용승을 고려한 인공해중산의 최적배치 수치실험

Abstract

본 연구에서는 3차원 해수유동모델인 POM(Princeton Ocean Model)을 이용하여 인공해중산을 수치 모델화 하였다. 먼저 현재 설치된 인공해중산과 동일한 크기의 인공해중산을 수치 모델화하여 용승효과를 파악하였다. 그리고 효과적인 용승류 발생을 위한 인공해중산 배치 방법을 예측하기 위하여 복수 인공해중산을 세로(인공해중산 길이에 대한 비율) 및 가로(인공해중산의 너비에 대한 비율)로 배치하여 인공해중산 사이의 배치 거리를 변경 시키며 실험하였다. 단일 인공해중산의 수치모델화 과정에서 인공해중산의 경사면을 따라 흐르는 연직유속을 재현하기 위하여 sigma 좌표계에서 직교좌표계로 수정하였다. 수정한 계산 결과를 보면 인공해중산 전면부에서 0.7～40.0 cm/s의 강한 상승류가 나타났으며 후면부에서도 강한 하강류가 발생하였고 용승유량은 785 m3/s가 나타났다. 인공해중산의 세로 복수 배치는 인공해중산의 길이에 대한 비율로 Case 1(0 L; 0 m), Case 2(0.5 L; 65 m) 및 Case 3(1.0 L; 130 m)으로 이격 거리를 두고 연직유속을 직교좌표계로 수정 계산하여 용승유량을 비교하였다. 세로 복수 배치 결과 모든 Case에서 단일 인공해중산보다 200% 이상의 용승유량이 나타났으며 그 결과 중 2개의 인공해중산이 붙어있는 Case 1에서 단일 해중산보다 용승유량이 206%로 다른 경우 보다 용승효과가 높은 것으로 나타났다. 한편 복수 인공해중산을 인공해중산의 너비에 따른 비율로 가로 배치하여 Case 4(0 W; 0 m), Case 5(1 W; 40 m) 및 Case 6(2 W; 80 m)으로 이격시켜 용승유량을 비교한 결과 2개의 인공해중산이 붙어 있는 Case 4에서 단일 인공해중산의 용승유량보다 148%로 2배(200%) 이하로 나타났으며, Case 5 및 6은 약 200%로 Case 4보다 효율적인 용승효과를 보였다. 따라서 본 연구의 조건에서 인공해중산을 세로 복수 배치한다면 2개의 인공해중산의 이격거리가 근접 할수록 단일 인공해중산보다 2배 이상의 용승효과를 유도 할 수 있으며, 가로 복수 배치 할 경우 2개의 인공해중산의 이격거리가 멀어질수록 2배에 가까운 효율적인 용승효과를 유도 할 수 있을 것으로 판단된다.