• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.215-225
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• 2011

케이슨 방파제의 설계는 구조물의 기능을 유지하면서 일정 피해를 허용하는 성능설계를 권장한다. 하지만 기존 성능설계 방법은 기후변화로 변화된 해양 환경을 설계에 반영하기 어려워 구조물의 수명 동안에 안정성을 보장할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 기후변화 효과인 해수면 상승과 파고의 증가를 고려한 시간 의존 성능설계를 수행하여 케이슨의 기대활동량과 파괴확률을 산정하였다. 특히, 해수면 상승과 파고의 증가가 시간의 함수로 표현되어 케이슨 활동에 대해 시간 의존 파괴확률을 계산하였다. 개발된 방법을 일본 동해안에 위치한 Hitachinaka항 동방파제에 적용하였다. 해수면 상승보다 파고의 증가가 구조물의 안정성에 훨씬 큰 영향을 주는 것으로 분석되었는데, 이는 해수면 상승 폭이 구조물 전면 수심에 비해 상대적으로 아주 작기 때문이다. 또한 설계자들의 실제적인 관심사인 기후변화에 의한 케이슨 단면 폭의 변화를 산정하였다. 구조물의 설계수명이 커질수록 단면 폭의 증가가 컸으며, 현재 폭이 약 22 m인 Hitachinaka 방파제 케이슨은 기후변화 효과인 파고의 선형 및 포물선 증가에 의해 단면 폭이 각각 0.5m와 1.5m 내외로 증가된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.98-111
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• 1993

2차원 비정상 비선형 자유표면파를 해석하고 자유표면파에서의 점성효과를 관찰하였다. 유동장내의 Navier-Stokes 방정식과 연속방정식을 풀기 위해 유한해석법을 적용하였고, 자유표면의 처리를 위해 MAC 기법을 적용하였다. 그리고, 자유표면에서는 표면장력을 고려한 경계조건을 적용하였으며, 층류에 대한 점성효과만을 고려하였다. 계산모델은 천수역에서의 점성영향, 자유표면 근처에서의 보오텍스 쌍(vortex-pair)의 거동 및 전진하는 부유체 앞에서의 자유표면파문제 등이다. 천수역문제에서는 바닥과의 마찰에 기인한 자유표면파의 변화를 고찰하였으며, 특히 고립파에 대한 적용으로서 파고의 감소정도, 수직벽면에서의 파상승(wave run-up) 및 수심의 변화로 인한 유장변화 등을 살펴보았다. 보오텍스 문제에서는 보오텍스의 이동에 따른 자유표면주위의 유동변화를 관찰하였으며, 사각부유체 주위의 유동문제에서는 전진속도의 차이에 따른 자유표면파의 차이 및 물체주위의 유동특성을 관찰하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.539-552
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• 1998

점착성 하상에 교각을 설치하는 경우, 사용되는 국부세굴심도 산정공식은 대부분이 비점착성 하상을 가진 수로에서의 실험결과에 근거를 두고 있기 때문에, 정확성에 대한 논란이 있다. 본 논문에서는, 점착성 하상재료를 가진 실험수로 내에 5개 형태의 교각을 설치하여 발생되는 세굴심도의 변화에 대하여 연구하였다. 실험결과는 Froude 수와 교각폭에 대한 수심의 변화에 따라 분석되었으며 기존공식에 의한 결과와도 비교하였다. 본 논문에서는 실험 결과를 바탕으로 점착성 하상에서 사용할 수 있는 교각형상계수를 제안하였다. 교각형상계수는 원형교각 주위에서 발생되는 세굴심도에 대한 타형태의 교각주위에서 발생되는 세굴심도의 비율로 나타내었으며, 수심에 따라 2단계로 구분하여 제안하였다. 1단계는 교각폭에 대한 수심이 1.2 이하인 경우로 방정식에 의하여 교각형상계수가 제안된 반면 2단계에서는 상수값으로 교각형상계수가 제안되었다. 본 논문에서 제안된 교각 형상 계수는 본 실험에서 사용된 하상재료와 유사한 점착성 하상에 설치된 교량의 교각 국부세굴심 산정에 효과적으로 이용될 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.119-127
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• 1993

근래 천수방정식과 같은 2차원 수치해석에서 가장 널리 쓰이는 방법 중의 하나로 ADI 방법을 들 수 있다. 그러나 서해안과 같이 수심의 변화가 심하며 특히 해저협곡이 곳곳에 발달된 해역에서 조석에 관한 문제해결시 ADI 방법을 사용하면 소위 ADI 효과가 크게 우려된다. 이를 극복하기 위하여 완전 음해법으로 차분되고 CGS(conjugate gradient squared) 방법으로 해를 구하는 알고리즘을 개발하였다. 조간대 모의가 포함된 본 모형용 새만금 수역에 적용한 결과 지형의 복잡성에도 불구하고 유속장과 조간대 형성에 관한 수치적 모의가 만족스러운 결과를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1971-1975
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• 2010

하천은 자연의 현상 또는 인위적인 작용에 대해 끊임없는 반응과 응답의 과정을 통하여 복잡한 형태의 안정화를 이루고 있다. 하지만 인간은 경제적인 논리와 편의성 측면등의 이유로 하천에 대해 인위적인 간섭이 지속적으로 이루어져 왔다. 이는 하천이 본래 가지고 있던 자연적인 하도 특성의 급격한 변화를 초래하였다. 이러한 영향으로 인한 많은 변화들 중, 하도 내 수역이 식생으로 천이가 진행되면서 최종적으로 육지화되는 육역화 현상은 수리학적 문제 및 환경생태적 측면에서 큰 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 하도육역화를 제어하기 위해 하도 내 친환경적인 육역화 관리기법을 개발하고 이에 대한 적용성을 수리모형실험을 통해 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서 제시한 친환경적인 육역화 관리기법은 자연적인 배수효과를 이용 하였다. 이러한 친환경적인 육역화관리기법은 인공하도가 가지고 있는 하도와 고수부지의 수문학적 및 생태학적인 단절을 해소하였으며, 이를 물골 공법이라 명명하였다. 본 수리모형실험은 물골의 형상을 제시하기 위하여 하폭에 따라 물골크기를 무차원화 하였다. 또한 유사 제어 검증을 수행하기 위한 실험은 물골의 폭, 높이, 주기 및 가속수로 폭을 실험변수로 고려하였다. 물골 모형의 기본적인 흐름특성 분석을 위해 유속 및 수위를 측정한 결과 유속 및 수심은 하류를 따라 증가하는 경향을 보였다. 또한 유사 제어 효과 검증을 위해 소류력 및 마찰속도를 산정하여 도시하였으며, 이는 세굴 및 퇴적의 현상이 물골 주기에 따라 반복적으로 나타났다. 이러한 결과는 수위하강시 물골의 형상에 따라 흐름이 원활하게 배제되어 고수부지에 유사퇴적 방지 효과가 있을 것으로 판단되며, 물골공법이 친환적인 육역화 관리기법으로 활용가능성이 있는 것으로 기대된다. 향후 보다 상세한 수리모형실험이 수행된다면, 물골 공법 설계 및 현장적용을 위한 기초자료를 확보 할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.551-555
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• 2010

수생 생태계에서 하천 어류 서식 환경을 보호하고 유지하기 위해서는 어류의 적절한 서식 공간 확보가 선행되어야 하며, 하천정비사업에 따른 준설 시 하상변동으로 및 유속 변화로 인하여 발생하는 다양한 영향을 충분히 검토해야 한다. 본 연구에서는 우선 교각의 설치와 합류부위치로 인해 발생하는 모의 영역 내의 2차원 흐름거동을 RMA-2 모형으로 분석하였다. 또한 어류의 미시서식처를 고려한 최적의 영역에 대한 면적을 산정하였다. 이를 위해서 2차원 물리 서식처 모의 모형인 River2D를 적용하여 가중가용면적-유량 관계 곡선의 도출을 통해서 최적유량 산정시 중요한 지표인 WUA (Weighted Usable Area)의 산정결과를 어종별, 지역별 그리고 정비사업 전후에 대한 비교하였다. 적용구간은 낙동강 살리기 사업의 25공구(칠곡2, 구미 1지구: 약 8.74 km) 전체를 대상으로 하며 그중에서도 지류 합류부인 경암천부근 (제1지역)과 교각부근(제2지역)에서의 분석을 실시하였다. 피라미에 대한 WUA 값 산정결과 하천정비후에 정량적인 개선 효과를 확인하였으나 안정적인 수심 및 유속분포 지역의 개선을 위한 설계검토가 필요하다 할 수 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권2호
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• pp.123-136
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• 1996

본 연구에서는 시 공간적으로 변화하는 밀도구조를 고려한 3차원 연직함수 전개모형을 제안한다. 정수압을 가정하며 열보존식과 상태방정식의 도입으로 밀도변화가 고려된다 수평방향으로의 변화는 유한 차분 격자상에서 계산되며 유속 및 수온의 연직구조는 선형보간함수를 사용하여 계산된다. 구성된 행렬방정식은 유사변환 개념을 도입하여 시간적분된다. 개발된 모델의 테스트를 위해 간단한 이상해역과 황해역에서 대기와 해양간의 열교환에 따른 수온구조 변동을 실험하였다. 이류효과는 열수송방정식에서만 고려하였으며 연직 와동점성계수와 와동확산계수는 시 공간적으로 일정한 값을 사용하였다. 이상해역에서의 수치실험결과 모델영역의 수심의 차이에 따른 열저장의 차이로 인해 수온의 수평적 구배가 발생하였다. 결과적으로 전향력을 고려하지 않을 경우에는 상층에서는 수심이 증가하는 방향으로 흐름이 발생하고 하층에는 반대방향의 흐름이 유도된 반면 전향력을 고려할 경우에는 수온차에 의한 압력구배력과 전향력이 균형을 이루면서 지형류가 뚜렷하게 나타났다. 황해역에서는 복잡한 흐름이 나타났지만 전체적으로는 지형류의 특성이 우세하게 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제22권4호
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• pp.243-253
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• 2006

해안지역의 해저 해빈모래가 다량 유실되면서 해안지역의 장기관리를 위해 침식구간에 대한 지속적인 모니터링 작업이 필요하다. 그러나 각 구청은 지형변화 분석작업 없이, 양빈작업에 급급하고 있어 장기효과가 나타나지 않고 있다. 그러므로 본 연구는 수심측량 및 GPS 측량을 통해 해저 해빈지대의 정확한 공간자료를 구축하고, RS GIS기법을 도입하여 지형변화를 정량 정성적으로 탐지 분석하였다. 연구 결과, 해운대 해저지형은 과도한 도시개발과 하천복개공사로 지난 25년간, 평균수심 0.40 m, 수표면적 11,028 $m^2$, 수중체적 2,207,884 $m^3$ 가량 침식되었다. 해빈지형은 지난 5년간, 평균고도 0.27 m, 총면적 6,501 $m^2$, 총체적 25,667 $m^3$ 가량 퇴적되었다. 이의 원인은 지오그리드의 설치로 해빈모래가 서측까지 도달하지 못하고, 계절영향으로 사료된다. 본 연구는 해저 해빈지형의 정확한 측량작업으로 해안 및 지형변화에 관한 모니터링 작업을 실시하여 연안침식 현황을 분석하고, 양빈작업 및 안전한 해양레저 활동, 해수욕장 관리에 필요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.349-356
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• 2013

본 연구에서는 만 또는 도서지역과 같이 지형적으로 차폐되어 외해로부터 직접적인 파랑전파가 어렵고 바람에 의해 발달된 파랑의 영향이 클 것으로 판단되는 지역에 사용되는 기존 만내설계파 모델의 문제점을 분석하고 개선방안을 검토하였다. 기존 만내설계파 모델은 바람을 고려할 수 있고 타 모델에 비해 복잡한 지형에도 비교적 간편하게 사용할 수 있는 장점을 지니는 반면 인근 대형 구조물 또는 지형에 의한 파랑의 회절 및 반사 등의 고려가 곤란하다. 기존모델의 단점을 극복하기 위해 회절 및 반사각, 수심변화 등의 고려가 가능한 개량된 만내설계파 모델을 현지에 적용하고 기존 모델과 비교 검토한 결과 구조물 주변에서 설계파고의 값에 신뢰성이 향상되는 것을 확인하였다. 따라서 개선된 만내설계파 모델은 차폐되어 있는 해역에서 항만 구조물 설계 시 기존의 방법에 비해 보다 고정도의 설계파를 산정하는 방법으로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.449-449
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• 2018

최근 국내 하천과 호수에서 수온상승 및 기후변화로 인한 녹조발생이 빈번하게 나타남에 따라 녹조발생원인과 예측에 대한 중요성이 빠르게 인식되어가고 있다. 이에 본 연구에서는 보 구간의 연직 수온분포를 분석하고, 측정된 수온분포와 유해 남조류 세포수를 바탕으로 수체안정화도와 남조류의 발생을 비교하였다. 낙동강수계의 8개보를 선정하여 2015년 1월부터 2016년 12월까지 주 1회, 수심 1m 간격으로 측정한 수온을 분석했으며, 유해 남조류 세포수는 환경부 조류경보제 및 수질예보제에서 측정한 자료를 사용하였다. 수온 모니터링 분석 결과 2015년과 2016년 모두 5월 이후 수온성층이 형성되었고, 8월에 비교적 강한 수온성층이 형성되는 것으로 나타났다. 특히 칠곡보와 강정고령보에서 상대적으로 뚜렷하게 나타났는데 이는 수심이 깊고 체류시간이 긴 지형적 특성에 의한 것으로 판단된다. 형성된 수온성층은 안정된 상태로 지속되지 않고 주로 강우 시에 상 하층간의 수온구배가 줄어들어 혼합되는 전도현상이 관찰되었다. 수체안정화도 산정 결과 역시 2015년, 2016년 모두 수온성층 결과와 비슷하게 5월에 수체안정화도가 급증하다 9월 이후에 크게 감소하는 경향을 보였으며, index별로 Schmidt stability, Bouyancy Frequency 항목에서 이러한 경향이 뚜렷하게 나타났다. 또한 5월 이후 수체안정화도가 증가하는 시기에 남조류 세포수의 현존량도 증가하는 것으로 관찰되어 남조류의 발생과 수체안정화도의 증가는 시기적으로 일치하는 것으로 나타났다. 수체안정화도와 남조류 세포수와의 상관성은 2016년이 높았으며 그중 강정고령보에서 상관계수가 Schmidt stability는 0.78, Bouyancy frequency는 0.65로 높은 상관성을 나타내었다. 하지만 2015년의 경우 9월 이후 수체안정화도와 수온이 감소하였지만 남조류 세포수는 증가하여 경향이 일치하지 않는 것으로 나타났는데, 이는 저수온성의 남조류가 우점했기 때문인 것으로 판단된다. 향후 조류 발생 및 예측 등을 효과적으로 재현하는데 있어 자료로 활용하기 위해서는 지속적인 수질 모니터링 및 기상인자 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.