Fig. 6.2의 결과에서최대공기흐름속도를 가지는 Fig. 6.1에서D=6 , (m T T1/3)=6sec,H H( 1/3)=2m에대해 서 3D-NIT model을 이용하여불규칙파를 적용하였다. Fig. 6.3은 Bretshneider-Mitsuyasu (Mitsuyasu, 1970)의 스펙트럼
의 Target wave와 3D-NIT model의 조파위치에서 파고및 구조물의위치에서수위변동에 대한스펙트럼을 나타내
었다. 여기서, 각각에대한스펙트럼의피크치가잘일치하는것으로판단되며, 따라서피크주기가잘재현되는 것으로판단된다. 그리고, 구조물이위치하는지점의스펙트럼에서주파수가 0.2보다큰부분에서는약간상이 한경향이나타나는것을알수있다. 이는파가전파되면서단주기성분이장주기성분으로파랑에너지의차이
에의해 단주기성분이 감소하는 것으로 판단되며, Target wave보다 S ( f )의 최대치가 감소하는것은 수심에대한
영향과물의점성으로인한파고감쇠 및단주기성분과 장주기성분의상호간 파랑에너지의차이등으로파고가
감소하여 이러한 결과가나타난 것으로 판단된다.
64
Fig. 6.3 Comparison of frequency spectrum.
Fig. 6.4는 3차원불규칙파수치파동수조에서 구조물의 유무에 따른 구조물의 공기실내부에서 수위변동의 시계
열이다. 여기서, 구조물이 존재할 때가수위변동값이 크게 나타나며, 이는 직벽 구조물로 인한 반사와 공기실 폭
에 대한특정 주기대에있어서대한 공진이 발생하여 수위변동이 증가한 것으로 판단된다. 결과를 살펴보면, 구
조물이 존재하지않는 경우에는수위변동과공기속도가거의 비슷한 양상을 나타내지만, 구조물이존재하는 경
우에는 입사파랑이최대가되는 160sec경우보다 230sec와같이작은파가도달했을경우가구조물이존재할경
우에공기실내부에서오히려 수위변동이 더큰것을알수 있다. 이는 구조물의공기실내부에서공진현상이 나
타난 것으로 판단된다. 그리고, Fig. 6.5는 Fig. 6.4의 수위변동에 식(6.14)를적용하여 파력발전구조물의 공기실내부
에서 파고를 공기속도를 나타낸 결과이다. 여기서, Fig. 6.4의 최대수위변동을 나타내는 230sec에서최대공기속도
가 발생되지 않고, 160sec에서 최대공기속도가 나타났다. 이러한 결과는 식(6.14)에 나타내는 바와 같이 수위변동
의크기가바로공기흐름속도로변환되는것이아니라수위변동의시간변화율이공기흐름속도로변환되기때 문이다.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
f (Hz) 0
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
S( f ) (m2
. sec)
Target wave Wave source
Location of structure
65
Fig. 6.4 Elevation change at the structure location.
Fig. 6.5 Air velocity change at the structure location.
Fig. 6.6은 OWC파력발전구조물의 주변에서 수위의시 · 공간적인 3차원변화과정을나타낸 것으로, 제시된 그
림에서 직벽의공기실의 영향으로 공기실의전면부를 통한 반사파로인해 파고가높아지는 것을 알 수 있다. 또
한, 공기실내부에서의공진으로인해 위상차가 발생하는 것을확인할 수 있다.
()mh
0 50 100 150 200 250 300
time(sec) -4
-3 -2 -1 0 1 2 3 4
V(m/sec)
Structure No structure
66
Fig. 6.6 Free surface evolution on OWC wave power converter (h=10.0 ,m H1/3=2.0 ,m T1/3=6.0sec).
67
Fig. 6.7은 Fig. 6.5의 결과에대한 공기속도의스펙트럼을 나타내는결과이다. 여기서, 구조물이 존재할 때의 피
크주파수는구조물이 존재하지 않을 경우보다장주기인 왼쪽으로 이동한것을 알 수 있다. 이는공기실내부에
서공진이 발생하여유의주기가 이동된 것으로 판단된다.
Fig. 6.7 Comparison of frequency spectrum for air velocity.
이상의 3차원파동장에 설치된 OWC파력발전구조물에 본연구에서 제안하는 3D-NIT model을적용하여 파력 발전구조물의공기실내부에서수위변동을통한공기속도를추산한결과타당한값과경향을얻었으므로공기 흐름속도의해석에 본 연구의 3D-NIT model의 적용성이 검증된다.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 f (Hz)
0 2 4 6 8 10
S ( f ) (m
2/s ec
2)s ec
Structure
No structure
68
7 장 결론
본 연구에서는 3차원VOF법에 기초하여 쇄파시 자유수면변동까지도 정밀하게 추적할 수있는 3D-NIT model
을이용하여 불규칙파의조파특성과그에의한월파유량을검토하였으며, 3차원에서도안정적으로불규칙파가
조파될 수있는 새로운 조파시스템을 제안하였다. 그리고, 본 연구의 조파방법으로 조파된 불규칙파를실험치와
비교 · 검토함으로써본연구의 3D-NIT model의 적용성을 검증하였다. 또한, 불규칙파동장의 경사수심역에설치
된호안구조물을대상으로호안배후로전달되는월파량의해석, 원주구조물에작용하는쇄파력에적용하였고, 더불어국내현장의 특수방파제에본 3D-NIT model을 적용하여반사율, 월파량등을 검토하였으며, 이로부터얻
어진 주요한 사항을아래에 기술한다.
1. 3D-NIT model을이용하여 불규칙파를검토하는경우평균수위상승문제에대하여안정적으로 불규칙파를
조파할수 있는 새로운 조파시스템을구축하였다.
2. 본 연구에서 제안한 3D-NIT model에 의한 규칙파 및 불규칙파의 조파파랑을실험치와 비교 ∙ 검토한결과
수리실험을잘 재현하므로 본 3D-NIT model의 적용성이 확인되었다.
3. 불규칙파동장의경사수심역에 설치된 호안구조물을 대상으로 산정된 호안배후로 전달되는 월파량을실험
치와 비교 · 검토한 결과, 본연구에서 산정된 월파량은 높은 정도를 나타내었다.
4. 경사수심을갖거나복잡한 형태를가진특수방파제에 의한 파랑변형및동적응답해석에 3D-NIT model을
활용한결과타당한결과를 나타내었으므로막대한시간과경제적 면이요구되는 3차원수리실험을충분히대
체할 수있을 것으로 판단된다.
5. OWC파력발전구조물의내부유수실에서공기흐름의불규칙현상에 3D-NIT model을 적용하여타당한공기
흐름속도의패턴을얻은점을고려하면 OWC파력발전구조물에서최적형상의해석에본해석모델의적용성을 확인할수 있었다.
69
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71 감사의 글
아무것도 모르던 내가 과연 잘 해낼 수 있을까? 라는 생각으로 시작한 대학원 생활이 어느덧 2 년이라는 시간이 흘러 대학원 석사과정을 졸업을 앞둔 지금, 힘들고 어려운 점도 많았지만 되돌아보면 좀 더 열심히 하지 못한 아쉬움이 많이 남는 것 같습니다. 그러나 대학원생활을 통하여 알게 된 좋은 선배님들과 후배님들이 앞으로 저에게 큰 힘이 될 것 같습니다. 지금까지 저에게 많은 도움이 되어주셔서 늘 감사합니다.
학부생부터 지금까지 큰 가르침을 주시는 김도삼 교수님께 진심으로 감사의 말씀을 드립니다. 아무것도 알지 못하는 부족한 저를 해안공학연구실에 받아주시고 학문적인 가르침뿐만 아니라 어느 곳에서도 배울 수 없는 인생을 살아가는 방법까지도 가르쳐 주시고, 항상 많은 것을 가르쳐 주시는데 제가 많이 부족하여 항상 죄송스러운 마음이 듭니다. 이제 박사과정에 진학하여 조금이라도 덜 부끄러운 사람이 될 수 있도록 노력하겠습니다.
한국해양대학교에서 많은 가르침을 주신 이중우 교수님, 경감수 교수님, 김태형 교수님과 논문의 완성을 위하여 많은 조언을 주신 김태곤 교수님께 감사의 말씀을 드립니다. 또한, 이 논문을 위하여 시간을 내어주신 경상대학교 배기성 교수님께도 감사의 말씀을 드립니다.
사회생활을 하셔서 바쁘신데도 항상 연구실 후배들을 챙겨주시는 성호형과 낙훈이형 항상 후배들이 잘 되도록 많은 조언과 상담도 해주셔서 진심으로 감사의 말씀을 드립니다. 그리고 일본에서도 부족한 후배를 챙겨주고, 이번 수리실험에서도 많은 도움을 주신 광호형에게도 감사의 말씀을 드립니다. 그리고 항상 연구실의 발전을 위해 힘써주시는 광수형, 승현이형, 조성형, 지민이형에게도 감사의 말씀을 드립니다. 그리고 이 논문을 위하여 많은 프로그램을 코딩해주시고 여러 가지(?)를 경험하게 해준 창훈이형에게도 감사의 말씀을 드립니다. 그리고 함께 생활하며 고생했던 연구실 멤버들과 당구라는 신세계를 가르쳐준 현석이형, 많은 가르침을 준 선욱이형, 나를 연구실에 들어오게 만든 물귀신(?) 동기 진우, 같이 연구실을 이끌어간다고 고생한 석사 동기 보배랑 성심이, 이제부터 연구실을 잘 이끌어야 할 정현이, 영신인 줄 알았는데 알고 보니 그냥 토익신인 민지, 모든 일에 열심히 하는 주식 천재 흥원이, 아직 적응을 못한 것 같은 골프천재 경훈이.
모두 재능과 맡은 임무는 다르지만 포기하지 않고 항상 노력하여 모두 성공하였으면 좋겠습니다.
해안공학연구실의 발전을 기원합니다.
그리고 03 학번 동기들과 항상 바쁘다는 핑계로 자주 보지 못한 선용이형, 민성이, 영철이형, 창한이형에게 미안하고, 다른 연구실이지만 많은 도움을 주신 선배님들과 후배님들. 많은 도움을 준 웅기형, 성진이형, 현기형,