오픈 셀 케이슨 방파제의 수리성능분석을 위한 실험적 연구

Abstract

최근 태풍으로 인하여 설계파보다 높은 고파랑이 내습하여 보강이 완료된 항만구조물에 피해가 발생하였으며, 태풍의 크기가 증가하면서 이로 인하여 발생하는 고파랑에 의한 항만구조물의 피해가 증가할 것으로 판단된다. 항만구조물의 안정성을 향상시키기 위한 방법으로 방파제를 장대화하는 인터록킹 방법이 제안되었고, 본 연구에서는 인터록킹 방법 중 하나인 채움재를 이용한 오픈 셀 케이슨 방파제의 수리모형실험을 수행하였다. 인터록킹 방법은 구조물을 장대화하여 입사하는 파랑의 위상 차이에 의하여 구조물에 작용하는 파력이 감소하는 효과가 있어 구조물의 안정성 향상에 기여할 수 있다. 수리모형실험은 한국해양과학기술원에 있는 3차원 평면조파수조에서 규칙파 실험을 수행하였으며, 실험 축척은 1/40이다. 채움재의 종류를 다르게 하여 실험을 수행하였으며, 첫 번째로 사석만 인터셀에 채운 경우(Case 1), 두 번째로 섬유망태에 사석을 채워서 인터셀에 채운 경우(Case 2), 세 번째로 오픈 셀의 바닥부터 케이슨 높이의 1/4은 사석을 채우고 위로는 섬유망태에 사석을 채웠다(Case 3). 실험결과, 사석마운드와 접하는 인터셀의 채움재가 사석인 경우인 Case1과 Case 3의 누적 변위 결과는 8.06mm와 8.05mm로 유사하였고, 인터셀의 채움재를 망태로 구성한 Case 2의 경우의 누적 변위 결과는 15.46mm로 Case1과 Case3에 비해 낮은 파력에서 큰 변위가 발생하였다. 섬유망태가 사석의 유출을 방지하는 효과는 있지만 섬유망태의 격자 크기에 따라 사석마운드와의 마찰계수의 변동이 큰 것으로 판단된다. 사석마운드와 접하는 인터셀의 채움재가 사석인 경우가 섬유망태로 이루어진 경우에 비하여 안정성이 약 10%정도 우수위한 방법으로 방파제를 장대화하는 인터록킹 방법이 제안되었고, 본 연구에서는 인터록킹 방법 중 하나인 채움재를 이용한 오픈 셀 케이슨 방파제의 수리모형실험을 수행하였다. 인터록킹 방법은 구조물을 장대화하여 입사하는 파랑의 위상 차이에 의하여 구조물에 작용하는 파력이 감소하는 효과가 있어 구조물의 안정성 향상에 기여할 수 있다. 수리모형실험은 한국해양과학기술원에 있는 3차원 평면조파수조에서 규칙파 실험을 수행하였으며, 실험 축척은 1/40이다. 채움재의 종류를 다르게 하여 실험을 수행하였으며, 첫 번째로 사석만 인터셀에 채운 경우(Case 1), 두 번째로 섬유망태에 사석을 채워서 인터셀에 채운 경우(Case 2), 세 번째로 오픈 셀의 바닥부터 케이슨 높이의 1/4은 사석을 채우고 위로는 섬유망태에 사석을 채웠다(Case 3). 실험결과, 사석마운드와 접하는 인터셀의 채움재가 사석인 경우인 Case1과 Case 3의 누적 변위 결과는 8.06mm와 8.05mm로 유사하였고, 인터셀의 채움재를 망태로 구성한 Case 2의 경우의 누적 변위 결과는 15.46mm로 Case1과 Case3에 비해 낮은 파력에서 큰 변위가 발생하였다. 섬유망태가 사석의 유출을 방지하는 효과는 있지만 섬유망태의 격자 크기에 따라 사석마운드와의 마찰계수의 변동이 큰 것으로 판단된다. 사석마운드와 접하는 인터셀의 채움재가 사석인 경우가 섬유망태로 이루어진 경우에 비하여 안정성이 약 10%정도 우수하였다.