• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.82-92
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• 2022

최근 들어 건설되는 해안·항만구조물의 경우 구조물 마루에 상치구조물 설치를 통해 월파의 발생을 방지하거나 친수공간을 확보하려는 시도가 증가하고 있다. 일반적으로 설계단계에서 상치구조물에 작용하는 파압 산정은 설계파의 처오름을 고려하여 구조물의 전면에 작용하는 Goda 파압식을 적용하고 있다. 하지만, 내습파랑이 구조물의 마루를 월파하는 경우 상치구조물의 설치위치에 따라 Goda 파압을 상회하는 파압이 작용할 수 있다. 본 연구에서는 직립 케이슨을 대상으로 수리모형실험 및 수치모의를 통해 상치구조물에 작용하는 파압산정에 대한 Goda 파압식의 적용성을 분석함과 동시에 상세한 수치모델결과를 기반으로 상치구조물에 작용하는 파압의 크기를 고찰하였다. 그 결과, 상치구조물에 작용하는 파압은 정수면에 작용하는 최대파압에 비해 최대 120%까지 발생함을 확인하였다. 또한, 이러한 상치구조물의 작용파압은 구조물 마루에서 월파수심에 따른 Froude number에 지수함수적으로 증가함을 확인하였으며 Froude number에 기반한 파압의 예측을 위한 경험식을 제안하였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제19권2호
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• pp.43-53
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• 2017

본 연구에서는 태풍에 의해 낙과피해가 큰 과수인 배에 대해서 연간 태풍횟수가 당해년도 배 생산효율성에 미치는 영향을 분석하였다. 배는 과실이 비대해지는 성숙기와 수확기가 태풍 내습 시기와 겹치면서 다른 과수에 비해 낙과피해에 의한 생산효율성이 크게 감소하는 과수이다. 이러한 낙과피해에 의한 생산효율성의 감소를 확률적 프런티어 분석을 실시하여 계측하고자 하였다. 또한 자연재해인 태풍에 대해 배 생산이 특화된 지역과 그렇지 않은 지역에 있어 생산효율성의 감소가 어떻게 다른 양상으로 나타나는지 살펴보기 위하여 배 생산 농가가 위치한 지역의 지역특화계수 값을 구하였고, 이를 통해 배 생산이 전국에 비해 특화된 지역과 그렇지 않은 지역으로 구분하였다. 최종적으로 태풍 횟수 변수와 특화여부 변수의 상호작용변수(interaction variable)를 분석에 포함하여 태풍에 의한 생산효율성의 감소와, 특화지역 여부에 따른 지역별 상이한 태풍 피해를 계측하고자 하였다. 분석결과 Cobb-Douglas 함수 형태를 가정한 확률적 프런티어 분석에서 토지, 노동, 자본 세 가지 투입요소는 생산량에 양(+)의 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또 기술적 비효율성을 결정하는 요인으로 국내 영향을 미친 유효태풍 횟수, 지역특화여부, 상호작용변수, 도시여부, 시간 흐름에 따른 트렌드 변수를 분석에 포함하였다. 그 결과 유효태풍 횟수의 추정계수는 통계적으로 양(+)의 유의한 값을 가지는 것으로 나타났고, 지역특화여부와 곱의 형태로 나타낸 상호작용변수의 추정계수는 통계적으로 음(-)의 유의한 값을 가지는 것으로 나타났다. 즉, 유효태풍에 의해 배 농가의 생산효율성이 감소하지만, 배 생산이 특화된 지역의 경우 그렇지 않은 지역보다 생산효율성이 적게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 태풍과 같은 자연재해에 대해 특화된 지역일수록 피해를 저감시키는 기술의 파급효과(spillover effect)가 존재하는 것으로 볼 수 있다. 실제로 파풍망의 설치나 파풍수의 식재 등이 태풍에 의한 낙과 피해를 효과적으로 감소시키는 방법으로 알려져 있고, 품종에 대해서도 과실크기가 상대적으로 작은 황금배 품종에 있어 낙과 피해가 적다는 것이 주지의 사실이다. 태풍 피해를 경감시키는 기술 및 품종의 보급과 적용이 배 생산이 특화된 지역과 그렇지 않은 지역 사이에 차이가 있는지는 향후 연구를 통해 살펴봐야 할 것으로 판단된다. 반면 지역특화여부 자체의 추정계수 값은 통계적으로 유의한 값을 갖지 않는 것으로 나타났다. 도시여부의 추정계수는 통계적으로 양(+)의 유의한 값을 가지므로 광역시 이상의 도시지역에 위치한 배 농가의 경우 생산효율성이 떨어지는 것으로 나타났다. 끝으로 연도별 트렌드 변수의 추정계수 값은 통계적으로 음(-)의 유의한 값을 가지는 것으로 나타나, 시간이 지남에 따라 배 농가들의 생산효율성은 조금씩 제고되어왔음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 한계로는 농가소득 자료가 연도별 지역별 특정 농가를 대상으로 조사된 패널자료의 형태임에도 이를 고려하지 않은 분석방법에 있다. 추후 패널자료를 활용한 확률 프런티어 분석(panel stochastic frontier analysis)을 통해 보다 정교한 분석이 이루어질 필요가 있다. 또한 태풍의 크기나 강도 및 경로를 고려하지 않아 그로 인한 지역별 상이한 태풍의 영향을 계측하지 못했다. 향후 연구에서는 유효태풍 횟수에서 한 발 나아가 지역별 최대풍속자료 등을 활용하여 특화지역 여부에 의한 지역별 태풍피해의 차이뿐만 아니라 태풍의 이동경로나 태풍의 규모까지 고려한 분석이 이루어질 필요가 있다. 또한 시공간적으로 고해상도를 갖는 격자화된 모델 기상자료(가령, Lee et al., 2016)와 연계될 경우, 최근 대두되고 있는 태풍이 농업에 미치는 영향예보를 정량적으로 수행하는 데에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.227-234
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• 2004

최근 초대형 태풍의 내습으로 한국 연안해역에 치명적인 타격을 가져왔고 이로 인해 연안구조물의 설계기준을 재고해야 한다는 논의가 되고 있다. 극한파랑을 입력으로 한 파랑변환의 계산은 특히 해안역의 계획 및 건설 작업 분야에서 의미가 있다 본 연구에서 태풍으로 인한 수위의 변화예측은 물리모델에서나 실제현장에서 다루기가 매우 어렵기 때문에 수치모델에 주로 근거를 두었다. 복잡한 해안선 및 구조물 해역에 대한 파랑변환 수치모델을 다루고 극한파랑의 입력을 위해 광역에서의 태풍매미의 도래시 관측과 수치모텔의 분석에서 도입하였다. 최종적으로 한국 남해안의 부산항에서 폭풍고조 및 극한파랑의 문제에 위에서 기술한 모델을 적용하여 수위상승의 효과와 극한파랑의 변환을 해안역 침수와 관련하여 분석하였다. 아울러 관심대상역에서 기초적인 재해위험지도를 제시해 보았다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제11권4호
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• pp.216-230
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• 1999

확장형 완경사방정식을 지배방정식으로 사용하며 무한원방에서의 방사조건은 무한요소로, 그리고 항입구에서의 흐름분리로 인한 에너지 손실의 고려는 정합요소로 처리하는 Galerkin 유한요소 모형을 개발하였다. 완전 및 부분 개방 직사각형 항만에 대한 수치실험 결과 항입구에서의 에너지 손실의 포함은 港奧에서의 증폭비를 상당히 감소시키는 것으로 나타났으며, 입사파고와 제트 길이의 증가는 증폭비의 상당한 감소를 초래하였다. 감천항에서 제트길이를 고려한 경우 공진주기의 이동으로 입사파 진폭이 작을 때는 손실을 고려하지 않은 경우보다 진폭비가 오히려 크게 나타났다. 관측된 입사 장주기 파고의 사용시에는 항입구 손실이 작은 것으로 나타났으나 지진해일의 내습시와 같이 파고가 큰 경우에는 상당한 입구 손실이 예상되었다. 감천항의 Helmholtz 공진모드는 주기 31.0분으로 제시되어 관측 겨로가인 27.0~33.3분과 잘 일치하였다. 또한 관측치인 주기 9.4~12.1분과 5.2~6.2분의 공진모드도 10.4분과 6.6분 또는 5.6분으로 상당히 재현되었다. 한편, 감천항에는 매우 다양한 모드의 부진동이 존재하는 것으로 나타났으며, 영일만 마찬가지로 주기 3.6분과 1.6분에서 상당한 진폭비의 횡방향 공진이 존재함을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.38-49
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• 2015

지진해일에 대한 기존의 연구는 이차원 Boussinesq 모형과 Solitary wave에 기초한 수치해석이 그 주류를 이룬다. 최근 Solitary wave에 의한 처오름 높이가 관측치를 하회한다는 인식에 기초하여 지진해일 내습전 해안선이 전진하는 현상의 모의가 가능한 Leading Depression N (LDN) Wave가 제시되었으며 이에 기초하는 경우 보다 정확한 모의가 가능한 것으로 보고된 바 있다. 이러한 성과에도 불구하고 수리모형 실험의 경우 안정적인 Leading Depression N (LDN) Wave의 구현에 상당한 어려움을 겪어왔다. 이러한 이차원 Boussinesq 모형과 삼차원 수리모형 실험에서의 상충된 결과는 이차원 Boussinesq 계열 파랑 모형 유도과정에서 수행되는 파랑의 비선형성과 분산성이 균형을 이룬다는 가정과 이로 인해 다소 과소하게 평가된 분산성에 기인하는 것으로 판단된다. 이러한 인식에 기초하여 본고에서는 삼차원 수치수조에서 비교적 안정적인 LDN 파형의 조파가 가능한 수정 조파기법과 Navier Stoke 파랑모형에 기초하여 Hybrid Breaker의 지진해일에 의한 처오름 저감효과를 수치 해석하였다. 파랑모형의 검증은 불규칙 파랑을 대상으로 기 수행된 수리모형 실험결과를 토대로 진행되었으며, 그 결과 비교적 근접한 처오름 높이를 얻을 수 있었다. 세 개의 유수실과 전면 경사면으로 구성된 Hybrid Breaker의 경우 일반 경사제에 비해 H = 5m의 경우 약 13%, H = 6 m의 경우 10%정도의 처오름 저감 효과를 지니는 것으로 모의되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.351-362
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• 2020

2003년 남해안에 내습한 태풍 매미에 의해 발생한 폭풍해일과 파랑을 JMA-MSM 예보기상자료, NCEP-CFSR 재분석 기상자료, ECMWF-ERA5 재분석 기상자료, JTWC의 최적경로를 이용한 기상자료를 이용하여 수치모의하고, 계산된 해일고를 전국 해안의 항만에서 관측된 폭풍해일 시계열 자료와 비교하였다. 폭풍해일과 동시에 발생하는 파랑에 대해서는 계산된 유의파고를 관측 자료와 비교하였다. 이 비교를 통해 태풍 매미에 대한 각종 기상장의 신뢰도를 평가하였다. 그 결과 JMA-MSM 기상자료가 가장 신뢰도가 높았고, JTWC의 최적경로를 이용한 기상자료도 상당히 우수하게 나타났다. ECMWF-ERA5 기상자료는 전반적으로 해일고나 파고의 크기가 작게 나타났으며, NCEP-CFSR 기상자료는 태풍 매미의 특정 경우에 대해 신뢰도가 가장 낮게 나타났다. 이 연구를 통하여 폭풍해일과 파랑을 추산하기 위해 신뢰도 높은 기상장이 필수적임을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.547-558
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• 2008

최근 폭증하는 해상물동량으로 인해 선박은 날로 대형화되며 현재 우리나라에서는 이러한 추이에 대응하기 위해 초대형 항만건설이 서둘러 진행되고 있으며 그 중 일부는 이미 부분적으로 완성되어 운영 중이거나 계속적인 확장이 예정되어있다. 초대형 항만의 경우 항 정온도 확보를 위해 대형 직립형 방파제가 수반되기 마련이나 비교적 높은 반사율로 인해 장주기의 파랑에 취약한 구조적 문제를 지닌다. 장주기 파랑의 효과적 제어를 위해 본 고에서는 아치형 curtain wall과 유수실로 구성된 된 장파 제어체 -Eco-breaker 2- 가 제시되며 Eco-breaker 2의 수리특성을 수치적으로 규명하였다. 수치모형은 가장 강건한 파랑모형인 Navier-Stokes Eq.과 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics), LES(Large Eddy Simulation) 기법에 기초하여 구성하였다. 수치모형의 검증을 위한 수리모형실험도 병행하였다. 수치모의 결과 Eco-breaker 2는 유수실 내부에 생성되어 아치형 curtain wall 전면 수역과 유수실을 주기적으로 넘나드는 대규모 구조적 와로 장파를 효과적으로 제어할 수 있었다. 또한 대규모 구조적 와의 생성 영역과 세기는 내습하는 파랑의 주기에 종속하며 유수실 체류시간이 입사파 주기의 반을 하회하는 경우 반사계수는 최대 0.18까지 낮아진다. 이러한 결과는 Eco-breaker 2가 환경친화적 항의 개발에 적극적으로 활용될 수 있음을 시사하는 것으로 이를 위해 그 구체적 제원도 함께 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제16권2호
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• pp.175-183
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• 2010

갯벌 패류양식장의 구조물 설치 및 지형적 공간배치에 따른 저서생물 현황을 파악하기 위해 고흥 남성리 양식장의 실제적인 사례를 조사하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 남성리 갯벌양식장의 지반 경사는 약 $1^{\circ}$ 미만으로 매우 평탄하며, 육지로부터 약 150 m까지는 $\sqcup$형, 그 후는 $\sqcap$형 지반형태를 가진다. $\sqcup$형 지반은 간출시 해수를 가두고 $\sqcap$형 지반은 외해 유출을 가로막을 뿐만 아니라 내부인자로서 해수 유출 시간을 지연시키는 작용/영향을 하게 될 것으로 생각된다. (2) 양식장 구분 시설물로 설치된 굴 패각 망태 또는 사석의 축제 형식은 총 5가지로 구분할 수 있으며, 양식장 대기 노출 시간과 침수시간은 각각 181분과 434분이었다. (3) 수치실험결과로서 대상해역의 내습 심해파랑은 최대파고 약 0.5m로서 매우 정온한 해역특성을 가지며, 탁월 입사파향은 나로대교 하단부는 S방향, 갯벌양식장 인근은 SE, SSW, S방향으로 조사되었다. (4) 고흥 남성리 주변 해역의 입도분석결과, 퇴적물은 Gravel 0.0~5.81(평균 1.70)%, 모래 14.15~18.39(평균 13.23)%, 실트 27.59~47.15(평균 30.84)%, 점토 35.79~55.73(평균 36.19)%로 구성되어 있으며, Folk 분류법에 의해 (g)M, sM(Sandy mud), gM(Gravelly mud)로 분류되었다. (5) 2010년 1월 남성리 패류 양식장 저서생물 현황조사에서는 총 11종이 1%이상의 우점종으로 출현하였으며 이 중 연체동물이 1종, 다모류가 8종, 갑각류가 2종이었다.