해상작업 가능기간 산정을 위한 확률모형 개발 : 울산항 전면 해역을 중심으로 :Development of a probabilistic model for the estimation of yearly workable wave condition period for offshore operations : centering on the sea off the Ulsan harbor

최세호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 최세호 (서울시립대학교, 서울시립대학교 대학원)

지도교수: 조용준

발행연도: 2019

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2019

해상작업 가능기간 산정을 위한 확률모형 개발 - 울산항 전면 해역을 중심으로

최세호 , 조용준 한국해안·해양공학회논문집 2019.06 학술저널

해상작업 가능기간 산정을 위한 확률모형 개발 : 울산항 전면 해역을 중심으로

최세호 토목공학과 2019.01 학위논문

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본 논문에서는 공정별 해상작업 가능 기간의 합리적 산출이 가능한 확률모형이 제시된다. 확률모형을 유도하기 위해, 먼저 JMA(Japan Meterological Agency)와 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)의 해상풍 자료와 SWAN에 기초하여 2003년 1월 1일부터 2017년 12월 31일까지 한 시간 간격으로 울산 전면 해역에서의 유의 파고와 첨두 주기를 역추산 하였다. 이어 모의된 유의파고 시계열 자료로부터 최소 자승법을 활용하여 장기 유의파고 확률분포를 도출하였으며, 해석결과 그 동안 선호되던 삼 변량 Weibull 분포보다는 수정 Glukhovskiy 분포 계열에서 일치도가 가장 우월하였다. 보다 정확한 확률모형의 개발 가능성을 검토하기 위해 Borgman 선회적분을 활용하여 역 추산 단위 간격인 한 시간 내에서 출현하는 개별 파랑이 고려된 파고분포도 함께 유도하였다.

수정 Glukhovskiy 분포의 모수는 , , 로 드러났으며 해상작업 한계 파고가 인 경우 작업가능일 수는 319일로 모의되었다. 이와 더불어 확률모형의 검증자료를 얻기 위해 파고가 해상 준설작업 한계 파고로 기 보고된 바 있는 (Lee, 1991)를 상회하여 지속되는 시간을 유의파고 시계열 자료를 파별분석(wave by wave analysis)하여 산출하였다. 산출결과 2003년부터 2017년까지의 평균 지속기간은 45.5일로 확률모형으로부터 산출된 기간에 상당히 근접하였다.

핵심용어: 복합 Weibull 파고분포: 해상작업 가능 기간: 수정 Glukhovskiy 분포: Borgman 적분: 고파랑 지속 시간: 전수조사

In this study, a probabilistic model for the estimation of yearly workable wave condition period for offshore operations is developed. In doing so, we first hindcast the significant wave heights and peak periods off the Ulsan every hour from 2003.1.1 to 2017.12.31 based on the meteorological data by JMA(Japan Meterological Agency) and NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), and SWAN. Then, we proceed to derive the long term significant wave height distribution from the simulated time series using a least square method. It was shown that the agreements are more remarkable in the distribution in line with the Modified Glukhovskiy Distribution than in the three parameters Weibull distribution which has been preferred in the literature. In an effort to develop a more comprehensive probabilistic model for the estimation of yearly workable wave condition period for offshore operations, wave height distribution over the 15 years with individual waves occurring within the unit simulation period(1 hour) being fully taken into account is also derived based on the Borgman Convolution Integral.

It is shown that the coefficients of the Modified Glukhovskiy distribution are , , , and the yearly workable wave condition period for offshore work is estimated to be 319 days when a threshold wave height for offshore work is . In search of a way to validate the probabilistic model derived in this study, we also carry out the wave by wave analysis of the entire time series of numerically simulated significant wave heights over the 15 years to collect every duration periods of waves the height of which are surpassing the threshold height which has been reported to be in the field practice in South Korea. It turns out that the average duration period is 45.5 days from 2003 to 2017, which is very close to 46 days from the probabilistic model derived in this study.

Keywords ; Compound Weibull wave height distribution: Modified Glukhovskiy distribution: Borgman Integration: duration period of energetic waves: Wave by Wave Analysis

List of Figures ⅲ
Nomenclature ⅴ
1. 서 론 1
1.1. 연구배경 및 목적 1
1.2. 연구동향 3
1.3. 연구범위 5
2. 장기 파랑자료 수치모의 7
2.1. 개 요 7
2.2. 수치모형실험(SWAN) 8
3. 확률모형 13
3.1. 단기 확률모형 [Short term probability distribution] 13
3.1.1 Rayleigh 파고 분포 13
3.1.2 수정 Glukhovskiy 분포 13
3.1.3 복합 Weibull 파고 분포 14
3.2. 장기 파랑 자료를 위한 장기분포 [Long term distribution] 18
4. 개별 파랑이 고려된 파고분포 산출 - Borgman 선회적분 19
5. 파랑특성 23
5.1. 기후변화로 인한 파황 변화 여부에 관한 검토 23
5.2. 파고와 주기의 상관성 30
6. 해상작업 가능 기간 산정 33
6.1. 장기 유의파고 확률분포함수를 중심으로 33
6.2. 개별 파랑이 고려된 파고 누적 확률분포함수를 중심으로 38
6.3. 한계 파고를 상회하는 파랑의 지속시간을 중심으로 44
7. 결 론 48
참고문헌 51
Abstract 55
감사의 글 57

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