• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.88-91
• /
• 2012

본 연구에서는 다양한 형상의 수중방파제를 이용하여 고립파(지진해일)에 대한 파랑의 제어기능을 검토하였다. 먼저, 연구를 수행하기 위하여 Navier-Stokes 방정식에 기초한 RANS 모형을 사용하였다. RANS 모형에서는 VOF기법을 이용하여 자유수면을 해석하였고, 또한 조밀한 격자간격을 사용하여 수치실험을 실시하였다. 수중방파제의 형상에는 삼각형, 반타원형, 직사각형 및 사다리꼴형을 사용하여 각각의 수중방파제 위를 통과하는 고립파를 해석하였다. 고립파의 파고와 여러 가지 형태를 갖는 각각의 수중방파제의 높이를 조절하면서 수중방파제를 지나는 고립파의 투과율을 해석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.526-526
• /
• 2016

고립파는 다른 파들과는 달리 파고만 주어지면 파형이 결정되고 변형 없이 장거리를 전파시켜 처오름높이를 가장 잘 재현할 수 있기 때문에 지진해일의 많은 연구에서 입사파로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 한양대학교 수리학 및 해안공학 연구실에서 보유중인 서보-피스톤 타입 조파기로 고립파를 발생시켜 2차원 조파수조 내부에 설치되어있는 동해안 경사모형에서 각 수심 및 상대파고에 따른 고립파의 처오름높이 측정실험을 수행하였다. 다수의 파고계를 이용하여 각 구역에서 수심 및 상대파고에 따른 고립파의 파형을 측정하였고, 경사면에서 처오름높이 분포의 최대와 최소, 평균값을 측정하였다. 측정된 실험결과를 바탕으로 동해안에서의 고립파 처오름높이에 대해서 서술하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.142-146
• /
• 2017

지진해일의 수리특성을 분석하기 위하여 유사한 파형특성을 가진 고립파를 많이 이용하고 있다. 그러나 고립파의 근사파형은 실제 지진해일에 비해 상당히 좁은 파형분포를 가지고 있다. 이에 수치모의에서는 기존의 고립파 근사식을 개량하여 고립파형의 지진해일을 수치적으로 생성하고 있다. 본 연구에서는 지진해일의 파형분포에 따른 월파특성을 수치적으로 조사하기 위하여 개량된 고립파 근사식을 2차원 N-S solver에서 적용하였다. 이것에 기초하여 수치파동수조에 직립호안과 그 배후에는 월파수조를 설치하고, 지진해일 월파량을 측정하였다. 수치해석결과로부터 직립호안 주변의 공간파형과 마루 위의 유속분포로부터 파형분포에 따른 월파현상을 분석할 수 있었다. 또한 기존 고립파 근사이론 대비 개량된 고립파의 체적비에 따른 월파량 변화를 정량적으로 조사하였다. 그 결과 지진해일의 체적비가 증가할수록 월파량이 거의 선형적으로 증가하는 경향을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.378-378
• /
• 2015

연안지역에서 발생하는 퇴적 및 침식현상으로 발생하는 피해를 분석하기 위하여, 고립파를 이용한 연구가 계속 진행되어왔다. 고립파는 파고의 크기에 따라 파형이 결정되는 특징을 가지고 있어 연안지역 파랑에 관한 연구에 적합하다. 기존연구는 sluice gate를 순간적으로 개방하는 방식을 통해 갑작스러운 수위의 변화를 유도하여 급변부정류흐름을 발생시키는 연구를 수행하였으나, 고립파 발생 조건에 대한 상세한 분석은 수행하지 못하였다. 본 연구는 기존연구에서 사용한 방식과 동일하게 sluice gate를 개방하여 고립파를 발생시켰으며, 실험조건을 상류 headtank 수위와 하류 수심의 수위차를 이용하는 경우와 sluice gate 개방 속도에 따라 두 가지 경우로 나누어 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 직사각형 수리실험수조는 폭 0.8 m, 높이 0.75 m, 수로길이 12 m에서 상 하류의 수위차를 0.05 m 단위로 높이는 방식과 수문개방속도를 0.5 m/s 부터 1.0 m/s까지 범위를 설정하여 두 가지 재현방식에 따라 실험을 진행하였다. 또한 Flow-3D GMO(General Moving Objects)기능을 활용한 수치모의를 수행하였다. 실험조건에 따른 수리실험 결과를 파랑의 특성인 고립파 파고와 파속을 수치모의결과와 비교하여 분석하였다. 수리실험결과와 수치해석결과 유사한 경향을 나타내었으며, 본 연구의 결과는 Sluice gate를 이용한 고립파 수리실험으로 경사면에서 발생하는 침식과 퇴적현상에 관한 기초적인 연구가 될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.83-83
• /
• 2022

여러 분야의 연구자들이 지진해일의 위험에 대한 경각심을 가지고, 지진해일의 발생, 전파 그리고 수리현상을 해석하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 해안지역에서 직접적인 피해를 입히는 지진해일의 충격파, 처오름, 월파, 침수 등에 관한 연구에 유사한 파형 특성을 가진 고립파를 많이 사용한다. 고립파는 비선형성과 분산이 균형을 이루는 가정에서 Korteweg-de Vries(KdV) 방정식을 만족하는 안정적인 이론파이다. 고립파의 파형분포는 수심에 의해 결정되고, 일정 수심 이상에서는 지진해일을 대신해 사용할 수 있다. 그러나 수심이 낮은 천해에서는 주기와 파장이 비현실적으로 짧아짐으로 지진해일을 대신하기에는 무리가 있다. 본 연구에서는 지진해일의 처오름 특성을 분석하기 위한 1:20 불투과성 경사면이 포함된 수치파동수조를 구성한다. 먼저, 일본 NOWPHAS(Nationwide Ocean Wave information network for Ports and HArbourS)의 관측자료를 이용하여 2011 동일본 지진해일과 고립파의 파형분포를 비교한다. 그리고 다양한 파형의 지진해일 생성할 수 있게 개발된 조파방법을 수치파동수조에 도입하여 수치해석을 수행한다. 수치해석결과, 지진해일의 처오름 높이가 고립파에 비해 최대 1.8배, 최소 1.13배, 평균 1.56배 증가한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.31-31
• /
• 2016

국내 해안선을 따라 발생되는 침식 및 퇴적현상으로 인하여 해안구조물의 안정성과 같은 안전 문제가 발생되고 있다. 이러한 자연현상을 대비하여 연안지역 특성에 맞는 침식 저감 대책 마련에 대한 연구가 되고 있다. 침식현상은 다양한 외력조건과 지리적 특성을 함께 고려해야 한다. 고립파로 인한 침식 발생 현상에 대한 국외 연구들이 다수 수행되어 왔으며, 국내에는 이와 관련된 연구가 상대적으로 부족하다. 고립파는 파고의 특성에 따라 파형이 결정되는 특징을 가지고 있어, 침식현상과 지진해일의 실험적 연구에 있어 입사파로 주로 활용되고 있다. 기존의 방법과 동일하게 sluice gate를 순간적으로 개방하여 고립파를 재현하는 방식으로 파랑을 재현하였다. 본 연구에서는 폭 0.80 m, 높이 0.75 m, 수로연장 12.00 m의 강화유리로 설계된 직사각형 단면 수로에서 실험을 수행하였다. 측면에 두 대의 카메라(Model No. : Sony, HDR-XR550)를 고정설치하여 경사면 하상변화를 촬영하였고, 영상분석을 통하여 하상변동을 측정하였다. 유사특성에 따른 하상변동을 연구하기 위하여 경사면에 포설된 유사로는 주문진 표준사($d_{50}=0.6268mm$, $c_u=1.68$)와 안트라사이트($d_{50}=1.547mm$, $c_u=1.387$)를 동일한 실험조건에서 함께 사용하였다. 경사면에서 고립파의 처오름, 처내림을 추적하여 그 경향을 분석하였다. 하상의 침식 및 퇴적구간 길이, 침식, 퇴적의 높이 및 깊이와 같은 형상분석을 통한 영향인자를 함께 무차원화 하여 실험결과를 제시하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 Sluice gate를 이용한 고립파 수리실험으로 경사면 하상의 침식 및 퇴적 현상에 관한 기초적인 실험자료로 활용될 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.203-214
• /
• 2010

본 연구에서는 단주기파랑과 고립파를 동시에 저감시키기 위해 Bragg공진현상으로부터 입사파랑에너지를 포획하여 배후로 전달되는 파랑에너지의 저감을 도모할 수 있는 2열 불투과성 사각형 잠제(이하에서는 2열잠제로 칭함)의 파랑제어능을 수치적으로 검토하였다. 단주기파랑에 대해서는 Green공식에 기초한 경계적분방정식법을, 고립파에 대해서는 3차원수치파동수로를 이용하는 3차원혼상류해석법을 각각 적용하였고, 기존의 수치해석결과 및 고립파의 특성과 비교·분석하여 본 수치해석법의 타당성을 검증하였다. 이로부터 단주기파랑의 제어에 있어서 최소반사율을 나타내는 2열잠제의 조건을 검토하였고, 고립파에 대해서는 2열잠제의 천단고, 천단폭, 이격거리 및 입사파고 등을 변화시켜 1열 불투과성 사각형 잠제(이하에서는 1열잠제로 칭함)에 의한 결과와의 대비를 통하여 고립파의 3차원파랑제어특성을 검토하였다. 수치해석결과는 1열잠제보다 단면적이 훨씬 적은(천단고는 동일함) 2열잠제가 단주기파랑 및 고립파를 훨씬 효율적으로 제어하며, 특히 본 연구의 조건하에서 2열잠제의 경우가 1열잠제에 비해 약 58%정도의 부가적인 파고저감효과를 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권3B호
• /
• pp.323-334
• /
• 2008

본 연구는 유체장에 대한 Navier-Stokes방정식과 자유수면을 효과적으로 추적할 수 있는 VOF법을 지배방정식으로 사용하는 수치파동수로를 적용하여 고립파(지진해일)에 대한 이열투과성수중방파제의 파랑제어기능을 수치적으로 검토한다. 고립파의 조파는 수치파동수로의 계산영역내에 설치된 수치조파기(내부조파소스)를 이용하였으며, 구조물에 의한 고립파의 파랑변형을 논한 기존의 연구결과와 본 해석결과를 비교함으로써 본 연구의 타당성을 확인하였다. 이로부터 일렬 및 이열의 투과성수중방파제에 의한 고립파의 파랑변형, 전달율, 반사율 및 에너지플럭스를 포함한 파동장의 변화를 수치시뮬레이션하였다. 비록 한정된 범위의 연구결과이지만, $h_0/h=0.925$($h_0$는 수중방파제의 천단고, h는 수심)를 갖는 이열수중방파제의 경우에 수중방파제 배치간격 $l/L_{eff}>0.4$(여기서, $L_{eff}$는 고립파의 유효거리)의 범위에서 입사파랑의 파고는 이열수중방파제에 의해 약 60%까지 감쇠되는 것을 알 수 있었으며, 일렬수중방파제에 비해 반사율이 약 47%정도로 증가하고, 전달율은 약 18%로 감소하였다. 따라서, 본 연구에서 고립파의 제어를 위해 처음으로 도입되는 투과성이열수중방파제는 일렬의 경우와 대비하여 경제적으로, 그리고 보다 효과적으로 고립파를 제어하는 것을 알 수 있었다.

• 한국광학회지
• /
• 제13권5호
• /
• pp.400-407
• /
• 2002

2차원 공간 고립파는 비선형 굴절률이 빛의 세기에 따라 일정한 값에 수렴하는 포화 매질에서 안정적으로 전파될 수 있다. 그러나 빛의 세기가 크지 않은 경우, 5차 비선형 굴절률이 음수인 매질은 포화 매질의 특성을 가지므로 2차원 공간 고립파가 전파될 수 있다. 2차원 비선형 슈뢰딩거 방정식의 전산 시늉을 통하여 빛의 세기가 크지 않은 경우 가우시안 빛살이 5차 비선형 매질을 전파하는 과정을 조사하였다. 그 결과 자체 포획 일률로 입사시킬 때 가장 안정적으로 2차원 공간 고립파가 전파한다는 것을 알 수 있었다. 또한 위상차가 180$^{\circ}$인 두 공간 고립파를 0.05$^{\circ}$의 충돌각으로 충돌시키면서 한 쪽 고립파의 입사 일률을 조절한다면 출력단에서 두 공간 고립파의 완전 광 스위칭이 가능함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제36권5호
• /
• pp.805-817
• /
• 2016

본 연구에서는 쓰나미에 대응할 수 있는 다양한 파형의 고립파를 수리/수치파동수조에서 안정적으로 생성시키기 위하여 기존의 고립파 근사이론에 관한 검토를 수행하였다. 그리고 이 근사이론식을 토대로 다양한 고립파의 파형을 추정할 수 있는 두 가지 방법을 제안하였다. 이 방법들은 기존의 고립파 근사식들을 토대로 파형분포조절계수와 가상수심계수를 적용하여 다양한 파형 및 유속을 추정하는 절차를 거친다. 새롭게 제안한 고립파 추정방법들을 수리/수치파동수조의 조파에 적용하였다. 그 결과, 수리파동수조에서는 조파기의 위치정보신호를 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 수리모형실험의 입력신호와 매우 유사한 것을 확인할 수 있었다. 수치파동수조에서는 파랑을 생성하기 위하여 고립파의 파형 및 유속을 적용하였다. 그리고 기존의 고립파 근사이론으로는 재현할 수 없었던 쓰나미의 파형을 조파할 수 있었고, 기존 실험결과와 높은 일치도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이로써 수리/수치파동수조에서 안정적인 쓰나미를 생성하기 위하여 제안한 두가지 추정방법의 타당성 및 유효성을 확인할 수 있었다.