일정경사면에서 다방향 불규칙파의 굴절: 방향비대칭계수와 최대분포계수

Abstract

다방향 불규칙파랑의 방향스펙트럼으로는 Mitsuyasu et al.(1975)이 제안한 극대 주파수에서의 방향스펙트럼 폭이 가장 좁은 형태가 국내에서는 일반적으로 널리 사용되고 있다. 그 밖에도, Hwang et al.(2000)은 첨두가 2개인 쌍봉형 방향 스펙트럼을 제안하였으며, 최근 Lee et al.(2010)은 방향 비대칭성을 고려한 비대칭 방향스퍽트럼을 제안하였다. 이처럼 최근 들어서 보다 다양한 형태를 표현할 수 있는 방향으로 파랑의 에너지 스펙트럼식에 대한 연구가 진행되는데, 이는 불규칙파랑의 대표값(유의주기, 유의파고, 첨두주파수 등)은 같을지라도 그 형태에 따라 해안선이나 해안지역에 건설된 다양한 구조물에 미치는 영향은 상당한 차이가 나기 때문이다. 특히 불규칙파랑의 방향 비대칭성의 경우 주 파향을 중심으로 에너지 분포가 넓은 방향에 따라 항내 정온도나 구조물에 작용하는 파력 등에 차이가 발생하게 되며, 또한 해안선 근처의 이안류 및 연안류의 형성에도 비대칭 특성에 따라 영향을 미치게 될 것이다. 입사파랑의 방향 비대칭성이 구조물에 미치는 영향에 대해서는 이창훈 등(2009) 및 Jung et al.(2011)에 의해 상세히 연구된 바 있다. 따라서, 수심 조건에 따른 스펙트럼의 형태를 나타내는 다양한 계수들을 미리 계산하여 이를 이용한다면 스펙트럼의 형태를 간과함으로써 발생하는 다양한 문제들을 사전에 방지할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 일반화를 위해 계산과정과 결과들을 심해에서의 유의파고, 극대주기, 극대주기에 해당하는 파장 등으로 무차원화 하였으며, 파랑의 굴절은 에너지 스펙트럼 성분을 8,145개 규칙파 성분(45개 주기성분×181개 방향성분)으로 분해하여 굴절의 해석해를 이용하여 계산하였다. 그리고, Lee et al.(2010)이 제안한 스펙트럼의 근사화를 통해 상대수심에 따른 비대칭계수와 최대방향분포계수를 계산한다.