규칙파 조건에서 케이슨 상치구조물의 설치위치에 따른 파압 특성

전재형(Jae-Hyung Jun),이석찬(Suk-Chan Lee),김도삼(Do-Sam Kim),이광호(Kwang-Ho Lee) 한국해안해양공학회 2022 한국해안해양공학회 논문집 Vol.34 No.3

최근 들어 건설되는 해안•항만구조물의 경우 구조물 마루에 상치구조물 설치를 통해 월파의 발생을 방지하거나 친수공간을 확보하려는 시도가 증가하고 있다. 일반적으로 설계단계에서 상치구조물에 작용하는 파압 산정은 설계파의 처오름을 고려하여 구조물의 전면에 작용하는 Goda 파압식을 적용하고 있다. 하지만, 내습파랑이 구조물의 마루를 월파하는 경우 상치구조물의 설치위치에 따라 Goda 파압을 상회하는 파압이 작용할 수 있다. 본 연구에서는 직립 케이슨을 대상으로 수리모형실험 및 수치모의를 통해 상치구조물에 작용하는 파압산정에 대한 Goda 파압식의 적용성을 분석함과 동시에 상세한 수치모델결과를 기반으로 상치구조물에 작용하는 파압의 크기를 고찰하였다. 그 결과, 상치구조물에 작용하는 파압은 정수면에 작용하는 최대파압에 비해 최대 120%까지 발생함을 확인하였다. 또한, 이러한 상치구조물의 작용파압은 구조물 마루에서 월파수심에 따른 Froude number에 지수함수적으로 증가함을 확인하였으며 Froude number에 기반한 파압의 예측을 위한 경험식을 제안하였다. In recent years, coastal and port structures have attempted to prevent wave-overtopping or provide waterfront areas by installing superstructures on the structural crowns. In general, in the design stage, the Goda formula acting on the front the structure is applied to calculate the wave pressure acting on the superstructure in consideration of the wave-runup of the design wave. However, the wave pressure exceeding the Goda wave pressure could generate depending on the installation location of the superstructure where the wave-overtopping occurs. This study analyzed the applicability of the Goda formula to the wave pressure calculation for the superstructure of the vertical structures through hydraulic model experiments and numerical simulations. Furthermore, this study investigated the magnitude of the wave pressure acting on the superstructure based on detailed numerical results. As a result, the wave pressure acting on the superstructure was up to 120% higher than the maximum wave pressure on the still water surface. In addition, the wave pressure increases exponentially with the Froude number computed by the overtopping water depth at the crown of the structure, and we proposed an empirical formula for predicting the wave pressure based on the Froude number.

수리모형실험을 통한 호안 상치구조물 형식에 따른 월파량 연구

정재상 ( Jae-sang Jung ),송현구 ( Hyun Gu Song ),윤재선 ( Jae Seon Yoon ),유임도 ( Im Do Ryu ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

태풍에 의한 침수피해 방지를 위해 어촌지역의 해안가에 설치되는 호안의 상치구조물 형식에 따른 월파량에 대해 단면 수리모형실험을 통해 연구하였다. 상치구조물의 형식은 일반적인 직립형, 상치 상단이 돌출된 Nose형, 상치의 전면 형상이 곡면으로 구성된 Flare형을 선정하였다. 수리모형실험을 위한 모형의 축척은 1/30을 적용하였다. 입사파랑은 일방향 불규칙파랑을 적용하였으며, 주파수 스펙트럼으로는 Bretschneider-Mitsuyasu 스펙트럼을 사용하였다. 월파량 측정을 위해 500파를 조파한 후 상치를 통해 월파한 유량을 전자식 유량계로 계측하였다. 호안 전면의 피복은 테트라포드(Tetrapod)를 이용한 2층적과 아크로포드(Accropode)를 이용한 1층적에 대해 검토하였다. 수리모형실험 결과 Nose형 상치구조물이 월파저감 성능이 가장 우수한 것으로 검토되었으며, 반사율 저감 성능 측면에서는 Flare형 상치구조물이 가장 우수한 것으로 나타났다. 호안 전면의 소파블록에 따른 검토결과 1층적과 2층적의 월파량 차이는 거의 없었다. 반사율은 2층적을 적용한 호안이 더욱 낮게 계측되었다.

낮은 마운드 높이에 높은 상치구조물을 갖는 경사식 호안(LMHW 호안)의 월파량에 대한 실험적 연구

정재상,윤재선 한국해안,해양공학회 2019 한국해안해양공학회 논문집 Vol.31 No.6

Overtopping discharge for sea dike having low mound and high wave wall (LMHW sea dike) is investigated with hydraulic experiments in this study. Vertical, Flare and Bullnose type wave walls are selected and Tetrapods (double layer) and Accropode (one layer) are adopted for armour layers of the front slope. The results of the hydraulic experiments are compared to the overtopping formulas for armoured rubble slopes and vertical sea dikes suggested by EurOtop Manual. Predicted overtopping discharges are underestimated as the roughness efficiency factors ( f ) of armour blocks suggested by EurOtop are adopted when the overtopping formula for armoured rubble slopes sea dike is used. Meanwhile the predicted overtopping discharges agree well with the hydraulic experiments when the modified roughness efficiency factors redefined by multiplying efficiency factor of the heights of armoured crest berm and wave wall ( AR ) are adopted. Return wall effects on a vertical wall (Kortenhaus et al., 2003; Pearson et al., 2004a) and the effects on a smooth dike slope (Van Doorslaer et al., 2015) in EurOtop Manual are investigated for Flare and Bullnose type wave walls. As a results of the comparison between experimental results and 2 formulas, return wall effect on a smooth dike was more valid for LMHW sea dike. 본 연구에서는 수리모형실험을 통해 낮은 마운드 높이에 높은 상치구조물을 갖는 경사식 호안(LMHW 호 안)의 월파량에 관해 검토하였다. 상치구조물의 형식은 직립식, Flare 식 및 Bullnose 식을 적용하였으며, 호안 전면 사면의 소파공은 테트라포드(2층적)와 아크로포드(1층적)를 적용하였다. 수리모형실험 결과는 EurOtop에서 제시하는 경사식 및 직립식 호안의 월파량 산정식과 비교하였다. LMHW 호안에 대해 경사식 호안의 월파량 산정식을 적용할 때 전면 소파공에 따른 조도영향계수( f )로 EurOtop Manual에서 제시하는 계수를 적용할 경우 월파량이 과소평가 되 었으나, 상치구조물 대비 마루높이 영향계수( AR )를 곱한 수정조도계수를 적용한 경우에는 실험결과와 비교적 일치하 였다. Flare 및 Bullnose 상치의 효과를 검토하기 위해 EurOtop Manual에서 제시하는 직립구조물 상부에 설치된 반 파공의 효과(Kortenhaus et al., 2003; Pearson et al., 2004a)와 매끄러운 사면에 설치된 반파공의 효과(Van Doorslaer et al., 2015)를 적용하였다. 검토 결과 매끄러운 사면에 설치된 반파공의 효과가 낮은 마운드 높이에 높은 상치구조물 을 갖는 경사식 호안에 보다 타당한 결과를 보였다.

TTP 피복 경사식 구조물의 전달파고계수 산정에 관한 수리실험

김영택(Young-Taek Kim),이종인(Jong-In Lee) 한국해안해양공학회 2017 한국해안해양공학회 논문집 Vol.29 No.4

본 연구에서는 상치콘크리트가 설치된 TTP 피복 경사식 구조물에 대한 전달파고계수 산정식을 도출하기 위하여 2차원 수리실험을 실시하였다. 기존에 제시된 경사식 구조물에 대한 전달파고계수 산정식은 대부분 국외에서 수행된 저천단 구조물에 대한 연구성과이다. 기존 연구에서는 피복재로 대부분 피복석이 적용되었고, 상치콘크리트가 설치되어 있지 않은 경우이다. 이로 인해 국내 경사제 설계시 적용되는 단면형상과는 많은 차이가 발생한다. 본 연구에서는 국내 경사식 구조물의 설계동향에 부합하는 전달파고계수 산정식을 제시하였으며, 파형경사의 영향 및 상치콘크리트 전면에 거치되는 TTP의 거치 열수에 따른 변화를 고려하였다. Two-dimensional hydraulic model experiments on rubble mound structure armoring with the tetrapods and the superstructure were conducted to investigate wave transmission characteristics under irregular wave conditions. The previous studies about the wave transmission coefficients dealt with the low crested structures, therefore the rock was the main armor units and the superstructure was not constructed. In this study, the new empirical design formula for the wave transmission coefficient about rubble mound structure with the tetrapods and the superstructure was suggested and the effects of wave steepness and the row of the tetrapods in front of the superstructure could be considered.

충격파 및 비충격파 조건에서 직립식구조물의 월파량산정식

김영택,이종인 한국해안,해양공학회 2015 한국해안해양공학회 논문집 Vol.27 No.3

In this study, two dimensional wave overtopping tests for vertical wall were performed and overtopping formulas were suggested for impulsive and non-impulsive wave conditions. The test results from this study were compared with those from EurOtop(2007). The wave overtopping formulas were derived and suggested considering the recent research trends, while the existing method used the diagram. The wave overtopping formulas have the form of exponential and power functions using non-dimensional variables for wave overtopping and freeboard heights for non-impulsive and impulsive condition, respectively. The wave overtopping formula and effective parameters for inclined superstructure were also suggested. It is analyzed that the locations of inclined superstructure do not have the significant effects on wave overtopping, that is, the wave overtopping rate were almost same for each locations. 본 연구에서는 2차원 수리실험을 통해 충격파 및 비충격파 조건에서의 직립식구조물의 월파량 산정식을 제안하였으며, 연구결과는 EurOtop(2007)의 결과와 비교하였다. 특히, 최근의 월파량 산정기법의 연구동향을 고려하여 도표형태가 아닌 함수형태로 월파량 산정식을 제안하였다. 상대여유고와 무차원 월파량의 관계를 비충격파 조건은 지수함수, 충격파 조건은 거듭제곱 함수 형태로 제시하였다. 또한 경사형 상치콘크리트가 월파량에 미치는 영향계수를 제시하였다. 경사형 상치콘크리트의 설치위치가 월파량에 미치는 영향을 검토한 결과에 의하면 설치위치에 따른 차이는 크지 않은 것으로 나타났다.

월파저감을 위한 다단계 소파형 상치구조 개발

강윤구(Yoon-Koo KANG),정해용(Hae-Yeong Chung),이명호(Myung-Ho LEE),윤형석(Hyung-Seok Yoon),남지현(ji-Hyun Nam) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.추계

기존 방파제의 상치부 형상은 직립형이 대부분이었으나 최근에는 이용자들의 친수성을 고려하여 친수식계단형을 많이 도입하고 있는 실정이다. 그러나 직립형은 월파 및 반사파 저감 효과 등의 수리적 특성이 떨어지며, 친수형계단형은 월파발생이 쉬운 구조로서 항내 정온도 및 항만가동을 확보에 불리한 구조이다. 이에 대한 단점을 보완하고자 파압저감 및 월파 저감 효과가 뛰어난 다단계소파형 곡면파라펫 상치를 개발하여 현장에 적용하였다. The superstructure with vertical walls had widely been applied in the design of breakwater and more water-friendly superstructures with stairs, providing people with improved accessibility, have recently been introduced. But it is proved that vertical walls have inferior hydraulic performance in controlling wave-reflection & wave-overtopping and water-friendly stairs also give adverse effects on port operation-ratio & port calmness due to more wave-overtopping, respectively. As all alternative to the above, wave-absorbing curved-surface parapets in serials on the superstructure of breakwater, which are verified to have less wave-attack force and wave-overtopping through various tests, are recommended and applied to the detail design for construction.

경사식 방파제 반파형 상치구조물 파압계측 실험

오상호(Oh, Sang-Ho),장세철(Jang, Se-Chul) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

경사식 방파제의 상치구조물 형상에 따른 월파 특성 분석

민은종(Eunjong Min),고광오(Kwangoh Ko),윤제성(Jeseong Yoon),박창범(Changbeom Park),이종인(Jongin Lee) 한국신재생에너지학회 2016 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.11