• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.126-126
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• 2023

최근 대한민국에서는 기후변화로 전국 각지에서 돌발성 호우와 태풍의 강도 및 발생빈도가 높아지고 있다. 이에 따라 주요 국가시설이 위치한 해안 도시의 2차원 3차원 모형을 통해 극한 조건하 침수 분석을 수행하였다. 먼저 해양수산부 "2019년 전국 심해설계파 보고서"를 기반으로 극치분포 중 Weibull 분포를 이용하여 극한 조건, 1,000년부터 1,000,000년 빈도의 재현기간의 파도 높이와 풍속을 계산하였다. 계산 결과를 SWAN(Simulating WAves Nearshore)의 입력값으로 해상에서 100m 간격의 파고 높이를 계산하였다. 이때 100m 간격으로는 방파제 지형을 정확히 해석하지 못하였기에, 상세파고 계산을 위한 Nesting 기법을 이용하여 20m 간격의 파고 결과를 도출하였고, 해안 도시 인근 해상에서 10.916m의 파고를 예측하였다. 또한, 예측된 파고를 이용해 EurOtop(2018) 매뉴얼의 경험식을 기반으로 연구 유역으로 유입되는 월류량 계산에 사용하였다. 결과로 16방위 중 SSE 방향, 1,000,000년 빈도 재현기간 조건에서 0.0306cms/m의 월파량을 예측했다. 예측된 자료를 바탕으로 2차원 침수해석은 FLO-2D 모형, 3차원 침수해석은 FLOW-3D 모형을 이용하였다. 2차원 침수해석 결과 주요 지점에서 0.18~0.33m의 침수가 예상되었고 3차원 침수해석 결과 동일한 지점에서 0.240~0.333m의 침수가 예상되었다. 모의 결과 2차원과 3차원 모형 간 침수 예측 결과가 0.3cm에서 6.1cm의 차이를 나타내어 모형 구축이 합리적으로 이뤄졌다고 판단하였으며 연구 유역에서는 침수가 예상된다는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 기후변화에 따른 해안에 위치한 주요 도시지역과 국가 주요 시설물에 대한 침수해석을 실시하였고 분석결과를 생명과 재산을 보호하기 위한 대피계획 등 재난예방대책 수립에 활용할 수 있음으로 예상된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.57-65
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• 2005

지오텍스타일은 지난 30여년 동안 모래주머니, 훼브릭 폼, 게비언 등 다양한 형태의 컨데이너(구속체)로 활용되어져 왔다. 다양한 크기의 지오텍스타일 컨데이너(구속체)는 주로 수러학적 제어구조물로 홍수재해 방지 및 복구 구조물로 적용되었으며, 최근 지오텍스타일의 직조기술, 채움기술 등의 발달과 함께 해안침식방지구조물, 방파제, 제방 등 친환경적이며 신개념의 해안구조물로 적용이 확대되고 있다 본 연구에서는 지오텍스타일 튜브 구조물이 해안구조물로 설치될 경우에 대한 수리모형시험을 통하여 튜브구조물의 수리동역학적 특성(안정성, 파랑제어 및 전달특성)에 대하여 실험적 연구를 수행하였으며, 특히 구조물 단면의 확대와 심해에 설치될 경우를 고려한 다단식 튜브구조물에 대하여 수리모형시험을 실시하였다. 수리모형시험 조건은 해안설치 조건를 고려하여 설치조건과 파랑조건을 요소화하였다. 설치조건은 파랑에 대하여 직각방향과 경사방향으로 설치될 경우를 고려하였으며, 파랑조건은 유의파고 변화를 3.0m~6.0m까지 실험을 실시하였다. 본 연구진의 선행연구결과와 비교할 떼, 다단식 튜브구조물이 단일튜브보다 더 안정적이며, 천단고가 없는 경우가 천단고가 0.5H인 경우에 비하여 더 안정적인 것으로 도출되었다. 또한, 파랑 전행에 대하여 경사로 설치된 경우가 천단고 유무에 관계없이 파랑감쇄능력이 우수한 것으로 나타났다.

• 한국항해항만학회지
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• 제28권5호
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• pp.421-428
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• 2004

복잡한 수심을 가진 연안해역에서 파랑의 천수효과, 굴절, 회절, 부분반사, 해저마찰, 쇄파의 영향까지를 고러한 파랑모델의 도입은 대부분의 해안공학 설계나 방재 문제에 매우 중요한 요소이다. 파랑이 심해역에서 수심이 말은 친해역으로 이동함에 따라. 파랑의 기본적 특성이 변하며, 파에너지는 천해역과 섬, 해안 보호 구조물, 불규칙한 연안 경계와 다른 지리적 특징에 의하여 파봉선을 따라 재분산된다. 또한, 쇄파가 발생하는 쇄파대에서나, 해안선 및 구조물의 경계에서 반사된 까가 그 입사파와 상호 작용을 하는 영역을 통과하면서 격한 변화를 일으킨다. 완경사방정식 파랑모델의 현장 적용은 지금까지 여러 모델이 다루지 못한 파창변환과정을 이해하는데 도움을 줄 것이다. 본 연구에서는 영일만 신항만의 건설이 이루어질 영일만 내의 넓은 수역에 대해 파랑의 변환과정을 보다 합리적으로 해석하기 위해 확장완경사방정식 파람모델을 구성하고, 신항건설 전,후의 해면변동과 신항만 개발에 따른 포항 구항해역 및 포항 신항해역 등 인접해역에서의 정온도 변화를 비교 분석하는 것을 골자로 하고 있다. 이러한 시도가 광역항만권 개발에서 쉽게 누락시킬 수 있는 기존항만에 대한 파생적 영향을 반드시 분석하도록 하는 계기가 될 것으로 본다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.44-52
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• 2016

항주파 파봉의 위치를 예측하는 Kelvin(1887)의 이론해는 심해에서만 적용 가능한 한계가 있다. 최대파향각을 예측하는 Havelock(1907)의 이론해는 모든 수심에서 적용 가능하지만 파향각에 따라 다르게 나타나는 파봉의 위치를 예측하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서 항주파의 분산관계식을 온전하게 이용하여 모든 수심에 적용 가능한 항주파 파봉식을 개발하고, 이 식을 이용하여 항주파의 최대파향각을 예측하였다. FLOW-3D를 이용하여 Johnson(1958)의 수리모형실험을 수치적으로 재현한 후 본 연구에서 제안하는 최대파향각의 이론해가 모든 수심에서 수치해, 수리실험결과와 유사함을 확인하였다. 여러 조건에서 항주파를 수치적으로 재현한 후 파봉선 간의 거리를 측정하여 이론해와 비교하였다. 그 결과 선박의 속도가 ${\sqrt{gh}}$보다 작은 경우 이론해와 유사하였다. 선박의 속도가 ${\sqrt{gh}}$보다 큰 경우 첫 번째 항주파의 거리를 결정하는 상수 $C_1$은 0에 가까운 값이었고 첫 번째 항주파를 제외한 경우 이론해와 유사하였다.

• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권2호
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• pp.205-218
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• 2013

Boussinesq 모형인 FUNWAVE를 사용한 수치모의 결과를 바탕으로, 파고, 주기, 파향 및 조위와 같은 파랑특성 변수에 따라 해운대 이안류의 발생가능 정도를 추정하였다. 2011년 6월 12일에 발생한 이안류를 수치모의하여 이안류 발생 가능정도를 확인함으로써 정량화 기법을 제시한다. 이 이안류 발생정도의 정량화 기법은 다음의 절차를 따른다. 첫째로, 광범위하게 파고, 주기, 파향, 조위를 변화시키며 불규칙파를 해운대 수심지형에 적용하여 해운대 연안흐름을 수치모의 하였다. 둘째로, 이 수치모의 결과로부터 연안의 직각방향(cross shore direction)의 2주기 시간평균된 유속성분을 추출하고, 연안영역에 대하여 이 유속값의 심해방향 최대값을 그 영역의 '이안류 유속'으로 정의하였다. 셋째로, 전체 수치모의 시간에 대한 '이안류 유속' 시계열이 임의의 위험유속을 초과한 시간의 비를 위험 이안류 발생 가능 정도로 정의하여 정량화하였다. 추정된 이안류 발생정도에 따른 분석으로부터, 파고가 클수록, 주기가 길수록, 조위가 낮을수록 이안류가 더 잘 발생하는 것으로 나타났으며, 파향은 남동쪽보다 남서쪽 파향에서 조금 더 이안류가 잘 발생하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.21-30
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• 1985

Tension Leg Platform (TLP)이란 평행위치로부터 일정 범위내에서 움직임으로 인하여 외 력의 효과를 완화시키는 compliant 구조물인 동시에, 기인장력을 받고 있는 연직 anchor cable 이 있으므로 부력이 자중을 초과하게 되는 안정한 platform 이다. 일반적으로 부체는 해상조건이 험할수록, 그리고 수심이 깊어질수록 동요가 심해지는데 TLP는 기인장 cable로 인하여 심해에서도 비교적 동요가 작아서 최근 대수심구조물의 총아로 각광받고 있다. 일찌기 Paulling 등이 TLP 거동의 예측을 위하여 수정된 Morison 방정식을 사용하는 선형동유체력합성방법을 발표하였다. 그러나 만일 TLP의 각 부재가 Morison 방정식의 가정이 성립할 수 없을 정도로 크다면 새로운 해석이 필요하다 하겠다. 일본의 Tanaka는 이런 경우에 McCamy-Fuchs 이론의 결과치를 이용하였으나, 완전한 해석이라기 보다는 일종의 간편법이라 하겠다. 본고에서는 큰 배수용적을 가진 연직부체가 있고, 이론적 해석의 결과를 검토해 볼 수 있는 수리모형 실험 결과가 있는 Deep Oil Technology (DOT) 회사의 TLP를 대상으로 하였다. 이 TLP는 부력을 전담하고 있는 연직축대칭 원통과 이들을 연결하고 있는 세부재로 이루어져 있어 축대칭부분에는 축대칭 Green 함수를 사용하여 동유체력을 구하고 세부재는 종래의 수정된 Morison 방정식의 항력항을 선형화하여 동유체력을 구하였다. 그리하여 부재의 각 미소부분에서 구한 힘들을 TLP의 중심에 원점을 둔 좌표계로 옮겨 동적응답을 구한 것이다. 본 해석에서 부재 상호간의 작용은 무시하였으며 단지 부재간의 거리효과만 고려하였다. 따라서 사용된 좌표계는 전체 (Global) 좌표계, 지점 (Local) 좌표계 및 파랑 (Wave) 좌표계 등이었고 각 좌표계간의 변환식이 필요하였다. 전체적인 해석정도는 선형이론으므로 케이블의 강성도 역시 선형적으로 구하였으며, 앞서 언급했다시피 Morison 방정식의 비선형항인 항력항은 Fourier 해석으로 선형화 하였다. 이러한 Fourier 해석은 잘 알려져 있는 Lorentz 원리와 같다고 볼 수 있다. 세부재의 경우 접선력은 무시하였고 수입자의 운동에 의한 부채에 대한 수직력만 고려하였다. 여기서 파랑좌표계에서 지점좌표계로의 좌표변환이 주의를 요하고 있다. 이제 이렇게 구한 각 힘들을 전체좌표 계에서 6개의 자유도별로 운동방정식에 대입하면 각 자유도별 동적응답이 구하여지는 것이다. DOT TLP의 Surge mode에 대한 동적응답을 실험치와 비교하여 본 결과, 세부재에 대한 고려를 뺄 수 없음을 알 수 있었다. 이는 연직축대칭 부체의 크기가 그리 크지 않으므로 인한 것이며, TLP의 원형의 경우에는 보다 더 관성력이 지배적일 것으로 사료된다.