공진수로 내장형 케이슨방파제의 반사 특성 : 유공율과 공진수로의 형태를 중심으로

Abstract

일반적인 유공방파제는 기존 직립 혼성방파제의 케이슨 전면에 유공벽과 유수실을 설치함으로써 해수가 유공벽을 통과하여 유수실내로 진입할 때 난류 발생 등에 의해 파랑에너지를 감소시킬 수 있도록 고안된 구조형식을 갖는다. 이 때 유공벽이 폭풍파에 직접 노출되어 있어 쇄파 발생 시 충격적인 파압으로 구조적인 문제를 발생시킬 수 있으며, 소파효과가 탁월한 주기조건이 유수실 폭과 직접적인 관계가 있기에 경제적인 측면의 문제점을 안고 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 유공방파제와 같이 우수한 소파특성을 보이면서도 쇄파에 대해 구조적 안전성을 원활히 확보할 수 있는 공진수로 내장형 방파제에 대한 파랑 반사특성에 대해서 살펴보았다. 공진수로 내장형 방파제는 수로의 공진조건과 수로내에 설치되는 유공판의 유공율에 따라 반사특성이 크게 영향을 받는다. Galerkin 기법을 이용한 유한요소모델을 이용하여 수로의 폭과 제원이 변하는 경우와 유공판의 유공율의 변화에 따른 수치모의를 실시하였다. 한 개의 공진수로를 갖는 경우와 공진조건이 다른 여러 개의 수로를 갖는 경우에 대한 해석을 수행하였다. 수치해석결과, 수로의 공진조건 부근의 파랑 소파율이 큰 것을 확인하였으며, 최적의 유공율이 존재함을 알 수 있었다. 공진수로 내장형 방파제는 유공율 0.3부근에서 최적의 소파효과를 보이는 일반 유공방파제와는 달리 0.6부근에서 최고의 소파효과를 보였다. 또한, 2중 또는 3중 공진수로를 채택할 경우에는 보다 넓은 주기의 입사파랑에 대해 유효한 소파효과를 발휘할 수 있음을 확인하였다.접 노출되어 있어 쇄파 발생 시 충격적인 파압으로 구조적인 문제를 발생시킬 수 있으며, 소파효과가 탁월한 주기조건이 유수실 폭과 직접적인 관계가 있기에 경제적인 측면의 문제점을 안고 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 유공방파제와 같이 우수한 소파특성을 보이면서도 쇄파에 대해 구조적 안전성을 원활히 확보할 수 있는 공진수로 내장형 방파제에 대한 파랑 반사특성에 대해서 살펴보았다. 공진수로 내장형 방파제는 수로의 공진조건과 수로내에 설치되는 유공판의 유공율에 따라 반사특성이 크게 영향을 받는다. Galerkin 기법을 이용한 유한요소모델을 이용하여 수로의 폭과 제원이 변하는 경우와 유공판의 유공율의 변화에 따른 수치모의를 실시하였다. 한 개의 공진수로를 갖는 경우와 공진조건이 다른 여러 개의 수로를 갖는 경우에 대한 해석을 수행하였다. 수치해석결과, 수로의 공진조건 부근의 파랑 소파율이 큰 것을 확인하였으며, 최적의 유공율이 존재함을 알 수 있었다. 공진수로 내장형 방파제는 유공율 0.3부근에서 최적의 소파효과를 보이는 일반 유공방파제와는 달리 0.6부근에서 최고의 소파효과를 보였다. 또한, 2중 또는 3중 공진수로를 채택할 경우에는 보다 넓은 주기의 입사파랑에 대해 유효한 소파효과를 발휘할 수 있음을 확인하였다.