• 제목/요약/키워드: 천수

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수정 천수방정식을 적용한 효율적인 2차원 도시침수 해석 모형 (An Efficient 2D Model with Modified Shallow Water Equations for Urban Flood Inundation)

  • 김병현;한건연
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.45-45
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    • 2015
  • 고전전인 천수방정식을 적용한 도시침수 해석모형에서 건물의 영향을 고려한 정확한 해석을 수행하기 위해서는 고해상도 격자가 요구되며 이는 계산시간의 증가가 야기된다. 고전 천수방정식을 적용한 도시침수해석 모형의 이러한 문제점을 극복하기 위해서 본 연구에서는 도시지역에 존재하는 건물 체적에 레이놀즈 이송이론을 적용한 수정 천수방정식을 제안하고, 제안 천수방정식을 이용한 효율적인 2차원 도시침수해석 모형을 개발하였다. 도시지역의 침수 모델링을 위해 고전 천수방정식은 건물을 고려하기 위해 고해상도 격자를 사용하는 것과 달리 수정 천수방정식은 건물의 영향을 매개변수화함으로서 저해상도 격자의 사용에도 고전 천수방정식과 유사한 정확도를 얻을수 있다. 건물의 영향을 매개변수화하기 위해서는 건물로 인한 저류와 흐름방향의 변화를 지배방정식이 고려할 수 있도록 수정하였다. 즉. 수정 천수 방정식은 고전 천수방정식을 기본으로 하여 건물의 저류영향을 고려하기 위해 각 계산격자에 적용되는 체적 매개변수와 건물의 흐름방향을 고려하기 위해 흐름방향과 직각방향에 위치한 선분(격자를 구성하고 있는 경계선)에 적용되는 면적 매개변수가 추가된다. 수정 천수방정식을 검증하기 위해 개발모형을 건물이 균일하게 위치한 실험하도와 비균일하게 위치한 실험하도에 적용하고 그 결과를 고전 천수방정식을 사용한 계산결과 및 계산시간과 비교함으로서 개발모형의 정확성과 효율성을 검증하였다.

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천수 흐름에 의한 포물면 지형의 잠김과 드러남에 대한 수치모의 (Numerical Simulation for Shallow-water Flow with Wetting and Drying over Paraboloidal Topography)

  • 황승용
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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    • pp.322-322
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    • 2017
  • 천수 흐름에 대한 수치해석에서 매우 작은 수심의 발생은 해가 불안정해지는 주요 원인 중 하나이며, 경사면이 잠기고 드러나는 그 전선에서 그 현상은 더욱 두드러질 수 있다. 특히, 지배 방정식이 보존형으로 기술되는 경우, 흐름률이나 생성항의 계산에서 수심에 의한 나눗셈이 불가피하므로 보존변수를 정확하게 계산하는 것이 해의 안정성을 도모하기 위한 관건이 된다. 이러한 기대에 부응할 수 있는 수치해법으로 흐름률을 정확한 계산할 수 있는 Riemann 해법을 들 수 있다. 또한, 생성항을 정확하게 계산할 수 있도록 계산 격자를 적절하게 구성하고 그 격자가 완전히 잠기지 않을 경우에 대해 물리적으로 타당하게 처리할 필요가 있다. 이 연구에서는 흐름률의 계산에 근사 Riemann 해법을 적용하여 포물면 지형을 지나는 천수 흐름에 대해 모의하였다. 1981년에 W. C. Thacker는 회전 포물면 위의 천수 문제에 대해 천수방정식의 정확해를 처음으로 유도하였다. 이 문제는 지형의 잠김과 드러남이 다수의 계산 격자에서 지속적으로 이루어지기 때문에 천수흐름의 수치 모의에서 극도로 혹독한 조건의 시험으로 알려져 있다. 회전 포물면 위의 천수 문제에 대해 근사 Riemann 해법에 따른 자료의 재구축 방법, 잠김과 드러남의 처리 등에 대해 검토하였다.

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MLP 기법을 이용한 천수흐름 수치모의 (Appling Multi-dimensional Limiting Process (MLP) to shallow water flow simulation)

  • 안현욱;유순영
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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    • pp.537-537
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    • 2012
  • 천수방정식의 수치모형은 하천의 유량예측, 홍수범람해석, 해일 모의 등에 널리 사용되고 있고, 그 결과는 수자원 관리, 재난 대책 등 정책적인 의사결정에 있어 유용한 자료로 활용되고 있다. 이처럼 천수방정식의 수치모형은 연구목적뿐만 아니라 실생활에 있어서도 큰 영향을 미치고 있으며, 이에 보다 정확하고 효율적인 수치모형의 구축이 수리/수자원/방재분야에서 중요한 영역이 되고 있다. 본 연구는 정확하고 안정적인 수치모의를 위해 천수방정식의 수치모형에 MLP(Multi dimensional Limiting Process)기법을 적용한 후 다차원 모의 시 MLP의 수치 진동 제어 성능을 검증하고자 하였다. MLP기법은 다차원에서 수치진동을 억제할 수 있도록 개발된 기법으로, 기존 TVD 제어자(limiter)과 MLP의 차이점은 기존 제어자들이 흐름이 발생하는 셀 경계면에서 재구성된 값이 Maximum Principle을 만족시키도록 제어자를 유도하는데 반해, MLP는 셀 절점에서 Maximum Principle을 만족시키도록 제어자를 유도한다는데 있다. MLP기법은 압축성 유체를 표현하는 2, 3차원 오일러 방정식에 적용되어 기존의 제어자들에 비해 안정적이며 정확한 수치모의를 가능하게 하는 것이 검증되었다. 하지만 천수방정식에 적용된 예는 없으며, 이에 본 연구는 천수방정식에 MLP를 적용하고 천수방정식 수치모형 검증에 주로 사용되는 수치모의를 통해 MLP의 수치 진동 제어 성능을 검증하였다. 모의 결과, MLP는 2차원 천수방정식에 있어서도 기존의 제어자들과 비교하여 수치진동을 보다 잘 제어하는 것으로 판단된다. MLP의 사용으로 인해 불연속면 근처에서 정확도가 향상되었고 수치진동이 발생하지 않아 보다 안정적인 모의가 가능하였다.

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비등방 다공성 2차원 천수모형을 적용한 도시홍수 모델링 (Urban Flood Modeling with Anisotropic Porous Shallow Water Model)

  • 김병현;김현일;한건연
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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    • pp.414-414
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    • 2020
  • 고전 천수방정식을 적용한 2차원 도시홍수 모델링에서는 지형의 정확한 반영을 위해 고해상도 격자가 요구되며 이는 많은 계산시간과 노력을 필요로 한다. 최근에는 다공성 천수방정식을 적용한 도시홍수해석으로 많은 계산 노력이 요구되는 도시홍수모델링의 한계를 극복한 연구가 많이 이루어지지고 있다. 이러한 연구는 도시 홍수에서 흐름이 공간적으로 변화할 때 불균일 공극이 존재하므로 격자의 크기를 다르게 하여 이러한 불균일성을 해결하고자 하는 등방성 천수모형의 적용에서 시작되었다. 하지만, 등방성 공극을 고려한 도시홍수 해석모형은 대표요소체적(REV)보다 더 큰 격자의 적용을 해야 하는 제한성을 가진다. 반면, 비등방성 공극은 대표요소체적의 적용이 필요하지 않아 불균일 공극의 크기에 관계없이 이론상으로는 동일한 해상도의 격자가 사용가능하긴 하지만, 실제 도시홍수 해석에서 중요하면서도 도전적인 연구이다. 본 연구에서는 도시홍수의 효율적 계산을 위해 비등방성 공극을 고려한 적분형 다공성 천수방정식을 기반으로 하는 2차원 도시홍수 해석모형을 개발하였다. 모형의 개발을 위해, 적용 격자내에서 도시지역의 건물이 차지하는 길이 및 면적을 산정하고 그 값을 2차원 천수방정식에 적용 가능하도록 체적공극(𝜙j)와 면적공극(𝜓k)을 2차원 고전 천수방정식에 추가하였다. 개발모형은 고전 천수방정식, 등방성 공극 고려(미분형 다공성) 천수방정식 및 비등방성 공극 고려(적분형 다공성) 천수방정식의 적용이 가능하여, 각 모형에 적합한 2차원 격자 생성, 각 모형의 매개변수를 보정 그리고 정확성, 효율성, 적용성이 비교 가능하다. 각 모형의 정확성과 효율성 비교를 위해 3가지의 오차 비교 (구조적 오차, 격자크기 오차, 공극 모형 오차), 계산시간 비교, 공간 변동성 검증을 위한 수심 종단형상 비교하였다.

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제주도 조간대 내 용천수에서의 조석의 영향에 관한 연구

  • 김태희;김구영;전철민;문덕철
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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    • pp.82-86
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    • 2006
  • 조간대내 위치한 용천수에 해양의 조석이 미치는 영향을 검토하기 위하여 제주도 북제주군 조천읍 내 4개의 용천수에 대해 장 단기 모니터링 및 현장 관측 조사를 수행하였다. 이는 만조 시 해수가 용천수의 유출구를 통해 역류하거나, 혹은 다른 경로를 통해 어느정도의 영향을 받는지를 검토하기 위한 것이었다. 조사 결과 용천수의 유출은 조석에 영향을 받고 있으나 - 용천수의 유출량은 해양의 조석에 따른 수위변화에 반비례 관계 (신흥큰물 제외) - 용천수로의 역류를 통한 영향은 없는 것으로 확인되었다. 다만, 이러한 영향에 대해 정량적인 규명을 위해서는 추가적인 엄밀한 조사가 요구된다.

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한라산 지역 용천수의 수리지화학적 특성 (Hydrogeochemical Characteristics of Spring Water in Halla Mountain Region, Cheju Island)

  • 윤정수;박상운
    • 한국지구과학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.81-92
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    • 2000
  • 본 연구는 한라산 지역에 분포하는 대표적인 9개 용천수에 대한 고도별 수질특성과 그 진화과정을 연구하였다. 조사 지역 9개 용천수의 수질분석결과 관음사용천수는 수소이온 농도에서 비정상적인 수질특성을 보였다. 해발고도 1000m 이하에 위치하는 영실, 남국선원, 성판악, 어리목 및 관음사용천수에서는 염소이온, 황산이온, 질산성질소 및 나트륨이온 함량이 높아 주변 육상오염원들에 의해 오염이 진행 중인 용천수로 분류된다. 중탄산이온, 황산이온 및 수소이온 농도는 강수량이 많았을 때 그 농도가 증가하였으며, 염소이온, 칼슘이온 및 질산성질소 농도는 강수량이 많았을 때 그 농도가 감소하였고, 마그네슘이온, 나트륨이온 및 전기비전도도 농도는 강수량의 영향이 미미하였다. 한라산 용천수는 백록담 담수와 윗세오름용천수를 제외한 전 용천수가 나트륨 또는 칼륨형(sodium or potassium type)과 중탄산형(bicarbonate type)의 용천수군으로 구분된다.

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천수사(天壽寺)와 <대인(待人)> 화운시 연구 (A Study on the Cheonsu-Temple天壽寺 and the echo verse poems to 'Waiting'待人)

  • 안순태
    • 고전문학과교육
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    • 제33호
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    • pp.121-152
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    • 2016
  • 천수사(天壽寺)는 고려조에 개성(開城) 동쪽에 있었던 사찰로 왕조 교체기에 폐사(廢寺)되었다. 천수사가 있던 자리는 교통의 요충지였기 때문에 영송(迎送)하는 사람들이 많아 조선 초 그 터에 역원(驛院) 천수원(天壽院)이 설치되었다. 이후 1476년 개성부 유수 이예(李芮)가 천수원 곁에 천수정(天水亭)을 건립하면서 천수사의 자취를 이었다. 조선 전기까지 오가는 사람들로 번화하던 천수원과 천수정은 17세기경에 사라지고, 이후 그곳은 황량한 들판으로 변했다. 고려 말에 여러 시인들이 천수사에 들러 시를 남겼거니와, 그 가운데 특히 최사립(崔斯立)의 <대인(待人)>이 인구에 회자되었다. 조선조에도 천수사에서 지어진 시들이 많았는데 대부분 최사립의 <대인(待人)>에 화운한 것들이었다. 천수사는 왕조 교체기에 사라졌지만 19세기까지도 그 이름이 전할 수 있었던 것은 최사립의 시 덕분이었다. 이 시는 벗을 기다리는 이의 설렘과 초조함, 실망감 등 기다림이 내포할 수 있는 다양한 심경을 회화적이면서도 역동적으로 그려 후세에 '말로 표현하기 어려운 것을 표현하였다'는 등의 절찬을 받기도 했다. <대인(待人)>에 화운한 시들은 스무 편이 넘는다. 이 화운시들은 대체로 시기별로 조금씩 다른 양상을 보이는데 조선 초에는 정영위(丁令威)의 요동학(遼東鶴) 고사를 차용한 화운시들이 자주 눈에 띈다. 선술(仙術)을 닦아 학으로 화(化)해 천년 만에 고향에 돌아온 정영위가 읊조린 시변(時變)의 무상함을 옮겨와, 천수사의 풍경은 전조(前朝)와 다름이 없는데 그 풍경을 구성하는 사람들이 바뀌었음을 읊은 것이다. 이후 중종(中宗)이 이곳에 행차하면서 중종을 비롯한 여러 신하들이 일련의 차운시를 지었는데 이 시들은 대체로 왕조의 흥망을 심상(尋常)한 것으로 읊고 있다. 이는 어제시와 응제시의 특성을 그대로 보여주는 것이다. 17세기에 천수원과 천수정이 사라지면서 이곳은 인적 드문 황량한 곳으로 변했다. 그러한 광경을 목도하고 쓴 화운시에는 쓸쓸한 정조가 깃들어 있음을 살폈다. 화운시는 원운(原韻)을 염두에 두고 지은 시로, 형식은 물론 의경(意境)까지 따르는 것이 일반적이다. 그런데 <대인(待人)> 화운시들은 화운시 일반과는 구별되는 특징이 보인다. <대인(待人)>이 이루어진 공간이 '천수사'이고 <대인>에 대한 화운한 시인들은 원운과 특정 공간(천수사)을 모두 염두에 두고 시를 제작해야 했다. 그 결과 형식과 의경 모두 원운을 따른 시작이 산생되기도 하였고 형식은 원운을 따르되 의경은 원운과 달라진 것도 나타나게 되었다.

비선형 천수와 쇄파를 고려한 수정완경사방정식의 타원형 수치모형 (Elliptic Numerical Wave Model Solving Modified Mild Slope Equation with Nonlinear Shoaling and Wave Breaking)

  • 윤종태
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제21권1호
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    • pp.39-44
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    • 2009
  • 쇄파대 파랑모의의 정확도를 높이기위해 타원형 완경사방정식에 Shuto의 경험식에 근거한 비선형 천수효과를 도입하였고 쇄파구조를 추가하였다. 천수 실험을 통해 상대수심과 심해 파형경사에 따른 천수계수의 변화를 확인한 결과 Shuto의 비선형 천수식과 잘 일치하였다. 쇄파실험에서 비선형 천수효과로 인해 선형모형에 비해 상승된 파고 분포를 확인할 수 있었고 실험치와 잘 일치하였다. 쇄파구조는 1/10 경사지형에서는 실험치와 잘 일치하였지만 1/20 경사지형에서는 과도한 에너지 감쇄를 보여주었다.

열화상카메라와 현장조사를 이용한 제주 주변 해역의 해저 용천수 분포 지역 추정 연구 (A Study on Estimation of Submarine Groundwater Discharge Distribution area using IR camera and Field survey around Jeju island)

  • 박재문;김대현;양성기;윤홍주
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제10권8호
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    • pp.861-866
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    • 2015
  • 본 논문은 원격탐사 기법을 활용하여 제주도 주변 해역에서 발생하는 해저 용천수 분포 지역을 탐지하는 것이다. 연구지역인 김녕항을 대상으로 열화상카메라를 탑재한 무인비행선을 이용하여 해수면 온도 분포를 파악한 후, 해저 용천수 발생 온도 분포 범위와 비교하여 용천수 발생 위치를 탐지하였다. 일반적으로 해저 용천수의 온도 범위는 지하수 온도와 비슷하여 약 $15{\sim}17^{\circ}C$ 사이에 분포하고 있다. 열화상카메라로 감지된 김녕항의 해수면 온도 분포를 파악한 결과 연구 대상지역의 남서쪽 지역이 해저 용천수 발생 지역으로 탐지하였다.

KVLCC2의 천수역에서의 자세변화에 대한 실험적 연구

  • 윤근항;여동진;박병재
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2013년도 추계학술대회
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    • pp.85-87
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    • 2013
  • 깊이가 제한된 천수역을 운항하는 선박의 경우, 선저면의 동유체력변화로 인해 선박의 흘수가 증가하는 스쿼트 현상이 나타난다. 본 연구에서는 KVLCC2선형을 대상으로 H/T(Depth/Draft) = 2.0, 1.5, 1.2의 천수조건에서 모형선의 속도변화, 프로펠러 유무에 따른 모형선박의 상하동요, 종동요 자세변화를 계측하였다. 또한 계측된 모형선의 상하동요변화는 Tuck/Huuska, Barrass 2, Eryuzlu 등의 경험식에 따른 결과와 비교하여 그 유효성을 검증하였다.

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