 불규칙파에 의한 연파의 크기는 일방향 불규칙파의 경우에 비해 현저히 작음이 확인되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.38-49
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• 2015

지진해일에 대한 기존의 연구는 이차원 Boussinesq 모형과 Solitary wave에 기초한 수치해석이 그 주류를 이룬다. 최근 Solitary wave에 의한 처오름 높이가 관측치를 하회한다는 인식에 기초하여 지진해일 내습전 해안선이 전진하는 현상의 모의가 가능한 Leading Depression N (LDN) Wave가 제시되었으며 이에 기초하는 경우 보다 정확한 모의가 가능한 것으로 보고된 바 있다. 이러한 성과에도 불구하고 수리모형 실험의 경우 안정적인 Leading Depression N (LDN) Wave의 구현에 상당한 어려움을 겪어왔다. 이러한 이차원 Boussinesq 모형과 삼차원 수리모형 실험에서의 상충된 결과는 이차원 Boussinesq 계열 파랑 모형 유도과정에서 수행되는 파랑의 비선형성과 분산성이 균형을 이룬다는 가정과 이로 인해 다소 과소하게 평가된 분산성에 기인하는 것으로 판단된다. 이러한 인식에 기초하여 본고에서는 삼차원 수치수조에서 비교적 안정적인 LDN 파형의 조파가 가능한 수정 조파기법과 Navier Stoke 파랑모형에 기초하여 Hybrid Breaker의 지진해일에 의한 처오름 저감효과를 수치 해석하였다. 파랑모형의 검증은 불규칙 파랑을 대상으로 기 수행된 수리모형 실험결과를 토대로 진행되었으며, 그 결과 비교적 근접한 처오름 높이를 얻을 수 있었다. 세 개의 유수실과 전면 경사면으로 구성된 Hybrid Breaker의 경우 일반 경사제에 비해 H = 5m의 경우 약 13%, H = 6 m의 경우 10%정도의 처오름 저감 효과를 지니는 것으로 모의되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권3호
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• pp.177-185
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• 2012

본 논문은 완도 금일읍 주변 해역의 내습 파랑 공간분포를 살펴보기 위해 18일간 현장 파랑관측을 실시하고 이를 외해 거문도 해양관측부이 자료와 비교하였으며, 수치모의를 통해 심해 설계파 및 계절별 평상 파랑 내습에 따른 양식장 주변의 입사파고 분포를 고찰하였다. 이를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 현장 파랑관측을 실시한 결과, 최대파고와 유의파고의 관계식 $H_{max}=1.6H_{1/3}$에 근접하는 파랑이 다수를 나타내었다. (2) 외해 입사 파랑에너지가 연안까지 도달함에 있어서 바람의 방향에 따라서 크게 영향을 받고 있으며, N계열의 풍향은 입사 파랑에너지의 감소에, S계열 풍향은 입사파랑에너지 전달에 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. (3) 금일읍(평길도와 생길도) 전면해역에서 최대 심해설계파고가 4~5 m이며 파고감소율은 약 38.1~47.6%, 평상파랑의 경우 하계 3.6~4.0 m, 동계 2.3~2.7 m로 나타나 파고감소율은 41.8~49.1%에 해당하였다. (4) 평길도와 생길도 남측의 경우 해양파랑의 영향이 가장 크고, 섬의 북측 청도 수도 해역이 가장 정온한 상태를 나타내었으며, 두 해역간 유의파고비는 약 6배의 차이를 나타내었다.

• 물과 미래
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• 제20권2호
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• pp.127-138
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• 1987

서해지역에서 해안구조물을 위한 설계파는 연안지상측후소의 과거 풍속자료로부터 해상풍의 설계풍속을 산정하고 지역별로 결정되는 취송역으로부터 파랑예측모델을 이용하여 결정하는 방법이 제안되었다. 서해에서 설계파를 지배하는 바람은 북서방향(W~N)의 동기계절풍과 남서(WSW~S) 방향의 하기계절풍 및 태풍이며 해상풍의 풍속은 U$\geq$20m/s의 탄풍에 대하여 연안의 지상풍속의 0.8~0.9배를 나타낸다. 서해의 해안지역은 그 위치여건에 따라 세 지역으로 구분할 수 있으며 각각의 지역에 대하여 설계파산정을 위한 취송역을 결정할 수 있다. 수정된 S.M.B. 법에 의하면 서해지역에서 100년빈도 설계파의 심해유의파고는 4.4m~8.3m, 주기는 8.9초~12.0초의 범위를 보인다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권2호
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• pp.21-28
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• 2011

The primary purpose of the present study was to investigate the mechanism causing scour around a pipeline placed on the seabed in a shallow water zone. Such submarine pipelines are usually exposed to currents and waves. The present experiments made estimates for each different flow type. The scour width and depth in the equilibrium scour phase were analyzed by non-dimensional parameters. The experiment in this study considered various parameters: pipe diameters, wave periods, wave heights, and current velocities. Using the experimental results, the correlations of scour width, scour depth, and main non-dimensional parameters such as the Fr number and KC number were analyzed. In the case of steady currents, the scour hole was closely related to the bottom velocity, while the scour hole in waves showed a relatively low correlation to the bottom velocity because when exposed to waves the scour hole was restricted according to the movement distance of the water particles during a wave period. However, the scour width under a steady current was not limited because vortex shedding was well developed from having enough time and distance.