파고계측 결과를 1시간 또는 3시간 단위로 분석하여 유의파고 및 유의파 주기를 산 정한 결과(해양수산부, 2005a)에서 유의파의 시계열 최대 값(m ax)을 도출하여 Fig.
4.11에 제시하였다.
태풍이 내습한 경우 이상파고가 발생하였으며, 이중 일 최대 유의파고 값(m ax) 이 가장 큰 경우는 2003년 ‘Maemi’가 내습했을 당시로 7.77m에 달했으며, 다음으로 2002년의 ‘Rusa’, 2004년의 ‘Megi’, 2003년의 ‘Sodello’순인 것으로 나타났다.
공사완공 시점인 2002년 11월 26일부터 2005년 11월 16일까지 6개의 계측기를 대상으로 일평균 침하량을 확인한 결과(Table 4.3참조) 0.31 ~ 0.50cm/day (평균 0.42cm/day)의 유사한 결과를 얻을 수 있었으며, 이 값은 관리 기준치인 2.0cm/day 이내인 것으로 확인되었다.
Fig. 4.12에서는 누적침하량과 파고계측 결과를 하나의 그래프에 함께 도시 하였다.
확인 결과 6개의 계측기 모두 평상시에는 지반이 안정적으로 거동하다가 태풍내습 시
에는 이상침하가 발생하는 것이 명확하게 나타났으며, 침하량이나 그 성향은 비슷한 것으로 나타났다.
이처럼 평상시 완만하게 지속적으로 진행되는 침하양상은 최초 설계시 고려한 바와 같이 제체하중에 의해 하부 연약토층에서 발생되는 장기적인 압밀침하로 판단되며, 제 체의 변위가 일시적으로 크게 발생하는 원인은 태풍 내습시의 동적 파랑하중에 의한 제체사석과 하부치환모래 그리고 하부연약토층에서 발생하는 즉시침하 현상으로 간주 할 수 있다.
Fig. 4.11 파고 계측결과 (일 최대 유의파고).
Table 4.3 계측기별 일 평균침하량(cm/day)
ESP-1 ESP-2 ESP-3 ESP-4 ESP-5 ESP-6 평균 비고 0.31 0.50 0.46 0.45 0.45 0.34 0.42 관리기준치
=2.0cm/day
Fig. 4.13은 최대파고 발생시점을 기준으로 하여 전후 최근접 침하관측자료를 토대 로 파랑내습에 따른 제체 침하량(ESP-3, 치환사 상단)을 각 계측지점별로 나타내었다.
태풍“Maemi(=7.77m)" 내습시 각 계측기 위치별로 태풍 발생 전․후 기간 동안 2.17~6.22cm(평균 4.07 cm)의 침하가 발생한 것으로 분석되었다.
각 태풍별 파랑내습 전후 침하량 편차를 요약하여 Table 4.4에 제시하였다. 침하양 상은 방파제의 시공순서(ESP-6 ⇨ ESP-1 방향)에 따른 각 위치별 지반의 강도증가 요인이나, 태풍 내습시 방파제의 각 위치별 영향 정도 등의 매우 다양한 원인에 의해 발생될 것이기 때문에 정형화된 상관관계가 도출되지는 않지만, 태풍 발생 전후 시점 에서 명확한 제체침하가 발생한 것을 파악하는 유의한 결과를 도출 할 수가 있었다.
Fig. 4.12 파고-침하량 상관분석.
부산신항 동방파제의 경우 당초 설계시 태풍시의 동적 파랑하중에 의한 침하영향은 고려되지 않았으나, 계측자료 분석 결과로부터 태풍시 제체에 급격한 이상침하가 발생 하는 것으로 나타났다.
따라서, 사석경사식 방파제의 마루높이 결정시, 일반적으로 월파에 따른 항내전달파 고 영향 등을 고려하여 설계하여 왔으나, 이는 제체의 거동영향을 고려하지 않은 것으 로서, 최근 지구온난화로 인한 자연재해 영향 및 대형 태풍 발생빈도 증가 등의 영향 을 반영한 검토가 필요할 것으로 사료된다.
구분 ESP-1 ESP-2 ESP-3 ESP-4 ESP-5 ESP-6 평균 누적침하량
(cm)
태풍전 1.43 2.88 2.60 2.60 2.32 1.93 2.29 태풍후 7.54 9.10 5.34 5.94 6.16 4.10 6.36 침하량 편차(cm) 6.11 6.22 2.74 3.34 3.84 2.17 4.07
Fig. 4.13 태풍발생 전후 누적 침하량의 변화(태풍 Maemi)
Table 4.4 태풍내습시 파고별 침하량 편차 요약
구분 매미
파고(m) 7.77
침하량(cm)
평균 4.07
ESP-1 6.11
ESP-2 6.22
ESP-3 2.74
ESP-4 3.34
ESP-5 3.84
ESP-6 2.17
Fig. 4.14는 각 계측지점별로 이상파고시 나타나는 파고-침하량의 관계를 도시한 것이다. 침하량 크기의 순서대로 정리하면 ESP-1의 침하량이 가장 컸으며, ESP-2, ESP-5, ESP-4, ESP-3, ESP-6의 순으로 작게 나타났다. 같은 파랑에 대해서 지점별 로 침하량의 크기가 소델로의 경우 최대 약 8배 까지 차이를 보이고 있는데, 이는 시 공순서와 관련이 있는 것으로 보이며, 먼저 시공된 지점의 경우 이미 제체 구성요소의 강도 증가가 진행되어 같은 파랑에 대해서도 상대적으로 침하량이 작게 발생하는 것으 로 사료된다.
Fig. 4.15는 태풍 Maemi 시 최대파고 발생시점을 기준으로 하여 전후 최근접 침하
관측자료를 토대로 파랑내습에 따른 제체 침하량을 각 계측지점별로 함께 나타낸 것이 다. 여기에서도 침하량 크기의 순서대로 정리하면 ESP-2, ESP-1, ESP-5, ESP-4, ESP-3, ESP-6의 순으로 작게 나타났으며, Fig. 4.14의 경우와 유사한 경향을 보였다.
Fig. 4.14 입사파고의 크기에 따른 계측기별 침하량 변화.
Fig. 4.15 이상파고시 나타나는 침하량의 변화(태풍매미).
Fig. 4.16은 태풍 내습시 입사파고의 크기에 따른 평균 침하량의 변화정도를 보여 준다. 입사파고가 크면 침하량도 증가하는 것으로 나타났는데 이는 부분굴착치환 방파 제에서 파고와 침하량 사이의 상호 관계가 명확하게 존재함을 보여준다. 다만, 태풍 Maemi(2003.09)의 경우에는 최대 유의파고가 7.77m로 가장 컸기 때문에 침하량도 그 만큼 크게 발생한 것으로 사료된다. 그러나 태풍 Megi(2004.08)의 경우에는 유의파고 가 Rusa(2002.08)와 비슷함에도 불구하고 침하량이 두 배 이상 작게 나타났는데 이는 시간 경과에 따라 방파제 제체 구성요소의 상대밀도가 증가되어, 상대적으로 파랑에 의한 동적하중의 영향이 감소된 탓으로 보여 지며, 또한 실제 현장의 시공조건 및 지 반조건 등의 매우 복잡한 특성이 복합적으로 작용하여 발생한 원인으로 판단된다. 따 라서, 파고-침하량 경향분석에서는 Megi를 제외하고, Ramasun, Rusa, Sodello, Maemi에 대해서만 검토하였다.
구분 발생일 파고
(m) 주기
(sec) 침하 (cm) 라미순 02/07/06 2.62 8.84 0.10
루사 02/08/31 5.65 12.02 2.47 소델로 03/06/19 3.68 14.27 0.94 매미 03/09/12 7.77 16.95 4.07 메기 04/08/19 5.40 14.48 0.71
Fig. 4.16 입사파고의 크기에 따른 침하량 변화(평균값).