• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.5 no.4
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• pp.350-356
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• 1993

We carry out a numerical calculation to understand the nonlinear wave deformation around breakwaters using the Boussinesq equation, which is weakly nonlinear and weakly dispersive shallow water equation. A numerical method based on a finite element scheme and fourth order Runge-Kutta algorithm is employed to investigate the diffraction of incident waves by the breakwater. As a computational model, two-dimensional wave flume is treated. The breakwaters is perpendicular to the side wall of a channel. From the numerical results, the wave deformations according to the change of the length and the thickness of breakwaters are investigated. We also investigate the effect of the nonlinearity by comparing the results with the linear solutions.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.79-82
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• 2012

최근 지진해일 발생으로 인한 막대한 피해로 인해 지진해일 방재에 대한 중요성이 높아지고 있다. 지진해일 방재연구는 주로 실제 발생하였던 역사지진해일과 발생가능성이 높은 가상의 지진해일에 대해 해당지역의 재해정보도를 제작하여, 지진해일 발생 시 인명 및 재산피해를 최소화 하는 것에 초점이 맞추어져 있다. 따라서 이번 연구에서는 이러한 재해정보도의 효율성을 높이기 위해 지진해일 발생 시 인명피해가 발생할 가능성이 높은 위험지역을 선정하였다. 지진해일 위험지역을 선정하기 위해 가상의 지진해일을 수치모의 하였으며, 지진해일 발생 시 인명피해가 발생할 수 있는 지진해일 범람 높이를 선정하여 선정한 기준 높이 이상의 범람이 발생할 확률을 계산하였다. 지진해일 수치모의는 지진해일 전파모의와 범람모의 과정으로 이루어진다. 지진해일 전파모형은 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하며, 지진해일 범람모형은 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 수치모의를 통해 주문진항에서의 가상의 지진해일에 대한 범람영역 및 범람 높이를 얻었다. 수치모의를 통해 얻어진 범람 데이터를 이용해 기준 높이 이상의 범람 발생 확률을 계산하였다. 확률 계산을 위해선 해당 데이터의 확률분포를 결정하여야 하기 때문에, 적합도 검정을 수행하였다. 이번 연구에서는 여러 가지 적합도 검정 기법 중 하나인 확률도시 상관계수 검정(Probability Plot Correlation Coefficient Test)을 사용하였으며, 범람 데이터의 확률분포로 Normal, Log-normal, Exponential, Gumbel 분포를 가정하여 검정을 수행하였다. 각 지점별로 확률도시 상관계수 검정을 수행하여, 해당 지점의 확률분포를 결정하였고, 각 지점별로 해당하는 확률분포의 누적확률분포 함수를 이용해 기준 높이 이상의 범람이 발생할 확률을 계산하였다. 얻어진 확률을 지도상에 도시하여 기준 높이 이상의 범람 발생 확률이 높은 지점을 주문진항에서의 지진해일에 대한 인명피해 발생 가능성이 높은 위험지역으로 선정하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.296-308
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• 2001

A fully nonlinear Boussinesq equation of Wei et al. is finite differenced by Adams predictor-corrector method. A spatially distributed source function and sponge layers are used to reduce the reflected waves in the domain and wale breaking mechanism is included in the equation. The generated waves are found to be good and the corresponding wale heights are very close to the target values. The shoaling of solitary wave and transformation of regular wave over submerged shelf were simulated successfully. The characteristics of breaking mechanism was identified through the numerical experiment and the results of two dimensional wave propagation test over the spherical shoal showed the importance of nonlinear wave model.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.10
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• pp.819-830
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• 2011

The multi-slope MUSCL, proposed by T. Buffard and S. Clain, determines slopes of conserved variables at each edge of a cell in the linear reconstructions of data. In this study, the second order accurate numerical model was developed according to the multi-slope MUSCL to solve the shallow water equations on the unstructured grids. The HLLL scheme of approximate Riemann solvers was used to calculate fluxes. For the review of the applicability of the developed model, the results of the model were compared to the 'isolated building test' and the 'model city flooding experiment' conducted as part of the IMPACT (Investigation of extreMe flood Processes And unCerTainty) project in Europe. There were limitations to predict abrupt rising of water depths by the resistance of model buildings and water depths at the specific locations among the buildings. But they were identified as the same problems also revealed in results of the other models to the same experiment. On the more refined meshes to the 'model city flooding experiment' simulated results showed good agreement with measurements. It was verified that the developed model simulated well the complex phenomena such as a dam-break problem and the urban inundation by flash floods.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 1998.09a
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• pp.36-39
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• 1998

불규칙파를 스펙트럼파로 파악하여 조석 조건하 천해역에서 천수, 굴절, 회절, 마찰 및 쇄파 등에 의하여 불규칙파가 변이하는 현상을 해석하였다. 지배방정식은 에너지보존식과 파수백타보존식인데 파수벡타보존식에 회절효과를 고려하는 항을 포함하였다. 스텍트럼형상을 재현하기 위하여는 선형누적법을 사용하였으며, 스펙트럼파에 대한 대표 마찰계수를 간단히 산정하는 약산식을 사용하여 마찰손실효과를 고려하였다. (중략)

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1935-1939
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• 2006

In this study, the new dispersion-correction terms are added to leap-frog finite difference scheme for the linear shallow-water equations with the purpose of considering the dispersion effects such as linear Boussinesq equations for the propagation of tsunamis. And, dispersion-correction factor is determined to mimic the frequency dispersion of the linear Boussinesq equations. The numerical model developed in this study is tested to the problem that initial free surface displacement is a Gaussian hump over a constant water depth, and the results from the numerical model are compared with analytical solutions. The results by present numerical model are accurate in comparison with the past models.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1671-1676
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• 2006

홍수범람은 무제부에서의 하천수위 상승으로 인해 제내로 서서히 침수해가는 것과 월류로 인한 제방의 파괴를 동반하는 급격한 범람의 두 가지 형태가 있다. 기존연구들은 대부분이 월류에 의한 제방붕괴를 고려할 경우, 제방붕괴가 점진적으로 발생함에도 불구하고 이를 수치모형에 적용할 경우 갑작스럽게 지형을 낮추거나 초기지형으로써 제방붕괴를 가정하여 이를 고려해왔다. 본 연구에서는 제방붕괴를 시간의존적인 함수로 가정하고 이를 고려할 수 있는 서브프로그램의 개발을 통해 기존의 방법과 비교하여 그 영향을 검토하였다. 본 연구에 사용된 수치모형은 비선형의 2차원 천수방정식을 비구조적 격자계가 적용된 유한체적법을 이용하였으며, Riemann 해를 계산하기 위하여 approximate HLLC Riemann solver를 이용하였다. 기연구된 제방붕괴 고려방법과 본 연구의 시간의존적인 제방붕괴 고려방법을 통해 월류량을 비교하였을 때, 기존연구들의 홍수범람 해석결과가 과다예측 되었음을 알 수 있었다. 추후의 이루어질 연구들에서는 시간의존적인 제방붕괴를 반드시 고려해야됨과 동시에 이를 자연현상과 좀더 가깝고 효과적으로 고려할 수 있도록 연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1376-1380
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• 2004

본 연구에서는 홍수범람지도 제작을 위해 사용되는 수치모형의 검증을 수행하고자 한다. 검증할 수치모형은 스위스의 Beffa에 의해 개발된 FLUMEN(FLUvial Modeling ENgine)으로서 수심 적분된 2차원 비선형 천수방정식에 불규칙 심각망을 이용한 유한체적법(finite volume method)이 적용된 수치모형이며 스위스, 독일, 오스트리아 등에서 홍수범람해석에 사용된 바 있는 모델이다. FLUMEN 모형의 검증을 위하여 범람해석시 가장 중요한 문제인 이동경계조건(moving boundary condition)을 포함하고 있는 원형섬에서의 고립파에 처오름높이를 계산하여 수리모형실험 결과와 비교한다. 수리모형실험은 미국 육군 공병단 산하의 해안공학연구소(CERC, Coastal Engineering Research Center)에서 수행되었으며(Liu 등, 1995) 수조의 중앙에 높이 0.625m, 해저지름 7.2m, 경사각 $14.04^{\circ}$의 원형섬이 위치한다. 본 연구 결과, 수치해석으로 계산된 섬에서의 실제 처오름높이와 입사파의 파고의 비(R/A)는 수리모형실험의 결과와 어느 정도 일치하였다.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.36 no.3
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• pp.144-154
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• 1994

An efficient tidal model, TIDE which is an iterative type, nonlinear finite element model has developed for the analysis of the tidal movement in the coastal area which is characterized by irregular boundaries and bottom topography. Traditional time domain finite element models have been in difficulties with requirement for high eddy viscosity coefficients and small time steps to insure numerical instability. These problems are overcome by operating in the frequency domain with an elaborate grid system by combining the triangular and quadrilateral shape grids. Furthermore, in order to handle non-linearity which will be more significant in the shallow region, an iterative scheme with least square error minimization algorithm has been implemented in the model. The results of TIDE model are agreed with the analytical solutions in a rectangular channel under the condition of tidal waves entering the channel closed at one end.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.30 no.2
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• pp.98-111
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• 1993

Two-dimensional nonlinear free-surface wave problems are analyzed with consideration of viscosity. Navier-Stokes equation and continuity equation are solved by the application of Finite Analytic Method, and MAC scheme is used far the treatment of free surface. Surface tension effect is also considered and laminar flow is assumed. The free-surface waves in shallow water, the flows around a vortex-pair with free surface and the wave ahead of a rectangular body are simulated to test the present numerical scheme. In the shallow water problem, viscous effect due to the friction on the bottom is observed. In the second problem, the approach of a vortex-pair to the free surface is simulated to examine the interaction of vortex-pair with the free surface. In the third problem, the wave ahead of a semi-infinite floating body is simulated.