• 한국해안해양공학회지
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• 제14권2호
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• pp.171-181
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• 2002

최근, 구조물에 의한 쇄파를 수반한 다양한 파랑변형 해석법중에 자유수면의 추적기법인 VOF법을 이용한 수치해석기법이 각광을 받고 있다. 본 연구는 수중투과성구조물(잠제)에 의한 파랑변형 및 유속장의 해석을 위해 조파를 위한 line-source와 파의 재반사를 방지하기 위한 부가감쇠영역이 설치된 2차원수치파동수조에 잠제를 설치하고 구조물에 의한 파랑변형의 자유수면 추적을 위해 VOF법을 적용하였다. 2차원수치파동수조를 이용한 본 연구의 수치해석수법의 타당성 검증을 위해 수리실험을 실시하였으며 그 결과 본 수치해석결과와 잘 일치하였다. 일열잠제와 이열잠제에 대한 수치해석을 통해 잠제 주변 유속장 해석으로부터 일열잠제의 경우 배후에서 와가 발생하고 이열잠제의 경우 잠제사이와 잠제배후에서 와가 발생함을 확인하였으며 잠제의 천단상에서는 강한 비선형성분파가 발생하고 투과층내의 유속방향은 자유수면의 형상에 의해 좌우됨을 확인하였다

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.335-349
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• 2017

수중에 설치되는 잠제는 해안침식을 방어하기 위한 대표적인 연안구조물로 지금까지 다양한 형태의 잠제가 제안 연구되어 왔다. 이와 같은 잠제는 천단에서의 급격한 수심변화에 의해 구조물 주변에서 복잡한 파동장을 형성한다. 본 연구는 3차원투과성잠제를 대상으로 잠제 주변에서 형성되는 파고분포 및 평균수위분포를 수치적으로 검토하였다. 수치해석에는 오픈소스 CFD 소스코드인 OLAFOAM을 적용하였으며, 투과성직립벽 및 불투과성 잠제에 대한 기존의 실험결과와의 비교를 통해 수치해석모델의 적용성을 검증하였다. 이를 바탕으로 설상사주의 형성조건에 있는 투과성잠제 주변에서 형성되는 파고분포 및 평균수위분포를 검토하였다. 수치해석결과, 잠제 사이의 개구부 폭이 감소할수록 개구부 중앙에서는 파고가 증가하지만 개구부 배후에서는 개구폭이 증가할수록 파고가 증가하며, 연안으로부터의 잠제 설치위치는 파고의 변화에 크게 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 또한, 잠제의 개구부 폭이 감소함에 따라 잠제 개구부의 제두부 근방에서 평균수위 하강이 증가함을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권1호
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• pp.51-60
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• 2016

본 연구에서는 투과성 잠제의 형상 및 평면배치에 따른 방류 흐름제어 기능을 분석하기 위하여 유체 투과성 구조물 해저지반의 비선형 상호간섭을 직접해석 할 수 있는 PBM (Porous Body Model) 기반의 3차원 수치파동수조(NWT; numerical water tank) LES-WASS-3D를 이용하였다. 먼저 이용하는 LES-WASS-3D의 타당성 및 유효성을 확보하기 위하여 투과성 구조물를 통과하는 댐 붕괴파의 전파특성에 관한 수리모형실험과 계산결과를 비교 분석하였다. 투과성 잠제를 고려한 방류시뮬레이션으로부터 투과성 잠제의 적절한 형상 및 평면배치는 방류유속을 저감하고 흐름을 유도하는 데 상당히 효과적인 것을 알 수 있었다. 또한 투과성 잠제의 형상 및 평면배치에 따른 흐름제어에 대한 적용성은 평균류분포, 연직유속분포를 통하여 확인할 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제7권3호
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• pp.131-136
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• 2004

본 연구에서는 경계요소법을 이용하여 투과 저면위의 불투과성 잠제에 의한 투과율을 수치해석 하였다 해석기법으로는 유체와 투과성 영역을 동시에 해석할 수 있는 파압함수를 사용하였으며, 이론적으로 간단히 하기 위해, 투과성영역내의 파랑의 운동은 선형소산계수와 부가질량계수를 도입하여 정식화하였다. 투과 해저면 위를 진행하는 파랑은 진폭이 감쇠하면서 진행하는 것을 알 수 있었다. 그리고 투과율은 전체적으로 불투과 저면에 비해 투과 저면에서 작아지는 것을 알 수 있었으며, 잠제의 폭과 높이의 변화에 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.332-349
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• 2016

OLAFOAM은 파동역학의 시뮬레이션을 위하여 $OpenFOAM^{(R)}$을 확장한 강력한 CFD코드이며, $OpenFOAM^{(R)}$은 다양한 분야에서 각각 수치계산의 목적에 대응할 수 있도록 많은 Solver를 제공하고 있다. OLAFOAM의 기본방정식은 VARANS식에 기초하고, 수치기법으로는 유한체적법을 적용하며, 프로그램은 C++로 코딩되어 Linux운영체제에서 실행된다. 본 연구는 OLAFOAM을 이용하여 먼저 1) 단파와 규칙파하 투과성구조물에서 파의 변형, 2) 규칙파하 잠제에 의한 파의 변형 및 3) 흐름하 규칙파의 변형과 연직유속분포에 대해 기존의 각 실험결과와 비교 검토하여 OLAFOAM의 타당성을 검증하였다. 이로부터 지금까지 거의 검토되지 않은 규칙파와 흐름의 공존장에 설치된 투과성잠제에 대해 배후경사면을 불투과성 혹은 투과성으로 고려한 경우 흐름방향 등의 변화에 따른 잠제 주변에서 수위, 파고, 주파수스펙트럼, 쇄파, 평균유속 및 난류운동에너지 등의 변동특성을 면밀히 검토하였다. 결과로부터 흐름방향(순방향과 역방향)에 따른 파고변화는 난류운동에너지와 밀접한 관계를 가지는 것 등을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5B호
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• pp.295-300
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• 2012

본 연구에서는 경계요소법을 이용하여 경사입사파에 따른 잠제형상변화에 의한 잠제 주변 반사율에 대해서 수치해석을 하였다. 해석기법으로는 유체와 투과성 구조물 영역을 동시에 해석할 수 있는 파압함수를 사용하였으며, 파랑의 운동은 선형소산계수와 부가질량계수를 도입하여 정식화 하였다. 기존의 경사입사파에 대한 수치해석 결과와 비교하였을 때 본 수치해석에서 얻어진 결과들은 좋은 일치를 보여 주었다. 반사율은 잠제의 폭이 넓을수록 극대값 및 극소값의 출현 간격이 좁아지고, 장주기 쪽으로 갈수록 커지는 것을 알 수 있었다. 또한, 잠제의 폭에 비해 잠제높이의 변화가 반사율에 더 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 각 형상잠제의 소파특성은 경사입사각의 변화에 대한 의존도가 높은 것을 알 수 있었다. 그럼으로, 본 연구의 결과는 실제 해역에서 경사를 가지고 입사하는 파랑에 대한 보다 정확한 수치해석기법으로 이용될 것으로 판단된다.

• 한국해양공학회지
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• 제26권2호
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• pp.68-78
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• 2012

This study proposes an improved 3-D model that includes a new non-reflected wave generation system for oblique incident and multi-directional random waves, which enables us to estimate the effect of the various wave-types on 3-D wave fields in a coastal area with permeable submerged breakwaters. Then, using the numerical results,the three-dimensional wave field characteristics around permeable submerged breakwaters are examined in cases of oblique incident and multi-directional random waves. Especially, the wave height, mean surface elevation and mean flow around the submerged breakwaters are discussed in relation to the variation of incident wave condition.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제6권4호
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• pp.45-51
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• 2003

본 연구에서는 경계요소법을 이용하여 불투과성 사다리꼴형상 잠제에 의한 파랑의 반사율과 투과율을 이론적으로 수치해석 하였다. 해석기법으로는 유체와 투과성 영역을 동시에 해석할 수 있는 파압함수를 사용하였으며, 이론적으로 간단히 하기 위해, 투과성 영역내의 파랑의 운동은 선형소산계수와 부가질량계수를 도입하여 정식화하였다. 사다리꼴형상 잠제의 소파특성은 잠제의 법면경사의 변화에 대한 의존도가 높은 것을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.483-489
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• 2011

본 연구에서는 잠제 주변의 세굴 및 퇴적현상을 수치적으로 모의하기 위해 기존의 수치 파동 모델에 모래입자의 거동 해석을 위한 lagrangian 입자 모델을 결합한 새로운 수치모델을 개발하였다. 수치 파동 모델로서는 파랑에 의한 해저지반 내의 모래입자의 이동과 유동화 해석을 위해 투수성 매체 내부의 유체저항(관성저항, 층류저항 및 난류저항)을 고려할 수 있는 수치모델에 LES 난류모델을 도입한 수치해석기법(허와 최, 2008)을 이용하였다. 또한, 모래입자의 이동해석을 위한 lagrangian 입자 모델로서는 많은 개개의 입자들의 동적해석에 탁월한 개별요소법(Cundall and Strack, 1979)을 적용하였다. 개발된 해석기법을 이용하여 불투과 잠제 전면의 세굴에 대한 수치시뮬레이션을 실시한 후, 기존의 수리모형실험과 정성적으로 비교하면서 그 적용성을 검토하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.1-8
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• 2014

본 연구에서는 우리나라 동해안에 설치된 해안침식대책공법 중 잠제시설에 대한 현장모니터링을 수행하고 그 효용성을 확인하고자 하였다. 해안침식대책시설은 3년의 계획과 3년의 시공으로 총 6년간에 걸쳐 완공되었으며, 계획단계에 있어서의 수치모형실험결과와 관측결과 등에 대해서는 Kim et al.(2008, 2011)에 의해 소개되어 있다. 본 연구에서는 현장관측을 통해 잠제시설 설치 이후의 해빈폭 증가 현상을 확인하였고 해빈폭이 늘어난 원인을 잠제의 기본적인 성능인 파랑제어효과에 의한 것임을 알 수 있었다. 대상해역의 파랑관측은 잠제 시설 전면과 후면 즉 내해측과 외해측에서 수행하였다. 외해의 관측지점(수심 H = 16.5m)과 내측지점(H = 3.7 m)에 메모리형 파고계를 설치하여 파고관측결과를 도출하고 잠제시설의 파랑저감효과는 제체(잠제시설)를 투과하는 파랑의 전달율(Kt)로 분석하였다. 현장관측자료를 분석한 결과, 내습하는 파랑을 저감시켜 해안침식을 방지하기 위해 설치된 잠제의 파랑저감효과는 약 60%를 나타내고 있는 것으로 확인되었다.