Figs. 6과 7은 Table 2의 여러 규칙파와 불규칙파 조건 가운데 각각의 4번 파랑하중케이스에 대한 실험체 A, B, C에서 복합 변위 응답을 보여준다. 먼저 Fig. 6은 규칙파 조건에서의 실험체 응답으로 운동 주기가 파랑 주기에 근사하게 나타나며, 응답 진폭도 규칙적인 특성을 보여주었다. 최대 진폭은 규칙파의 경우 파랑 방향 0^o와 45^o에 대해 100 mm, 75 mm 전후의 진폭을 나타내었으며, 불규칙파의 경우, 파랑 방향에 관계없이 최대 150 mm 전후의 진폭을 나타냈다.

나머지 규칙파 및 불규칙 파랑 조건에 대한 실험체의 응답 또한 유사한 경향을 보여주었으며, 전체 파랑 조건에 대한 실험체 A, B, C의 운동 지수를 산출해 Table 3에 나타냈다. 수평 감쇠판이 있는 부유체 입사 파랑의 방향이 0^o 일 때 규칙파와 불규칙파에 대해 약 5.3~9.0% 및 5.8~16.9%의 진폭 저감 효과를 각각 보였고, 입사방향이 45^o 일 때 2.6~13.0% 및 2.7~18.8%의 진폭 저감 효과를 나타내었다. 그러나 응답이 오히려 증가하는 결과도 확인되었다. 파랑 방향 0^o 일 때 규칙파에 대해 3.1~32.8%, 파랑방향 45^o 일 때 규칙파와 불규칙파에 대해 각각 2.5%, 11.0~20.5%의 폰툰형 대비 응답 증폭이 확인되었다. 비록 실험체 응답의 감소와 증폭이 혼재되어 있으나, 실험체에 대한 16개 파랑 조건 가운데 Model B와 Model C의 응답이 감소한 파랑 케이스가 각각 10, 13건이고, 파랑방향 0^o의 RE2와 파랑방향 45^o의 IR1과 IR2를 제외하고 폰툰형 대비 응답 증폭이 5% 이하이다. 따라서 전반적으로 수평 감쇠판 도입에 따른 부유체의 운동 저감 효과는 존재하는 것으로 판단되며, 저감율의 최대/최소값을 제외하면 폰툰형 대비 5~10%의 응답 진폭 감소 효과가 있다고 파악된다.

그러나 폰툰형 부유체(Model A) 대비 수평 감쇠판 길이 변화에 비례한 운동 감소 효과는 확인하지 못하였다. 이러한 결과는 Fig. 8과 Fig. 9의 파랑 조건별 운동 지수를 통해 명확히 확인된다. 수평 감쇠판의 길이가 증가할수록 평균 운동 진폭이 일관되게 감소하는 현상은 파랑방향 0^o의 IR1~ IR4 조건에서만 존재하였고, 파랑방향 45^o 조건에서 평균 운동 진폭 감소는 RE2, RE4, IR3, IR4에서만 확인되었다. 나머지 파랑조건에 대한 실험체의 응답은 수평 감쇠판 적용에 따라 오히려 응답이 모두 증가하거나(파랑방향 45^o의 IR1), 응답의 증감이 혼재되고 있다. 파고가 높고 장주기일수록 최대 응답 진폭이 증가하는 경향이 있음을 확인할 수 있으나, 파장 대비 파고 비에 대한 상관성은 응답 경향성은 확인되지 않았다. 규칙파의 경우 파랑 방향이 0^o일 때 실험체의 평균 진폭이 45^o 대비 크게 나타났으나, 불규칙파는 IR4 조건을 제외하고 실험체의 평균 진폭의 크기는 유사하였다. 수평 감쇠판 적용에 따른 효과는 Table 3에 나타낸 바와 같이 일관성을 확인하기 어려웠으나, 수평 감쇠판의 길이가 가장 긴 Model C는 RE1를 제외하고 폰툰형 대비 모두 감소하고 있어 파랑주기 9초 이상에서 운동 저감 효과가 있음을 보여주고 있다. 반면 수평 감쇠판의 길이가 Model C의 절반인 Model B는 일관된 경향성을 보이지 못하였고, 오히려 평균 응답이 증가한 경우가 확인되고 있다.

상기의 실험결과 분석을 통해, 전반적으로 수평 감쇠판 도입을 통해 부유체의 운동 응답을 감소시키는 효과가 확인되나 일관된 경향성이 나타나지 않는 원인은 다음과 같이 추정된다. 첫째로 실험 특성상 완벽한 설계 파랑의 재현에는 한계가 존재하므로, 실험체 응답 측정 시 일부 반사파 잔존 등이 계측 결과에 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 둘째로, 파랑 주기 대비 수평 감쇠판의 크기가 작아 감쇠 효과가 분명하게 드러나지 못했을 가능성이 있다. 감쇠판이 부착된 원통형 부유체에 대한 기존 연구 결과(Cho, 2011; Lim et al., 2015)는 감쇠판의 크기가 일정 이하이면 감쇠판의 운동 저감 효과는 미미하나 일정 이상부터 감쇠 효과가 크게 증가함을 밝히고 있다. 비록 이들 연구가 비점성 유체 및 심해파 조건의 수치해석 모델을 사용해 직접적인 비교는 어렵겠으나, 본 실험의 수평 감쇠판의 길이 영향의 경향성이 뚜렷하게 나오지 못한 원인 중 하나로 본 구조체(폰툰) 대비 감쇠판의 크기가 파랑 조건 대비 충분히 크지 않았을 가능성이 있다. 가령, Lim et al.(2015)의 경우 원통형 부유체 직경 대비 감쇠판 길이 비를 달리하여 원통형 부유체 대비 Heave Response Amplitude Operator(RAO) 변화를 분석하였는데, 직경 대비 감쇠판 길이비가 1.25 이하일 때는 원통형 대비 Heave RAO가 증가하였으나 1.25 이상부터는 원통형 대비 작아지며 감쇠판의 길이 증가가 운동 응답의 감소로 이어졌다. 선행 연구 결과의 분석을 통해 감쇠판의 길이가 응답 감소에 유리할 것으로 판단되나, Park et al.(2022)이 언급한 바와 같이 부유체로 둘러싸인 유체 영역에서의 유체 공진이 가능하므로 수평 감쇠판의 길이 증가가 반드시 부유체의 안정성으로 연결되지 않을 수 있다. 따라서 대상 해역의 파랑 주기 범위를 고려한 수평 감쇠판의 적정 길이 선정이 필요할 것으로 판단된다.

본 논문은 수평 감쇠판을 부착한 폰툰형 부유체의 운동 저감 효과를 분석하기 위해 수리실험을 수행하였다. 감쇠판의 도입 효과를 분석하기 위해 서로 다른 길이의 감쇠판이 부착된 축소 실험체를 3차원 조파수조에 설치하고 규칙파 및 JONSWAP 스펙트럼을 적용한 불규칙파 조건에서의 운동 저감 효과를 비교 분석하였다. 규칙파 및 불규칙파에서의 실험체 운동은 감쇠판 도입으로 인해 여러 파랑 조건에서 폰툰형 대비 전반적으로 응답이 감소하는 경향을 확인할 수 있었으나, 감쇠판 길이 변화에 따른 뚜렷한 경향성은 확인할 수 없었다. 부유체 관련 선행연구 결과와의 비교 분석을 통해 폰툰형 부유체의 감쇠판 도입을 통한 자세 안정성 개선 시 설치 해역의 파랑 주기를 고려한 수평 감쇠판의 길이 선정이 필요함을 확인할 수 있었다.

본 연구는 폰툰형 부유체의 수평 감쇠판 적용 효과 및 도입 가능성을 실험적으로 확인할 수 있었다는 점에서 의미가 있다고 판단하며, 폰툰형 부유체의 자세 안정성 개선에 참고할 수 있는 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구의 구조물은 정온도가 확보된 항내에서 부유식 방파제로의 사용 목적으로 설계되었으며, 이에 따라 실험도 대상 지역(항내)에서 발생 가능한 파랑 조건을 대상으로 하였다. 본 실험 통해 확인한 정온 해상조건에서의 수평 감쇠판에 의한 부유체 동요 저감 효과에 근거하여, 보다 험한 해상조건으로의 확장 적용도 기술적으로 가능할 것으로 판단된다. 본 연구는 계측 방법의 제약으로 수평 감쇠판에 의한 부유체 운동 저감 효과를 복합 변위로 평가하였다. 수평 감쇠판 도입으로 인한 전반적인 부유체 운동 변화를 정량화 하였으나, 복합 변위 사용으로 인해 특정 운동 성분별 감소 효과까지는 규명하지 못하여, 수평 감쇠판에 의한 주요한 운동 응답 저감 매커니즘까지 도출할 수 없었다. 향후 여러 실험 및 수치 해석 등의 연구를 통해 다양한 파랑 및 수평 감쇠판 조건의 폰툰형 부유체의 응답을 평가할 필요가 있으며, 이를 바탕으로 폰툰형 부유체에 대한 수평 감쇠판의 적용 효과를 보다 명시적으로 규명할 수 있을 것으로 생각된다.