태풍에 기인한 수위상승과 케이슨 방파제 안정성에 관한 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A study on the sea level rising caused by typhoon and stability of the caisson breakwater


Hyoung-Min Bae

Major in Energy Environment Convergence
Graduate School Catholic Kwandong University
Supervised by Professor Kyu-Han Kim

Due to recent climate change, the average sea level in the world is gradually increasing, and with the increase in the intensity of typhoons, the frequency of invasion of large typhoons is also gradually shortening. Various phenomena such as a rise in water level and high wave invasion that can affect the harbor and coastal structures can occur in the case of a large typhoon, and the damage of the structure is increasing due to the occurrence of such a phenomenon. As coastal and port structures do not play a role and damage occurs, secondary damage and damage to property may occur.
Therefore, it is necessary to clarify the causes and mechanisms of damage to coastal and port structures. In particular, it is necessary to examine the influence factors that may affect the structure during the design and construction of the actual structure in order to prevent the damage of to the structure.
In addition, further review is required. The purpose of this study is to investigate the effect of rising water level due to typhoons on the stability of caisson breakwater. In this study, we investigated the situation during the typhoon storm that caused damage to caisson breakwater in the recent domestic storm, The effects were examined.
In addition, various water level conditions were set up to examine the degree of damage to the structure according to the rise of the water level in each step. In order to carry out a detailed examination on of the damage of the structure, the characteristics of the wave pressure distribution acting on the structure according to. As a result of the numerical model experiment (OLAFOAM) and hydraulic model test, it was confirmed that the maximum wave pressure acting on the structure increases when the water level rises, and the rise point of the maximum wave pressure is increased.
Therefore, when examining the design and construction of the structure, Needs to be. The results of this study are expected to be used as a basis for the future study on the stability and design of breakwaters and structures, and it is expected to be used as data of various studies on the damage of structures that may occur during typhoons.

국문 초록 (Abstract)

태풍에 기인한 수위상승과 케이슨 방파제 안정성에 관한 연구

배 형 민

가톨릭관동대학교 대학원
에니지환경융합학과

최근 기후변화로 인하여 전 세계적으로 평균해수면은 점차 높아지고 있는 실정이며, 태풍의 강도 증가와 더불어 대형태풍의 내습 주기 또한 점차 짧아지고 있다. 대형 태풍의 내습시 해안 및 항만구조물에 영향을 미칠 수 있는 수위상승, 고파랑 내습 등 다양한 현상들이 발생 할 수 있으며, 실제 이러한 현상의 발생으로 인해 구조물의 피해가 증가하고 피해규모 또한 커지고 있다. 해안 및 항만구조물이 제 역할을 하지 못하고 피해가 발생하게 될 경우 이로 인한 2차적 인명 및 재산 피해가 추가적으로 발생 할 수 있기 때문에 해안 및 항만구조물의 피해원인과 매커니즘에 대한 구체적인 규명이 필요하다고 판단된다. 특히, 구조물의 피해가 발생할 것을 대비하여 실제 구조물의 설계 및 시공시 구조물에 영향을 미칠 수 있는 영향인자들에 대해 다각적인 부분에서 검토를 해야 할 필요가 있으며, 기존에 시공되어 있는 구조물들에 대해서도 추가적인 검토가 필요하다.
본 연구에서는 태풍에 기인한 수위상승이 케이슨 방파제 안정성에 미치는 영향을 확인하기 위해 최근 국내 내습한 태풍 중 케이슨 방파제에 피해를 발생 시켰던 태풍 내습 당시 상황을 파악하고 이때 발생한 수위상승이 구조물의 안정성에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 또한, 다양한 수위조건을 설정하여 단계별 수위상승에 따라 구조물에 발생하는 피해도에 대한 검토를 수행하였으며, 구조물의 피해발생에 대한 구체적인 검토를 수행하기 위해 수리모형실험과 수치모형실험 결과를 통해 수위상승에 따른 구조물에 작용하는 파압분포 특성에 대해 검토를 수행하였다. 수치모형실험(OLAFOAM)과 수리모형실험 결과 수위 상승시 구조물에 작용하는 최대파압이 증가하는 것으로 확인 되었고, 최대파압의 작용 지점을 상승시키므로 구조물의 설계 및 시공 검토시 반드시 수위상승에 대해 고려를 해야 할 필요가 있다. 본 연구의 결과는 향후 방파제 및 구조물 설계 및 시공에 대한 안정성검토 시 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 사료되며, 태풍 내습시 발생할 수 있는 구조물의 피해에 대한 다양한 연구의 자료로 활용도가 높을 것으로 판단된다.

핵심어 : 태풍, 수위상승, 케이슨방파제, 안정성, 파압특성, 수리모형실험, 수치모형실험

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 1
• 1.2 연구의 내용 및 범위 3
• 1.3 기존연구동향 4
• 1.3.1 태풍의 특성 변화에 대한 연구 4
• 1.3.2 수위상승에 대한 연구 5
• 제 2 장 태풍 피해사례 조사 8
• 2.1 태풍 내습으로 인한 방파제 피해사례 조사 8
• 2.1.1 태풍 피해사례 8
• 2.2 태풍 차바 내습시 해역환경 조사 20
• 2.2.1 태풍 차바 개요 20
• 2.2.2 태풍 차바 내습시 관측자료 조사 22
• 제 3 장 수위상승이 방파제에 미치는 영향 31
• 3.1 실험개요 31
• 3.2 수리모형실험구축 32
• 3.2.1 실험시설 및 계측기기 32
• 3.2.2 실험축척 및 상사법칙 36
• 3.3 실험방법 37
• 3.3.1 실험단면 설정 37
• 3.3.2 실험파랑 설정 38
• 3.3.3 구조물 안정성 검토 39
• 3.4 실험결과 40
• 3.4.1 구조물 안정성 검토 실험 40
• 제 4 장 방파제에 작용하는 파압특성 검토 45
• 4.1 파압특성검토개요 45
• 4.2 방파제에 작용하는 파압 46
• 4.3 수치모형실험(OLAFOAM)을 통한 파압특성 검토 48
• 4.3.1 수치해석개요 47
• 4.3.2 Open FOAM(OLAFOAM) 47
• 4.3.3 수치실험조건 52
• 4.3.4 수치실험결과 54
• 4.4 수리모형실험을 통한 파압특성검토 58
• 4.4.1 수리모형실험개요 58
• 4.4.2 수리모형실험구축 58
• 4.4.3 실험방법 59
• 4.4.4 실험결과 61
• 제 5 장 결 론 67
• 5.1 결 론 67
• 참고문헌 70
• 국문초록 74
• Abstract 76
• 감사의글 78

참고문헌 (Reference)

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15 박대춘, "“해수면 상승에 따른 항만시설의 안정성, 항만기능의 저하가능성 분 석”", 한국연안방재학회지, Vol. 3, No. 3, pp. 149-154, 2016

16 김소연, 서경덕, 김승우, "“직립방파제의 케이슨 활동에 미치는 기후변화영향에 대한 수심의 효과”", 한국해안해양공학회논문집, 제24권 제3호, pp. 179-188, 2012

17 박우선, 원덕희, 서지혜, "“파랑하중에 대한 인터로킹 케이슨 방파제의 미끌림 안정성 평가식 제안”", 한국해안해양공학회논문집 제29권 제2호, pp. 77-82, 2017