• 한국항해항만학회지
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• 제28권1호
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• pp.97-104
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• 2004

복잡한 수심을 가진 연안해역에서 조석, 바람과 파랑에 의해 발생된 흐름의 영향까지를 고려한 파랑모델의 도입은 대부분의 해안공학 설계나 방재 문제에 매우 중요한 요소이다. 근해역에서 수심변화에 의한 굴절 및 천수효과, 흐름에 의해 유발되는 굴절효과, 파형경사에 따를 쇄파, 회절, 바람에 의한 파의 성장, 파랑 상호간의 간섭, 파랑과 흐름의 상호 간섭 및 에너지 재분포 등을 다룰 수 있다는 점에서 정상상태 스펙트럼 모델의 현장 전용은 지금까지 여러 모델이 다루지 못한 부분을 해소하게 될 것이다. 본 연구에서는 부산 신항만 건설이 이루어지고 있는 가덕인접의 넓은 수역에 대해 파랑의 변환과정을 보다 합리적으로 해석하기 위해 스펙트럼 모델을 적용하고 기존의 모델 결과와 비교 분석하는 것을 골자로 하고 있다. 이러한 시도가 가까운 장래에 항만설계 및 방재시스템 분야에서 보다 안전하고 널리 스펙트럼 모델을 적용하게 하는 계기가 되도록 의도하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제3권4호
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• pp.235-243
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• 1991

본 논문에서는 연직 2차원 파랑의 회절 및 방사문제를 효율적으로 해석할 수 있는 무한요소 개발에 대해서 연구하였다. 물체 주변의 내부영역은 통상의 유한요소로 모형화 하였으며, 외부영역은 본 연구에서 제시한 무한요소로 모형화하였다. 이 무한요소의 형상함수는 외부영역의 산란파의 거동을 고유함수의 급수해로 표시하였을 때 나타나는 진행파 항과 첫번째 산란파 항을 사용하여 결정하였으며, 수치해석 상의 효율을 증가시키기 위하여 무한요소의 요소행열 구성시 나타나게 되는 무한방향으로의 적분을 해석적으로 수행하였다. 본 무한요소의 효율성을 입증하기 위하여, 단면이 직사각형인 경우와 반원형인 부체를 대상으로 예제 해석을 수행하였다. 또한, 해석의 효율성 및 해의 정확도에 직접적으로 영향을 미치는 무한요소 위치의 기준 설정을 위한 수치실험도 수행하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.291-299
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• 2008

본 연구는 항만입구(항구) 부근에 항로가 준설되었을 경우, 항내 및 항구 주위에서 회절되는 파랑장의 효과를 예측하기 위한 것이다. 본 연구에서 항만경계의 단면은 부분반사 혹은 완전반사로 고려한다. 본 수치모의 계산은 자동경계요소 알고리즘으로 Pit 및 항만경계의 경계요소(segment)를 이산화한 경계요소법에 의해 실시하였다. 입사파 조건은 Mitsuyasu의 주파수스펙트럼과 방향함수의 이산화된 형태를 사용하여 특정화하였다. 본 계산치의 결과는 기존에 발표된 실험치의 결과와 잘 일치하였다. Pit 설치의 효과에 의해 파고감소의 비율은 완전반사 경계의 경우에 대하여 약 20%, 그리고 부분반사 경계의 경우에 대하여 약 10% 정도인 것으로 나타나고 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.47-57
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• 2010

Woo and Liu (2004)의 확장형 Boussinesq FEM 수치모형에서 한계점으로 지적되었던 수치진동현상과 계산 효율성이 크게 개선되었다. 수치진동을 해결하기 위해 subgrid scale stabilization method를 사용하였고, 계산효율성을 높이기 위해서 Hessian 연산자를 도입하였으며, 유속벡터에 대한 행렬 구성을 하나의 행렬로 구성하였다. 또한 추가변수에 대한 행렬은 mass lumping technique을 사용하여 대각행렬로 구성하였다. Vincent and Briggs(1989)의 파랑 굴절 및 회절에 대한 수치실험 결과 수치진동현상이 확연히 줄어 들은 것을 관찰할 수 있었으며, 수리실험 결과와도 상당히 일치하는 결과를 보였다. 이전 모형에 비해 약 10배의 계산소요시간이 줄어 향후 항만부진동이나 퇴적물 이동과 같은 현실적인 문제에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-9
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• 1998

수치모형이 파랑변형 중에서 회절을 어느 정도로 정확히 해석할 수 있는 지에 대한 연구는 매우 중요한 일이다. 세가지 포물선형 방정식민 단순 포물선형, 광각 포물선형, 삼변수 포물선형 방정식에 대하여 파의 회절의 관점에서 비교하였다. 단순 포물선형 방정식에 대해서는 측면경계에서 불필요한 반사를 피하기 위하여 Dalrymple and Martin(1992)이 제안한 완전경계조건을 적용하였다. 반무한 방파제의 경우에 Penney and Price(1952)의 해석해와 각 모형의 결과를 비교하였다. 입사각이 방파제에 대하여 직각일 때는 모두 좋은 결과를 보여주었으나, 입사각이 직각에서 편향됨에 따라 단순 보물선형 방정식에 의한 해의 오차가 가장 컸고 삼변수 포물선형 방정식에 의한 해의 오차가 가장 작았다

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.468-477
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• 2019

불규칙파에 의한 정온도 평가 시 주로 사용하는 Boussinesq 근사의 수치모형은 항의 개구부 폭이 약 30 m 내외의 좁은 마리나와 같은 소규모 항만에서는 격자 크기의 적용성 한계가 있고, 항 내로 진행하는 파의 회절에 대한 평가 시 정확한 정온도 평가가 어려울 수 있다. 본 연구에서는 정수면의 비정수압 항이 고려되어 해수면과 바닥층에서의 유속으로 계산하는 비선형 천수방정식 모형인 SWASH 모형(Zijlema and Stelling, 2005)을 사용하여 좁은 항의 개구부에서 정온도 평가의 적용성을 검토하였다. SWASH 모형은 구조물 및 지형에 입사하는 반사파 적용 시 수심과 공극율 계수 및 구조물 크기에 따라 부분 반사를 제어한다. 본 연구에서는 실제 구조물 단면 형태에 따른 구조물 전면에서의 반사파의 평가와 단면의 형태 및 구조물의 형태에 따라 반사율 적용성을 검토하였다. 항 내에 진입하는 회절 파랑에 의한 모델의 재현성을 평가하기 위해 구조물 직각 및 경사로 입사하는 영역을 구성하여 기존의 Goda et al.(1978)가 제시한 회절도 이론값과 비교하였다. 수심평균으로 계산된 단면 구조물 반사율 실험 결과는 Stelling and Ahrens(1981)이 제시한 반사율의 개략치와 유사한 반사율을 나타내며, 경계에서의 반사파의 제어와 구조물의 형상 및 지형에 따라 반사파가 잘 재현되는 것으로 판단된다. 회절도 검토 결과 파랑 진입 각도 및 회절파의 형태가 계산치가 이론값과 아주 유사하게 나타나지만, 경사 입사 및 직각 입사 모두 방향 집중도가 작은 경우 파고비가 0.5~0.6인 일부 구간에서 회절도가 저평가되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권10호
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• pp.871-876
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• 2020

임해발전소의 냉각수 배출구 인근과 준설된 해역을 전파하는 파랑의 특성을 이해하는 것은 임해발전소 건설과 운영에 매우 중요하다. 본 연구에서는 (1) 배출구 주변 외부 흐름과 (2) 준설된 해저지형을 나타내는 함몰지형에 의한 파랑의 반사율을 고유함수전개법을 이용하여 해석하였다. 먼저, 외부흐름을 나타내기 위한 격자수와 소멸파수의 최적값을 수렴 테스트를 통해 산정하였다. 그리고 ¹⁾외부흐름의 속도, ²⁾외부흐름의 폭, ³⁾함몰지형 간 거리, ⁴⁾함몰지형의 개수에 따른 반사율 변화 정도를 분석하였다. 분석결과, 함몰지형 수와 거리에 따른 반사율이 외부흐름의 속도와 폭에 따른 반사율보다 더 민감한 결과를 보였다. 또한, 외부흐름의 영향이 작을지라도 천해와 천해부근 상대수심 (0.01 < kh ≦ 0.70)에서는 외부흐름의 영향을 무시할 수 없다는 것을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권1호
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• pp.51-57
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• 2010

항내 정온도를 산정 할 때에는 불규칙파의 회절과 반사가 정확하게 계산되어지는 것이 중요하다. 본 연구에서 수치모형의 기본방정식은 완경사 방정식을 사용하였으며, 이는 파랑 거동에 큰 영향을 미치는 비선선형성을 고려할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그리고, 삼각격자망은 유한요소법을 이용하여 생성되었다. 비선형성의 효과를 검증하기 위하여 본 연구에서 개발된 수치모형의 계산결과들은 다른 연구자들의 실험결과 및 수치결과와 비교되어졌다. 그 결과, 비선형성의 파랑을 고려한 경우가 고려하지 않은 경우보다 파랑해석에 더 정확하다는 것을 보여주었다. 본 모형을 적용하기 위하여 해수교환방파제가 설치되어 있는 주문진항에 파고분포가 계산되어졌다. 수치해석결과, 이상 파랑이 해수교환방파제를 통한 유입 시에 항내 파고분포의 결과들이 높게 나타났다. 그러므로, 항내 파고를 낮게 유지하기 위해서는 이상 파랑의 유입을 차단할 수 있는 시설이 필요되어질 것으로 사료된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.255-257
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• 2014

항내 정온도는 항만의 박지(泊地) 내 수면의 정온한 정도를 나타내는 것으로서, 선박의 접이안, 하역작업과 관계가 있지만 이보다 안전한 피항지로서의 최소한의 수역을 파악하기 위한 중요한 지표이다. 따라서, 항내 정온도 예측시 항외로부터 입사하는 파랑의 굴절, 회절, 천수 및 반사 등에 의한 항내파고 및 파향의 변화를 복합적으로 해석해야 한다. 그러나 항내 정온도 검토를 위하여 현재 운용 중인 수치모형실험은 각각의 특성에 따른 결과의 상이함에 따라 이에 대한 기본적인 재검토가 필요한 것으로 판단되며, 이에 본 연구에서는 후포항을 대상으로 수치모형실험결과와 비교함으로써 현재 운용 중인 모형의 타당성을 검토하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제11권3호
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• pp.135-140
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• 1999

에너지 감쇠역으로 인한 파의 변형을 모의하기 위하여 타원형 수치모형을 구성하였다. 해석방정식은 에너지 감쇠항이 추가된 타원형 완경사 방정식을 사용하였다. 개방경계조건에는 포물형 가정을 도입하였고 이를 위해 수치기법으로는 GCGM을 사용하였다. 원형감쇠역에 대한 수치실험을 통하여 감쇠역 전부에서의 반사파의 생성, 감쇠효과에 의한 파고감소 등을 확인할 수 있었고 해석해와 잘 일치하였다. 사각형 감쇠역에 대한 실험을 통하여 감쇠계수의 크기에 따른 파고분포의 변화를 살펴보았고 감쇠역 주변에서는 회절효과에 의한 파고의 증가가 매우 완만히 진행됨을 확인하였다. 이러한 수치실험을 통하여 에너지 감쇠구조 또한 반복기법을 사용한 타원형 수치모형으로 잘 모의할 수 있음을 확인하였다.