• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2002년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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• pp.287-293
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• 2002

조석을 수치모의하기 위해 North carolina 대학의 R.A. Luettich와 Notre Dame 대학의 J.J. Westerink가 개발한 ADvanced CIRCulation model for oceanic, coastal and estuarine waters(ADCIRC) 유한요소모형 (Luettich, et al., 1992)은 수심 적분된 2 차원 모형(2DDI)과 3차원 모형(3DL)으로 구성되어 있는데, 그 중 2차원 ADCIRC 유한요소모형은 천수방정식에서 연속방정식과 운동방정식을 합성하여 수면변위에 대해 하나의 식으로 표현한 파동방정식(wave equation)을 지배방정식으로 사용하고 있다. (중략)

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.57-57
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• 2011

지진해일은 진행속도가 빠르고 파장이 길며 파형의 변화 없이 먼 거리를 진행 할 수 있어 주변지역은 물론 멀리 떨어진 지역에도 심한 범람피해를 야기시킨다. 지진해일의 일반적인 특징으로 장파와 단파가 합성되어 있고 먼 거리를 전파할 경우 분산효과의 역할이 중요하게 된다. 특히 우리나라의 동해안에 영향을 주는 지진해일은 단주기파 성분이 강하고 파장에 비해 먼 거리를 전파하기에 분산을 고려하는 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하는 것이 바람직하다. 하지만 지금까지의 지진해일 전파모의를 위한 모형은 선형 Boussinesq 방정식의 복잡한 계산과 계산시간이 길다는 단점 때문에 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하고 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려해왔다. 지진해일 해석 시 일반적으로 사용되어 오던 기존의 leap-frog 유한차분 모형(Imamura et al., 1988; 조용식, 1996)은 지배방정식으로 선형 천수방정식을 사용하고 파의 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려하므로 정해진 시간 간격에 대해 수심에 따라 격자 간격을 적절히 선택해야 하는데 수심이 복잡하게 변하는 경우 격자간격 조정이 불가능하여 분산효과를 정도 높게 고려할 수 없다. 이 문제점을 해결하기 위하여 윤성범 등(2004)은 파동방정식의 인위적인 분산항을 이용하여 Boussinesq 방정식의 분산효과를 고려할 수 있는 능동적인 분산보정기법을 제안하였고 Cho et al.(2007)는 일정한 수심에서 수치적인 분산오차가 Boussinesq 방정식의 물리적인 분산항을 대체하도록 수심, 격자 간격 및 계산 시간 간격 사이의 관계식을 유도하고 Boussinesq 방정식의 분산항과 일치하는 수치분산을 이용하여 실용적인 분산보정기법을 개발하였다. 이에 Ahn(2010)은 현재 컴퓨터의 계산 능력이 향상되어 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 계산하는데 무리가 없다고 판단하여 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분한 모형을 개발하였다. 본 연구에서는 기존의 원해 지진해일 전파모의에 이용되어왔던 선형 천수방정식에 수치분산을 고려한 모형 대신 선형 Boussinesq 방정식의 유한차분 모형을 제안하였으며 기존의 선형 Boussinesq 방정식 모형의 격자와 수심간의 제약을 없애기 위해 차분 기법을 달리 한 2차 정확도의 유한차분 모형을 제안하였다. 검증을 위하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해(Carrier, 1991)와 비교하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제3권1호
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• pp.14-20
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• 1991

심해에서 발생한 다방향불규칙 파랑이 수심변화에 의해서 어떠한 형태로 변형할 것인가를 명확히 파악하는 것은 연안구조물의 설계, 연안침식대책 공법의 확립에 있어서 중요한 과제이다. 본 연구는 선형파동이론을 적용할 수 있는 수심영역을 대상으로 에너지 평행방정식에 의해 방향 스펙트럼을 천수변형시킴으로써 얻어지는 제원을 입력조건으로서 파고, 주기, 파향의 결합확률분포를 수치적으로 구했고, 추정된 결합확률분포로부터 에너지 평형방정식의 천수변형예측에 대한 적용성을 수치적으로 검토했다. 또한 수심이 다른 2지점의 3성분 행렬배치에 의해 동시 측정되어진 방향 스펙트럼을 입력조건으로서, 천해역에 있어서의 방향 스펙트럼의 천수변형예측에 대한 에너지 평형방정식의 적용성 및 문제점에 대해서 검토한 것이다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-8
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• 2005

지진해일을 수치모의할 때 임의로 구성된 유한요소망과 양해법을 사용하면서도 Boussinesq 방정식과 같은 정도의 물리적 분산효과를 고려할 수 있는 능동적인 분산보정 2차원 유한요소모형을 개발하였다. 새로운 기법을 이용하여 계산한 수치해와 파의 분산효과를 고려한 해석해의 비교를 통해 본 연구에서 개발한 분산보정기법의 타당성을 입증하였다. 그 결과 개발된 수치모형이 상당히 정확함을 보였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권5호
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• pp.484-491
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• 2007

규칙파와 수면아래 잠긴 수평판 사이의 비선형 상호작용을 규명하기 위하여 수치파동수조를 이용하여 수치 실험을 수행하였다. 수치모델로 비선형 포텐셜 이론을 근거로 한 고차 경계요소법과 Navier Stokes 방정식과 엄밀한 자유표면 경계조건식을 푸는 CADMAS-SURF을 사용하였다. 두 모델 모두 수평판 위의 천수역에서 발생하는 고차 조화항들을 예측할 수 있으며 점성효과를 포함하는 CADMAS-SURF는 수평판 양단에서 발생하는 와류와 박리에 의한 고차 조화항의 발생을 재현할 수 있다. 수평판의 잠긴 깊이와 길이 변화에 따른 반사율과 투과율을 Patarapanich and Cheong(1989)의 모형실험결과와 비교하였고 서로 잘 일치함을 확인하였다. 수평판의 길이가 길어지고 잠긴 깊이가 얕아질수록 입사파의 에너지가 고차 조화항으로 더 많이 전이됨을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.355-365
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• 1994

쇄파대(碎波帶) 밖에서 return flow에 관한 해석적(解釋的) 모형(模型)을 제시(提示)하였다. Navier-Stokes 방정식(方程式)과 연속방정식(連續方程式)으로부터 기초방정식(基礎方程式)이 유도(誘導)되었으며, 기초방정식(基礎方程式)의 각 항(項)은 ordering 해석방법(解釋方法)으로 상대적(相對的)인 크기가 평가(評價)되었다. 이에 따라 미소항(微小項)인 난류법선응력항(亂流法線應力項), 연직방향(鉛直方向) 수립자속도(水粒子速度) 제곱항(項) 및 streaming velocity 항(項)이 무시(無視)될 수 있었다. return flow의 기동력(起動力)이 되는 파동성분(波動成分)의 각 항(項)은 선형파이론(線形波理論)을 천해파근사(淺海波近似)하여 산정(算定)하였으며, 특히 파고(波高)의 공간적(空間的) 변화율(變化率)은 천수계수(淺水係數)를 고려(考慮)하여 나타내었다. 그리고 와동점성계수(渦動粘性係數)의 연직분포(鉛直分布)는 기존(旣存)의 상수형(常數型), 선형함수형(線形函數型) 그리고 자연지수함수형(自然指數函數型)의 3가지 형태(形態)에 대하여 검토(檢討)하였으며, 해(解)의 정도(精度)에 민감(敏感)한 영향(影響)을 미치는 와동점성계수(渦動粘性係數)의 절대(絶對)값은 파곡점(波谷點)에서 유속(流速)이 zero라는 새로운 경계조건(境界條件)을 도입(導入)하여 일의적(一義的)으로 결정(決定)하였다. 2계(階) 미분방정식(微分方程式)으로 나타나는 기초방정식(基礎方程式)의 해(解)를 구하기 위하여 저면(底面)에서 경계조건(境界條件) 및 연속조건(連續條件)을 사용(使用)하였다. 여러 가지 수리실험자료(水理實驗資料)와 본(本) 모형(模型)의 해(解)를 비교(比較)한 결과(結果), 와동점성계수(渦動粘性係數)의 연직분포(鉛直分布)를 상수형(常數型) 혹은 자연지수함수형(自然指數函數型)으로 가정(假定)하였을 때 좋은 결과(結果)를 나타내었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.409-422
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• 2019

Beach cusp의 생성기작으로 기능하는 Synchronous Edge wave의 수리특성을 살펴보기 위한 3D 수치모의를 OpenFOAM 기반 tool box인 IHFOAM을 활용하여 수행하였다. 파랑모형은 RANS[Reynolds Averaged Navier-Stokes equation]와 연속방정식으로 구성하였으며, Synchronous Edge wave 형성에 필요한 연안방향으로 파고가 변조되는 short-crested waves는 동일한 주기와 파고를 지니는 두 개의 Cnoidal wave가 전면 해역에서 비스듬히 조우되도록 조파하여 재현하였다. 모의결과 파랑 집중단면에서의 유속이 파랑 분산단면보다 전체적으로 크게 모의되었다. 또한 파랑 집중단면의 경우 해안방향 흐름[up-rush]이 먼 바다방향 흐름[back-wash]보다 세기는 우월하나 지속기간은 짧은 비선형 파동계의 일반적인 성정을 지니는 것으로 모의되었다. 이와 더불어 처오름 정점에서 양쪽의 분산단면으로 흐름이 나뉘며 약해지는 b ack-wash로 인해 up-rush 최대유속은 back-wash 최대유속의 두 배 가까이 증가하는 것으로 관측되었다. 이에 비해 파랑 분산단면의 경우 집수효과로 해안 인근 수역에서는 먼 바다방향 흐름이 해안방향흐름보다 우월하게 모의되었다. 또한 천수 중간 수역에서는 해안방향 흐름이 여전히 우세하나 비대칭 정도는 현저하게 감소하였다. 이러한 수리특성은 Synchronous Edge wave의 전형적인 성정으로 수치모의가 성공적으로 이루어진 것으로 판단된다. 이 과정에서 너울이 우월한 해양환경에서 해빈이 느리지만 점진적으로 복원되는 과정에서 주 기작으로 기능하는 경계층 streaming에 대한 새로운 해석도 제시되었다.