CFD Simulation of Floating Body Response to Focused Waves Generated by Directional and Frequency Superposition

본 연구에서는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)을 이용하여 극한파를 재현하고, 해당 파랑 환경 하에서 부유체에 작용하는 충격하중과 동적 거동을 분석하였다. 파랑의 중첩 방식으로는 주파수 중첩과 방향 중첩의 두 가지 기법을 사용하였다. 방향 중첩파는 다방향 규칙파에 위상차를 부여하여 특정 지점에 파랑 에너지를 집중시키는 방식이며, 이를 통해 파고가 약 5배까지 증폭되었다. 해당 조건에서 부유체의 상하동요 및 종동요 진폭은 규칙파 조건 대비 각각 약 7배 및 4배 증가하였고, 밑면에 작용하는 충격하중도 최대 5배 증가하였다. 주파수 중첩을 통해 생성된 쇄파는 steep, spilling, plunging 세 가지 유형으로 구분하여 해석하였으며, 실험 데이터와의 비교를 통해 수치 결과의 신뢰성을 확보하였다. 특히 plunging wave 환경에서는 steep wave 대비 최대 국부 충격하중이 약 70배 이상 증폭되었으며, 이는 동압의 영향이 주를 이루는 것으로 분석되었다. 본 연구는 극한 파랑 하 구조물의 응답 특성을 이해하고 설계에 반영하는 데 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.