• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.40-41
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• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 세계적으로 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 이에 비해 먼 거리를 전파한다. 그러므로 동해에서 발생한 지진해일의 전파에 대한 해석을 수행할 때 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 따라서 지배방정식으로 분산 효과가 충분히 고려된 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항에 분산 보정계수를 이용하여 선형 Boussinesq 방정식의 물리적 분산항과 같은 형태로 나타나도록 유도하여 수치모의를 수행하였다. 그러나 기존에 사용한 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 통하여 유도된 것으로, 수심에 변화가 있는 실제 지형을 통과하는 지진해일에 대한 수치모의를 수행한 결과의 정확도에 문제가 생길 수 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 발생할 수 있는 수심 변화에 따른 오류를 개선하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정을 이용하여 지배방정식을 유도하였으며, 이로 인해 발생하는 수심 변화가 고려된 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 그리고 적용성을 높이기 위하여 수치모의 기법의 제한을 최소화하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서 제안한 수정 기법이 수심이 변화하는 지형을 전파하는 지진해일 수치모의 과정에서 경사에 대한 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용한 가상 지진해일을 원형 천퇴 지형에 통과시켰다. 본 연구에서 사용한 지형을 통과하는 Gaussian hump에 대한 해석해를 구하는 방법이 존재하지 않으므로, Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 사용하여 동일한 조건 하에서 수치모의를 수행하였다. 비교 결과를 통하여 본 연구에서 제안한 기법의 정확도 향상을 확인하게 되면, 실제 지형을 통과하는 지진해일의 수치모의에 대한 활용성을 높일 수 있을 것이다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.33 no.4
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• pp.160-167
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• 2021

Seabed deformation due to the fault failure have both a spatial variation and temporal history. When the faulting process initiates at a certain point beneath seabed, the failure spreads out to neighboring points, resulting in temporal changes of deformation. In particular, such a process induces tsunami waves from the vertical motion of seabed. The uprising speed of seabed affects the formation of initial surface profile, eventually altering the arrival time and runup of tsunamis at the coast. In this work, we developed a numerical model that can simulate the generation and propagation of tsunami waves by considering the horizontal and vertical changes of seabed in an active and dynamic manner. For the verification of the model, it was applied to the 2011 Tohoku-oki earthquake in Japan and the results confirmed that the accuracy was improved compared to the existing passive and static model.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.7 no.1
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• pp.41-55
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• 2003

A dynamically-interfaced multi-grid finite difference model for simulation of tsunamis in the East Sea(Choi et al.) was established and further applied to produce detailed feature of coastal inundations along the whole eastern coast of Korea. The computational domain is composed of several sub-regions with different grid sizes connected in parallel of inclined directions with 16 innermost nested models. The innermost sub-region represents the coastal alignment reasonably well and has a grid size of about 30 meters. Numerical simulations have been performed in the framework of shallow-water equations(linear, as well as nonlinear) over the plane or spherical coordinate system, depending on the dimensions of the sub-region. Results of simulations show the general agreements with the observed data of run-up height for both tsunamis. The evolution of the distribution function of tsunami heights is studied numerically and it is shown that it tends to the log-normal curve for long distance from the source.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.58-58
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• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 파장에 비해 먼거리를 전파한다. 따라서 지진해일이 전파할 시 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 그러므로 동해에서 발생하는 지진해일을 수치모의 할 때는 분산효과가 충분히 고려될 수 있는 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 그러나 이를 직접 풀 경우에는 상당히 많은 시간이 소비되며 효율적이지 못하다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항을 선형 Boussinesq 방정식의 분산항과 같은 형태를 가질 수 있도록 분산보정계수를 사용하여 수치모의를 수행하였다. 하지만 이때 사용된 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 이용하여 유도된 것이므로, 실제 경사가 있는 지형을 통과할 때의 수치모의 결과는 정확하다고 할 수 없다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정으로 새로운 지배방정식을 유도하였으며, 수심변화로 인해 새로 발생하는 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 또한 수심이 변화는 지형을 통과하는 지진해일의 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용하여 가상 지진해일을 원형 천퇴지형에 통과시키는 수치모의를 수행하였다. 결과의 비교를 위한 정확해가 없으므로, 비선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 이용하여 동일한 조건으로 수치모의를 수행하였다. 수치모의 시 중심선에 4개의 가상 gage를 설치하였으며, 이를 통해 각각의 수치모의 실험에 대한 자유수면 변위를 관찰하여 비교하였다. 수치모의 결과에 대한 비교를 통하여 기존의 분산보정기법에 비해 본 연구에서 제안한 새로운 수치기법이 분산효과를 비교적 잘 반영하는 것으로 나타났으며, 비교적으로 실제 지형에 적용하였을 때 정확도 향상의 가능성이 높다고 판단하였다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.8 no.4
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• pp.145-152
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• 2008

The initial wave lengths of tsunamis can be several tens to hundreds kilometers. Thus, the importance of the frequency dispersive effects in proportion to variation of the wave length, and should be properly considered in numerical simulation of tsunami propagation for a better accuracy. Recently, a practical dispersion-correction scheme has been developed by adding dispersion-correction terms(Cho et al., 2007). The new model employing the numerical technique has been verified by comparing numerical results with available analytic solutions, however, the new model has not yet been applied on a real topography. In this study, the new model is applied on a real topography and its applicability is examined. To study the applicability of the new model, two historical tsunami events are simulated for Sokcho, Mukho and Pohang harbors, with the tide gage records. Numerical results, the arrival time and the maximum water level at the tidal stations, are compared with observed data at each harbor.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.14 no.2
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• pp.116-127
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• 2002

Most of finite difference numerical models for the simulation of tsunami propagation developed so for are based on the shallow-water equations which are frequently solved by the leap-frog scheme. If the grid size is properly selected, this numerical scheme gives a correct dispersion effect fur constant water depth. However, if the water depth changes, the dispersion effect of tsunamis can not be accurately considered at every grid point in the whole computational domain. In this study we improved the existing two-dimensional dispersion-correction finite difference numerical scheme. The present scheme satisfies the local dispersion relationships of tsunamis propagating over a slowly varying topography while using uniform grid size and time step. To verify the applicability of the improved numerical model, a tsunami due to 1983 East Sea central earthquake is simulated for Korean harbors with the tide gage records such as Sokcho, Mukho, Pohang and Ulsan in the East Sea. Numerical results of the 1983 tsunami are compared with the measured data and the accuracy of the present numerical model is evaluated.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.6 no.5
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• pp.1-17
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• 2002

Prognostic characteristics of hypothetical tsunamis in the East Sea are further discussed based on numerical simulations using linear long wave theory than the last paper(Choi et al). As for choice of source zones, we used 28 cases based on fault parameters of hypothetical earthquakes and 76 cases based on simple initial surface shapes of tsunamigenic earthquakes selected by the seismic gap theory. As a result, the wave heights along the whole coastline adjacent to the East See of tsunamis due to these hypothetical earthquake are presented. Analyses also lead us to conclude that the selection of geographical zones with low risk of tsunamis can be used as a tool for coastal disaster mitigation planning.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.255-255
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• 2015

지진해일은 주기가 긴 파랑으로 방파제나 방호구조물에 의한 에너지 감소가 작은 특성이 있다. 또한, 범람구역의 구조물 밀집도 및 지형적 요인에 따라 범람영역, 침수심, 파력 등이 상이하게 나타나므로 유체흐름의 입체적 변화양상을 고려하여야 한다. 본 수리모형실험은 임원항을 대상으로 구조물에 작용하는 지진해일의 파력특성을 3차원수리모형실험을 통해 검토하고, 파력산정계수(${\alpha}$)를 제시한다. 3차원 수리모형실험은 1983년 동해 중부 지진해일 발생 시 국내에서 가장 큰 피해를 입은 임원항을 대상으로 배후부지의 구조물과 인근 해안의 지형을 1/100으로 재현하여 실험에 임하였다. 입사파랑은 고립파(solitary wave)로 재현하였으며, 천수(shoaling)에 의한 파고변화를 측정하고 그에 따른 배후부지의 침수심, 구조물에 작용하는 파력을 측정하였다. 분석된 파력 산정계수(${\alpha}$)는 임원항 인근 해역 및 배후부지의 방재대책 수립을 위한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.2102-2104
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• 2007

본 연구에서는 수치모의을 통하여 최대범람구역을 설정하고, 지역주민들의 실제 피난상황을 모의하여 실제 지진해일이 발생했을 때 인명피해를 예측하는 기법을 개발하였다. 1983년 동해 중부 지진해일의 수치모형실험을 통하여 최대범람구역 및 범람시간을 설정하였고, 임원항 지역을 가상공간에서 재현하여 지역주민의 피난상황을 모의하였다. 최종 피난 지역은 3개로 설정하였으며, 각각 다른 지역을 설정하여 반복해서 실험하여 인명피해를 예측하고 수치모형실험 결과를 토대로 가장 적합한 피난 지역을 선택하였다. 인명 및 재산피해를 최소화하는 방재대책을 수립하는데 본 연구의 결과를 활용할 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.4 s.129
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• pp.443-452
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• 2002

The propagation of the 1983 Central East Sea Tsunami recorded as the most devastating tsunami during last decades across the East Sea is numerically simulated in this study h numerical model based on the shallow~water equations is employed. The physical dispersion is somewhat replaced by the numerical dispersion resulting from the leap-frog scheme. Traveling times of leading tsunamis are estimated and wane rays are calulated based on the Munk and Arthur(1952).