붕괴석 매설구조물(rubble-mound structure)의 안정성을 확보하기 위해서는 구조물 상부에 설치되는 상부 호안벽(crown wall)의 안정성을 보장하는 것이 중요하다. 그러나 크라운 월에 작용하는 수평 파압(horizontal wave pressure)을 산정하는 방법은 국내에서 아직 명확히 정립되지 않았다. 본 연구에서는 붕괴석 매설구조물의 크라운 월에 작용하는 수평 파력을 측정하기 위해 2차원 물리 모형시험을 수행하였다. 모형시험은 불규칙파 조건에서의 수위고(freeboard)를 포함하여 다양한 파 조건에서의 파력 및 수위고를 측정하기 위해 수행되었다. 수평 파력은 크라운 월의 보호부(protected)와 비보호부(unprotected)에서 각각 측정하였다. 비보호부에 작용하는 수평 파력은 보호부에 작용하는 수평 파력보다 더 큰 것으로 측정되었다. 또한 불규칙파 조건에서의 실험 결과를 바탕으로 붕괴석 매설구조물의 크라운 월에 작용하는 수평 파압을 추정하기 위한 경험적(formula)식을 제안하였다.

대칭적인 오목(concave) 구간의 호안부(rubble-mound structure)에서 파랑 월파(wave overtopping)가 미치는 영향을 연구하기 위하여, 3차원 물리 모형 실험을 수행하였다. 모형 실험은 다양한 파랑 조건, 여유고(freeboard), 그리고 오목 구간 형상에 따른 월파를 측정하기 위해 수행되었다. 오목 구간의 중심각이 감소할수록 평균 월파 월류체적(average wave overtopping volume)은 감소하였다. 오목 구간을 따라 각 위치에 대해 수정계수(modification factors)를 도출하였다. 오목 구간의 중심에 가까운 구간에서의 수정계수는 1보다 작은 것으로 나타났고, 1파장(wavelength) 이후의 위치에서는 1보다 큰 것으로 나타났다. 실험 결과는, 테트라포드(tetrapods)로 피복된 호안부에서 평균 월파 방류(average wave overtopping discharges)에 대한 오목 구간의 영향을 설명하기 위한 경험적 수정계수를 제시하며 제시된다.

국내 설계 기준에는 잔토(쇄석) 마운드 구조의 관(冠)벽에 작용하는 양압(뜸압, uplift pressure)을 추정하는 방법이 포함되어 있지 않으므로 고다(Goda)의 공식을 수정한 형태를 사용한다. 그러나 이러한 방법은 아직 명확히 정립되어 있지 않다. 본 연구에서는 잔토 마운드 구조의 관벽 하부에 작용하는 양압을 검토하기 위해 2차원 수리 모델 실험을 수행하였다. 다양한 파랑 조건과 관벽의 저면 높이에 대해 모형 실험을 실시하였다. 시험 파는 비쇄파(non-breaking) 조건에서의 불규칙파이다. 양압은 관벽 전면에서 크게 나타났고 후면으로 갈수록 감소하였으며, 양압 분포는 지수(exponential) 형태를 보였다. 양압의 크기에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 관벽의 저면 높이였다. 또한 다양한 조건에서 수행한 실험 결과를 바탕으로 양압을 예측하기 위한 경험적 공식을 제안하였다.

한국에서는 호안(碎石) 구조물 콘크리트에 작용하는 양압(상향) 압력의 산정에 관한 지침이 마련되어 있지 않아, 수정된 형태의 Goda 공식을 사용하고 있다. 그러나 Goda 공식에 의한 현행 설계 방법은 아직 명확히 정립되지 않았다. 따라서 관측(또는 직접)적으로 크라운 벽(crown wall)에 작용하는 양압 압력을 산정하기 위한 설계 지침을 개발할 필요가 있다. 양압 압력의 크기와 분포는 코어(심벽) 석재의 투수성과 균질성에 의해 영향을 받기 때문에 매우 파악하기 어렵다. 본 연구에서는 규칙파를 이용한 2차원 수리모형 실험을 수행하여 크라운 벽에 작용하는 양압 압력을 검토하고, 양압 압력에 영향을 미치는 주요 변수를 확인하였다. 실험 결과를 바탕으로 규칙파 조건에서의 양압 압력을 계산하기 위한 경험식을 도출하였다.

붕괴석 매설구조물(rubble-mound structure)의 안정성을 확보하기 위해서는 구조물 상부에 설치되는 상부 호안벽(crown wall)의 안정성을 보장하는 것이 중요하다. 그러나 크라운 월에 작용하는 수평 파압(horizontal wave pressure)을 산정하는 방법은 국내에서 아직 명확히 정립되지 않았다. 본 연구에서는 붕괴석 매설구조물의 크라운 월에 작용하는 수평 파력을 측정하기 위해 2차원 물리 모형시험을 수행하였다. 모형시험은 불규칙파 조건에서의 수위고(freeboard)를 포함하여 다양한 파 조건에서의 파력 및 수위고를 측정하기 위해 수행되었다. 수평 파력은 크라운 월의 보호부(protected)와 비보호부(unprotected)에서 각각 측정하였다. 비보호부에 작용하는 수평 파력은 보호부에 작용하는 수평 파력보다 더 큰 것으로 측정되었다. 또한 불규칙파 조건에서의 실험 결과를 바탕으로 붕괴석 매설구조물의 크라운 월에 작용하는 수평 파압을 추정하기 위한 경험적(formula)식을 제안하였다.

대칭적인 오목(concave) 구간의 호안부(rubble-mound structure)에서 파랑 월파(wave overtopping)가 미치는 영향을 연구하기 위하여, 3차원 물리 모형 실험을 수행하였다. 모형 실험은 다양한 파랑 조건, 여유고(freeboard), 그리고 오목 구간 형상에 따른 월파를 측정하기 위해 수행되었다. 오목 구간의 중심각이 감소할수록 평균 월파 월류체적(average wave overtopping volume)은 감소하였다. 오목 구간을 따라 각 위치에 대해 수정계수(modification factors)를 도출하였다. 오목 구간의 중심에 가까운 구간에서의 수정계수는 1보다 작은 것으로 나타났고, 1파장(wavelength) 이후의 위치에서는 1보다 큰 것으로 나타났다. 실험 결과는, 테트라포드(tetrapods)로 피복된 호안부에서 평균 월파 방류(average wave overtopping discharges)에 대한 오목 구간의 영향을 설명하기 위한 경험적 수정계수를 제시하며 제시된다.

국내 설계 기준에는 잔토(쇄석) 마운드 구조의 관(冠)벽에 작용하는 양압(뜸압, uplift pressure)을 추정하는 방법이 포함되어 있지 않으므로 고다(Goda)의 공식을 수정한 형태를 사용한다. 그러나 이러한 방법은 아직 명확히 정립되어 있지 않다. 본 연구에서는 잔토 마운드 구조의 관벽 하부에 작용하는 양압을 검토하기 위해 2차원 수리 모델 실험을 수행하였다. 다양한 파랑 조건과 관벽의 저면 높이에 대해 모형 실험을 실시하였다. 시험 파는 비쇄파(non-breaking) 조건에서의 불규칙파이다. 양압은 관벽 전면에서 크게 나타났고 후면으로 갈수록 감소하였으며, 양압 분포는 지수(exponential) 형태를 보였다. 양압의 크기에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 관벽의 저면 높이였다. 또한 다양한 조건에서 수행한 실험 결과를 바탕으로 양압을 예측하기 위한 경험적 공식을 제안하였다.

한국에서는 호안(碎石) 구조물 콘크리트에 작용하는 양압(상향) 압력의 산정에 관한 지침이 마련되어 있지 않아, 수정된 형태의 Goda 공식을 사용하고 있다. 그러나 Goda 공식에 의한 현행 설계 방법은 아직 명확히 정립되지 않았다. 따라서 관측(또는 직접)적으로 크라운 벽(crown wall)에 작용하는 양압 압력을 산정하기 위한 설계 지침을 개발할 필요가 있다. 양압 압력의 크기와 분포는 코어(심벽) 석재의 투수성과 균질성에 의해 영향을 받기 때문에 매우 파악하기 어렵다. 본 연구에서는 규칙파를 이용한 2차원 수리모형 실험을 수행하여 크라운 벽에 작용하는 양압 압력을 검토하고, 양압 압력에 영향을 미치는 주요 변수를 확인하였다. 실험 결과를 바탕으로 규칙파 조건에서의 양압 압력을 계산하기 위한 경험식을 도출하였다.

한국에서는 잡석다짐 구조물의 왕벽(crown wall)에 작용하는 파압(wave pressure)을 산정하기 위한 지침이 없어 간접 방법을 사용하고 있다. 현재의 설계 방법은 Goda의 공식을 이용하여 수평 파압을 산정하고, Takahashi et al.의 감소계수(reduction factor)를 적용한다. 그러나 이러한 수평 파압 산정 방법은 그 타당성이 명확히 정립되어 있지 않다. 따라서 잡석다짐 구조물의 왕벽에 작용하는 수평 파압을 직접 산정하기 위한 방법을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 단색파 조건에서 왕벽에 작용하는 수평 파압을 검토하기 위해 2차원 물리 모형 실험을 수행하였다. 실험 결과를 바탕으로 단색파 조건에서 수평 파압을 계산하기 위한 경험식을 도출하였다.

월파 월류율은 해안 구조물의 가장 중요한 설계 매개변수 중 하나이다. 본 연구에서는 방파제 전면의 전사면 경사를 고려하여 월파 월류를 측정하기 위한 물리 모형 시험을 수행하였다. 해안도로 구간의 해저 바닥은 동해 지역의 두 구역에서 파동 수조(wave flume) 내에 제작하였다. 각 해안 구역에서 다양한 수심과 파랑 조건에 대해 월파 월류율을 측정하였다. 특히 충격파(impulsive wave) 조건을 선행 연구와 비교하였으며, 월파 월류에 대해 유사한 경향이 관찰되었다. 전사면 경사의 영향이 유의미하며, EurOtop과 같은 이들 식을 적용함에 있어 이를 반드시 고려해야 함을 알 수 있었다.

월류 유속(OFV)과 월류층 두께(OTL)는 방파제 설계에서 필수적인 매개변수이다. 이러한 매개변수를 예측하기 위한 여러 경험식이 다양한 문헌에서 제시되어 있지만, 대부분의 식은 방조제와 같은 불투과성 구조에 근거하여 도출되었다. 본 연구에서는 테트라포드(사면 보호 블록) 방호 유닛을 갖는 복합 방파제에 대해 월류 파랑을 대상으로 실험을 수행하였다. 실험에서는 규칙파로부터 월류가 발생하도록 하였다. OFV를 측정하고 해당 이미지를 디지털화하여 OTL을 얻기 위해 디지털 영상 기반 속도 측정 기법인 버블 이미지 벨로시메트리(BIV)를 사용하였다. 시간 스텝, 파랑 조건 및 이에 해당하는 사건(event)에 따른 OFV와 OTL의 양상을 제시하고 논의하였다. 또한 방파제에 대해 널리 사용되는 방조제용 경험식을 적용하기 위해 계수를 보정하여 검증하였다. 예측값과 측정값 간의 OFV 및 OTL 차이를 줄이기 위해 부트스트랩 재표본추출(bootstrap resampling) 기법을 통해 새로운 경험 계수 및 조도 계수를 제안하였다. 본 연구는 파랑 월류에 대한 수정된 경험식을 제공하며, 이는 방파제 설계에 추가로 적용 가능하다.

방파제 구조물 또는 방파제(해벽)에서 보행자의 안전성은 파 제체 월류 유동 속도(OFV)와 월류층 두께(OLT)라는 두 가지 핵심 요인의 영향을 크게 받는다. 그러나 대부분의 선행연구는 복합 방파제(composite breakwaters)보다는 주로 불투수성 구조물에 초점을 맞춰 왔다는 점이 주요한 문제이다. 본 연구는 복합 방파제를 대상으로 OFV와 OLT에 대해 조사하기 위해 55회의 물리 실험을 수행하였다. 비침투(non-intrusive) 방식의 버블 영상 유속계측(bubble image velocimetry, BIV) 기법을 사용하여 OFV와 OLT뿐만 아니라 구조물 후면에서의 낙하(plunging) 거리도 측정하였다. 파의 경사(wave steepness)와 상대적 제고 여유(relative crest freeboard)라는 두 세트의 무차원 변수를 이용한 경험식을 예측 변수로 제안하였다. 그 결과, 이 두 무차원 변수는 OFV와 OLT의 추정에 모두 대해 적절하게 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 제안한 경험식과 문헌에 제시된 기존 경험식의 비교도 함께 제시하였다. 마지막으로, 제안된 경험식들을 이용하여 최대 순간 파 제체 월류 방류량과 낙하 거리를 추정하였다. 본 연구의 결과는 파 제체 월류의 물리적 메커니즘에 대한 통찰을 제공하며, 복합 방파제의 설계에 대한 초기 탐색을 제시한다.

허용 가능한 평균 월파 월류 방류량이 연안 구조물의 설계 매개변수로 사용된다. 연안 구조물의 제체(crest) 높이는 구조적 안전성과 보행자, 차량, 작업(운용) 등과 관련된 안전을 위해 허용 가능한 범위 내에서 파랑의 월류 방류량이 발생하도록 보장해야 한다. 본 연구에서는 전형적인 쇄석 제방(rubble-mound) 구조 형상을 대상으로 2차원 물리 모형 시험을 수행하였으며, 다양한 수심 및 파랑 조건에서의 평균 파랑 월류 방류량을 측정하였다. 여러 시험 조건은 파고 경사(wave steepness), 상대 자유여유고(relative freeboard), 상대 파고(relative wave height)의 변화를 통해 적용하였다. 실험 데이터를 바탕으로 평균 파랑 월류 체적을 예측하기 위한 경험적 공식을 제안하였다.