A Study on Minimization of Harbor Oscillations by Infragravity Waves Using Permeable Breakwater

본 연구는 장주기 파의 항내 수면진동 대책과 수질 문제를 동시에 고려하기 위하여 투과방파제를 활용하는수면진동 저감 방법을 실제 해역에 적용하고 Boussinesq 파랑모델을 이용하여 저감 효과를 수치적으로 검토한 것이다. 본 연구에서는 중력외파에 의한 항내 수면진동 문제가 빈번히 발생하는 동해안의 묵호항을 연구대상으로 하였으며, 5년간의 장기 파랑관측 자료를 분석하여 파악한 묵호 수역의 중력외파는 주기는 40 s~70 s 사이에 집중 분포하였고 파고는 0.1m 이하가 분석대상 자료의 94%이었다. 저감 목표 주기는 항내 수면진동 해석을 실시하여 첨두 주기 68.0 s로 결정하였으며, 가장 효과적인 수면진동 저감 방법은 항 외측에 투과율 0.3의 투과방파제를 도제로 설치하고 항내 안벽의 일부 구역을 파랑에너지흡수 구조형식으로 교체하여 중력외파에 의한 반사율을 0.9 이하로 하는방법이었다. 이 방법의 진폭 감소율은 27.4%이었다. 그리고 투과방파제의 투과율 차이가 중력외파에 의한 항내 수면진동의 진폭 감소율에 미치는 영향은 크지 않았다. In this study, the minimization of harbor oscillation using permeable breakwater was applied to the actual harbor and investigated an effect of minimization by computer simulation in order to take into account the water quality problems and measures of harbor oscillation by infragravity waves at the same time. The study site is Mukho harbor located at East coast of Korea that harbor oscillation has been occurred frequently. The infragravity waves obtained by analyzing the observed field data for five years focused on the distribution between wave periods of 40 s and 70 s and wave heights in less than 0.1 m was 94% of analyzing data. The target wave periods was 68.0 s. The most effective method of minimization of harbor oscillation by infragravity waves was to install a detached permeable breakwater with transmission coefficient of 0.3 on the outside harbor and replace some area of the vertical wall in the harbor with wave energy dissipating structure to achieve a reflectivity of 0.9 or less. The amplitude reduction rate of this method shown in 27.4%. And the effect of the difference in transmission coefficient of permeable breakwater on the reduction rate of the amplitude was not significant.22Nkc

A Note on the Proper Size of a Finite Element for Analysis of Harbor Resonance Problems

In this study, numerical experiments were performed to decide the proper size of a finite elementfor the analysis of harbor resonance problems. Various sizes of finite elements were considered from 1/3 to 1/60of wavelength to model a fully opened rectangular harbor. Through the numerical results, the proper number offinite elements per wavelength were revealed to be nine within two percents errors allowed in resonant periodand amplification ratio, while twelve within one percent error. It was found that eror rates of resonant periodsdecrease linearly, while those of amplification ratio decrease with oscilating form as the size of an elementdecreases. The eror of amplification ratio increases more rapidly than that of resonant period in case of elementnumbers below nine.33Nkciothe

포항신항 중력파 및 외중력파 관측자료 분석

복잡한 형태의 포항신항에서는 중력파와 중력외파 사이의 비선형적 상호작용을 계산하기 어려우므로 항만 주요 관심지점에 관측을 통해 자료를 추출하였다. 분석 및 예측 결과는 복잡한 포항신항에서의 중력파와 중력외파 사이의 에너지 교환 및 전파를 이해하는데 활용될 수 있으며, 향후 포항신항에서의 항만부진동에 의한 하역중단에 대해 분석자료로 활용 가능할 것으로 기대된다.2

Sectional analysis of the relationship between wave energy and beach width change on the Bongpo beach

동해안의 여러 해안에서 파랑과 해빈폭 변화의 상관성을 관찰한 기존 연구에서는 지역의 특성 및 시기에 따라 상이한 상관관계가 도출되었다. 특히 지역의 해안선 직각 방향과 입사파랑의 주파향이 일치하는 봉포 해안에서는 상관관계가 크게 나타났는데, 본연구에서는 봉포 해안에 대해서 폭풍파 등 고파랑에 의한 영향과 해안 구역 별로 다르게 나타나는 침식2

Abnormally High Swells Occurred on the East Coast in Recent Several Years

최근 몇 년간 동해안에서는 갑작스럽게 발생하는 높은 너울성 파도로 인해서 많은 인명피해 및 재산피해가 발생하였다. 이 기간 동안 매년 너울성 파도로 인한 사망자가 발생하고 있으며, 재산피해 규모도 연평균 백억원을 상회하는 것으로 보고되고 있다.이러한 피해는 대부분 10월에서 2월 사이의 겨울철에 발생하였으며 따라서 여름철 해상 및 해안 지역의 악천후 원인이 되는 태풍과는 무관하게 일어난 것으로서, 겨울철 중국 내륙 및 우리나라 부근에서 특별히 강하게 발달한 온대성저기압이 동해상에 진출하여 강한 바람이 불어서 생성된 폭풍파가 우리나라 동해안에 고파의 형태로 내습하게 됨에 따라 발생하는 것으로 추정되고 있다. 이 논문에서는 겨울철 너울성 파도에 의한 피해가 급증하기 시작한 2005년 이후로 발생한 주요한 피해 현황을 인명 피해 중심으로 조사 및 정리하고, 피해 발생 당시의 가용한 파랑관측자료 및 일기도를 분석하여 최근 몇 년간 동해안에서 발생한 이상너울의 특징 및 인명피해 발생과의 관련성에 관해서 고찰하였다.2

A Study on Leaching Characteristics Change for Sediment Dredging in Yongwon Channel, Busan New Port

In Yongwon channel, its natural flow of seawater is blocked by the construction of Busan Newport including the container berth. The channel was transformed into a narrow and long one, where it is possible that ships are only allowed to pass through the north-side channel of Gyeonmado located at the point of river mouth to Songjeongcheon. So it is considered that the changes in the terrain characteristics of Yongwon channel is likely to alter the circulation of sea water, thereby changing its water quality. Contaminants are accumulated from the sediment release. In this study, before and after dredging the sediment release test was performed. As a result, after the sediment dredging is performed, the reduction rate was higher at the same point. The results show that the water quality can be improved by dredging. Each group (A~C) reduction rate of the evaluation of the reduction rate of 4.64% T-N, 18.00%, 18.59%, respectively. T-P rate of 24.75% reduction, 24.17%, 44.08%, respectively. COD reduction rate was 18.57%, 19.76%, 38.08%, respectively. These results can be used as basic data for controlling the contamination by dredging in Yongwon channel. 용원해역은 부산신항 개발사업의 일환으로 추진된 북컨테이너부두 조성사업 및 항만 배후단지 조성사업으로 전면 해역이 매립되어 원활한 해수흐름이 차단되고 송정천 하구 지점의 견마도 북쪽 통로를 이용한 선박이동만이 가능한 좁고 긴 수로형태로 변형되었다. 따라서 용원수로에 유입되는 오염물질은 수로에 체류되어 서서히 확산되는 양상을 보일 것으로 판단된다. 본 연구에서는 용원수로 내 준설 전․후 퇴적토 용출실험을 실시한 결과 준설 후에 용출농도가 낮게 나타났으며, 그룹별(A~C) 삭감률을 산정한 결과 T-N의 삭감률은 4.6%, 18.0%, 18.6%로 나타났다. T-P의 삭감률은 24.8%, 24.2%, 44.1%로 나타났다. COD의 삭감률은 18.6%, 19.8%, 38.1%로 용원수로 내 준설 후 수질개선의 효과가 나타났으며, 준설을 통한 용원수로 내 오염원을 제어하기 위한 기초자료로 활용하고자 한다.22Nkc

CONDITIONAL CORRELATION BETWEEN BEACH WIDTH AND WAVE DATA ON THE EAST COAST OF SOUTH KOREA

By analyzing the observed beach width and wave data at multiple locations on the east coast of Korea characteristic patterns of coastal changes under wave or periodic conditions were investigated. The conditional correlation indicated thatthe wave height and period are exchangeably related in affecting the beach erosion. Therefore, it is necessary to analyze in detail the wave height or period level to prevent erosion. The result can also be used for a shoreline equilibriummodel or an evolved data-driven model to obtain more reasonable and practical outcomes.1

Prediction of Salinity Changes for Seawater Inflow and Rainfall Runoff in Yongwon Channel

In this study, EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) model was used to simulate the salinity distribution for sea water inflow and rainfall runoff. The flowrate was given to the boundary conditions, which can be calculated by areal-specific flowrate method from the measured flowrate of the representative outfall. The boundary condition of the water elevation can be obtained from the hourly tidal elevation. The flowrate from the outfall can be calculated using the condition of the 245 mm raifall. The simulation results showed that at Sites 1~2 and the Mangsan island (Site 4) the salinity becomes 0 ppt after the rainfall. However, the salinity is 30 ppt when there is no rainfall. Time series of the salinity changes were compared with the measured data from January 1 to December 31, 2010 at the four sites (Site 2~5) of Yongwon channel. Lower salinities are shown at the inner sites of Yongwon channel (Site 1~4) and the sites of Songjeong river (Site 7~8). The intensive investigation near the Mangsan island showed that the changes of salinity were 21.9~28.8 ppt after the rainfall of 17 mm and those of the salinity were 2.33~8.05 ppt after the cumulative rainfall of 160.5 mm. This means that the sea water circulation is blocked in Yongwon channel, and the salinity becomes lower rapidly after the heavy rain. 본 연구에서는 해수유입과 강우유출에 따른 용원수로 내의 염분도 분포를 모의하기 위해 EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) 모형을 이용하였다. 유량경계조건은 대표 방류구에서 유출되는 양을 모니터링하여 면적비 유량법으로 산정하였으며, 수위경계조건으로는 시간별 조위 값을 입력하였다. 강우량에 따른 염분도 모의 결과는 일 강우량 245 mm의 유출조건을 반영하였으며, 그 결과 Site 1~2 지점과 망산도 부근 방류구가 위치한 곳에서는 염분도가 0 ppt에 가까운 수치가 나타났으며, 반면 비강우시에는 30 ppt가 넘는 것으로 나타났다. 용원수로 내측지점(Site 2~5)에서의 2010년 1월 1일~12월 31일까지의 염분도 시계열 변화 모의결과와 월별 실측값을 비교하여 나타내었다. 용원수로의 지점별 염분도를 분석한 결과, 내측지점(Site 1~4)과 송정천지점(Site 7~8)에서 염분도가 낮게 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 망산도 부근 염분도를 집중적으로 조사한 결과, 1차 조사결과 누적강우량은 17 mm로 염분도 농도는 21.9~28.8 ppt로 측정되었으며, 2차 조사결과 누적강우 량은 160.5 mm로 염분도 농도는 2.33~8.05 ppt로 나타났다. 결과적으로 용원수로에서는 해수의 순환이 원활하게 이루어지지 않으므로, 이로 인하여 염분도의 차이가 크게 나타났으며 특히 강우시에는 염분도가 급격히 낮아지는 것으로 나타났다.22Nkc

Data Analysis for gravity and infragravity waves at multiple locations of Pohang New Port

외해에서 생성되어 연안으로 전파되는 중력파와 중력외파는 그 두 파랑 사이의 비선형적 상호작용으로 인해 연안에서는 개별적으로 예측하는데 어려움이 있다. 이러한 비선형적인 에너지 교환이 항만과 같이 복잡한 지형 조건에서는 더욱 복잡해지고, 이로 인해 고파랑에 의한 항만동요를 예측하는 것 역시 어려운 문제가 될 수 있다. 복잡한 형태의 포항신항에서는 이와 같은 중력파와 중력외파 사이의 비선형적 상호작용을 계산적 방법으로는 충분히 고려하기 어려우므로, 항만의 주요 관심 지점에 관측을 통해자료를 추출하였다. 항만 안팎의 세 지점에서 추출한 자료는 중력파와 중력외파의 파고와 주기 자료이며, 각각에 대하여 상관성 분석 및 예측을 수행하였다. 분석 및 예측의 결과는 복잡한 포항신항에서의 중력파와 중력외파 사이의 에너지 교환 및 전파를 이해하는데 활용될 수 있으며, 향후 포항신항에서의 항만부진동에 의한 하역중단에 대해 분석 자료로 활용될 것으로 기대된다.2

Development of Method to Predict Source Region of Swell-Like High Waves in the East Sea

본 연구에서는 동해안에 고파가 내습한 시점을 대상으로 관측 파랑자료와 미국 국립해양대기청(NOAA)에서 추산한 기상 예측자료를 통합 분석하였으며, 기상예측자료를 이용한 동해안 파랑예측시스템을 구축하였다. 또한, 파랑 예측결과를 관측자료와 비교하여 적용성을 확인하였다. 동해안 연안에는 2회 파고가 증가하고 2차 파고 증가 시 연안 기상조건은 양호한 경우도 있어 피해가 우려된다. 2008년 2월에 관측된 파랑 관측자료를 이용하여 고파의 전파방향을 추정하였으며, 기상자료와 비교를 통해 2번째 증가시기 파랑의 발생역이 동해 연안에서 멀리 떨어진 러시아와 일본 사이 해역임을 확인하였다. In this study, characteristics of swell-like high waves in the East Sea were analyzed using observed wave data and predicted meteorological data from the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). And, the wave prediction system using the data from the NOAA has been established. Furthermore, the applicability of the system has been verified by comparing the predicted results with the corresponding observed data. For some case, there were two times of wave height increase and the second increase occurred in a calm weather condition on the coast which might cause casualties. The direction of wave energy propagation was estimated from observed wave data in February, 2008. Through comparison between the direction of wave energy propagation and the meteorological data, it turns out that the second increase of waves is originated from the seas between Russia and Japan which is far from the East Sea.22Nkc