한국해양공학회지 제30권 제3호, pp 177-185, 2016년 6월 / ISSN(print) 1225-0767 / ISSN(online) 2287-6715 Original Research Article Journal of Ocean Engineering and Technology 30(3), 177-185 June, 2016 http://dx.doi.org/10.5574/KSOE.2016.30.3.177 Effect of Consecutive Ship Docking and Undocking on Seawater Circulation in Harbor Namseeg Hong * * Department of Civil Engineering, Donga University, Busan, Korea 선박의 연속적 접 ⋅ 이안이 항내 해수순환에 미치는 영향 홍남식 * * 동아대학교 토목공학과 KEY WORDS: Docking and undocking of ship 선박 접⋅이안, Approaching time to target concentration 목표농도 도달시간, Steady state 정상 상태, Connecting bridge of Busan port 부산신항 연결잔교 ABSTRACT: In this study, the model developed by Hong (2012) was modified to describe the consecutive docking/undocking situation and was also applied to investigate the effect on seawater circulation in Busan port by consecutive docking/undocking at the connecting bridge of Busan port. Numerical experiments for various docking/undocking cases were performed by dumping the initial concentration within Busan Port and indicated that the concentration in Busan port becomes steady state without numerical wiggles after sufficient time (at least 20 or 30 days). In addition, it was found that the seawater circulation under ship docking was slightly reduced in comparison with that under ship undocking, and the approach time to the target concentration under all the docking cases increased in comparison with the undocking case. Received 7 March 2016, revised 18 May 2016, accepted 28 June 2016 Corresponding author Namseeg Hong: +82-10-2585-0817, [email protected]◯ c 2016, The Korean Society of Ocean Engineers 1. 서 론 해상 접안선박은 조석에 의한 해수유동에 영향을 미친다. 이 런 조석 흐름장에 수공구조(Hydraulic structure)가 있을 경우에 대하여 Jager and Schijndel(2000)과 Hong et al.(2008)은 선박에 의한 제어효과를 조사하였다. 특히, Hong et al.(2008)은 조석흐 름장에 설치된 오탁방지막을 운동량방정식내의 비선형 2차 에 너지 손실항으로 표현하여 3차원 조석흐름 수치모형을 수행하 였으며, 비선형 2차 에너지 손실항의 손실계수는 수조실험을 통 하여 얻었다. 그러나, 선박의 경우 저면의 폭이 크며, 형상도 일정하지 않아 단순한 에너지 손실로 표현하는 것은 무리이며, 특히 선박이 자 유수면을 덮는 경우 자유수면은 Rigid lid 경계조건처럼 공간에 고정된다. Rigid lid 경계조건 모델링은 Bryan(1969), Marchuk and Sarkysian(1986), Demin and Ibraev(1989), Dukowicz et al.(1993)에 의해 수립되었으며, 특히 Klemp and Durran(1983)은 파랑 방사경계조건(Radiation boundary condition)에 Rigid lid 경계조건을 적용하였으며, Kornilov and Kharitnov(1984)의 실험 자료에 의해 그 적용정당서이 검증되었다. 또한, Hong(2009)은 선박과 같은 부유체의 저면을 모델링하기 위하여 운동량방정식 과 연속방정식의 압력항을 수정하여 3차원 유동해석을 수행함으 로써 조석흐름장에 있는 접안선박에 의한 유동장의 변화를 조사 하였으며, 이어 Hong(2012)은 격자망(Grid cell)의 영역을 축소하 여 Rigid lid 경계조건을 표현하고, 실험결과와 비교 검증 하였으 며, 격자망 축소로 인한 임의 비율항계수 특성 영향을 조사하였 다. 그러나, Hong(2012)은 부산신항 연결 잔교에 선박이 상시 접 안한다고 가정하여 선박 하부 조류속의 변화를 조사하였다. 항만은 외해로부터 파랑을 차단하기 위하여 방파제등과 같은 구조물에 의해 부분적으로 폐쇄될 수밖에 없어, 항내해수순환 능력이 저하되어 항내 오염원이 발생하였을 경우 외해로의 확 산시간이 길어지게 된다. 이를 개선하기 위하여 항만의 일부 경 계영역을 강제로 외해에 개방시켜 해수수환 능력을 향상시킨다. 그러나, 이런 영역 입구에 선박이 접안해 있는 경우에는 해수유 동을 일부 차단 또는 변형시켜 항내 해수순환 및 외해로의 오 염확산에 영향이 있을 가능성이 있다. 그러므로, 본 연구의 목적은 앞서 기술한 개방영역에 선박이 접안(Docking) 및 이안(Undocking)을 연속적으로 반복하는 경 우에 대하여 수치시뮬레이션을 수행하여 앞서 기술한 영향을 177
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Original Research Article Journal of Ocean Engineering and Technology 30(3), 177-185 June, 2016
http://dx.doi.org/10.5574/KSOE.2016.30.3.177
Effect of Consecutive Ship Docking and Undocking on Seawater Circulation in Harbor
Namseeg Hong*
*Department of Civil Engineering, Donga University, Busan, Korea
선박의 연속적 접⋅이안이 항내 해수순환에 미치는 영향
홍남식*
*동아대학교 토목공학과
KEY WORDS: Docking and undocking of ship 선박 접⋅이안, Approaching time to target concentration 목표농도 도달시간, Steady state 정상 상태, Connecting bridge of Busan port 부산신항 연결잔교
ABSTRACT: In this study, the model developed by Hong (2012) was modified to describe the consecutive docking/undocking situation and was
also applied to investigate the effect on seawater circulation in Busan port by consecutive docking/undocking at the connecting bridge of Busan port. Numerical experiments for various docking/undocking cases were performed by dumping the initial concentration within Busan Port and indicated that the concentration in Busan port becomes steady state without numerical wiggles after sufficient time (at least 20 or 30 days). In addition, it
was found that the seawater circulation under ship docking was slightly reduced in comparison with that under ship undocking, and the approach time to the target concentration under all the docking cases increased in comparison with the undocking case.
Received 7 March 2016, revised 18 May 2016, accepted 28 June 2016