• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.169-175
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• 2022

강 하구나 천해역 등 파랑에 의해 영향을 받는 흐름장에서의 세굴은 한 방향 흐름에서의 세굴에 비해 예측이 어렵다. 해저 교량과 같은 원형 파일 주변부에서의 세굴 예측에 있어서 주요 관심사는 최대 세굴의 깊이와 발생 지점이다. 인접한 원형 파일이 2개 이상인 경우 파일 간의 간격과 정렬 방식에 따라 최대 세굴이 발생하는 위치 및 깊이는 단일 파일일 경우와 많은 차이를 나타낸다. 본 논문은 흐름의 크기를 나타내는 무차원 변수로서 KC 수를 산정하고 파일 간격과 흐름의 크기에 따른 상관성을 분석하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.81-95
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• 2014

본 연구에서는 동해안의 너울성파랑을 예 경보하기 위한 기초단계로 동해 폭풍파랑의 특성을 분석하고, 수정 WAM모형을 이용해 이를 재현하였다. 본 연구의 파랑관측자료분석 결과에 의하면, 동해 심해역의 파랑은 NE계열의 파랑이 지배적이었으나, 폭풍파랑은 N계열의 출현율이 가장 높은 것으로 나타났다. 이외에 N 및 NNE 계열의 폭풍파랑에 대한 유의파고는 NE 계열 폭풍파랑의 유의파고보다 더 큰 것으로 분석되었다. 그러나 긴 취송거리에 의하여 유의파주기는 NE계열의 폭풍파랑의 유의파주기가 N또는 NNE계열의 유의파주기보다 크게 나타났다. 효과적인 동해역 폭풍파랑 예 경보를 위해 5분의 공간격자간격에 기반한 수치모의실험을 구축하고, 이를 2013년의 주요 폭풍파랑에 적용하였다. 본 연구의 수치모의실험 결과를 심해 및 천해 파랑측정 자료와 비교한 결과 전반적으로 잘 일치하였다. 그러나 천해역의 경우 수심 및 바람장의 해상도가 부족하여 수치모의의 정확도가 약간 떨어지는 것을 알 수 있었다. 본 연구진이 개발한 수정 WAM모델은 음해법을 사용하여 기존 WAM모형보다 10배 정도 빠르게 동해 폭풍파랑의 수치모의 계산을 수행할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제12권1호
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• pp.120-127
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• 1998

An Elliptic model for calculating the combined refraction/diffraction of monochromatic linear waves is developed, including a term which allows for the dissipation of wave energy. Conjugate gradient method is employed as a solution technique. Wave height variations are calculated for localized circular and rectangular dissipation areas. It is shown that the numerical results agree very well with analytical solution in the case of circular damping region. The localized dissipation area creates a shadow region of low wave energy and the recovery of wave height by diffraction occurs very slowly with distance behind the damping region.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2007년도 추계학술대회 및 제23회 정기총회
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• pp.173-175
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• 2007

부산신항 남컨 배후지준설토 투기장은 국제도시 부산의 관문이 될 부산신항만 입구부에 위치한 관계로 아름답고 튼튼한 호안이 될 수 있도록 하고, 입찰안내서에 제시된 호안법선변경 금지, 호안마루높이 DL.(+)7.50m 유지 조건을 준수하면서 최적의 구조물이 되도록 하였다. 본사업지는 지형적 특성상 복잡한 형태의 고파랑 작용으로 수리학적으로 월파, 반사파, 연파를 제어하는 경사호안 구조물을 도입하였고, 초연약지반이 대심도로 분포하는 특성을 고려하여 개선된 S.C.P 연약지반 처리공법을 적용하여 기초굴착 없는 친환경적이고 배수기능을 향상시킨 융기토 유용형 S.C.P공법을 적용하였다. 호안전구간은 친수개념을 도입하였으며, 호남도 주변 해양생태계 보호를 위하여 미티게이션(mitigation) 개념을 도입하여 환경복원 계획 및 생태형 친수호안을 구상하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제5권1호
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• pp.25-34
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• 1991

An accurate estimation of water level variation when thewaves propagate to the coastal regionis very important for the port and harbor development plan. This study describes the application of a hybrid element model to harbor oscillation problem due to the construction of shore structure and implementation of shore boundary. The site selected is Pusan Harbor area with the third development and the Artificial Island plan. The observed water level changes at the site are compared with the result of the numerical experiment. The model gives a very important prediction of water level changes for navigation and harbor design.

• 한국해안해양공학회지
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• 제13권2호
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• pp.100-108
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• 2001

지진해일 또는 조석과 같은 장파의 거동을 모의할 때 해안선의 위치는 파랑의 움직임에 따라 연속적으로 이동된다. 따라서, 수치모형에 이를 효과적으로 반영하기 위해서는 해안선을 파랑에 따라 이동시켜야 한다. 본 연구에서는 경사지형을 계단지형으로 단순화한 이동경계조건을 이용하여 해일이나 조석에 의한 최대범람구역을 결정한다. 이동경계조건을 이용하여 특정지역의 최대범람구역을 결정한 후 기존의 관측자료와 비교하였으며, 결정된 최대범람구역은 기존의 자료와 잘 일치한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권3호
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• pp.159-166
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• 2003

본 연구에서는 천해 파랑 계산에 널리 사용되어지고 있는 확장형 완경사 방정식과 계산 효율은 같게 유지하면서 Laplace방정식을 직접 풀 수 있는 유한 요소 모형에 대해서 연구하였다. 기존의 확장형 완경사 방정식을 사용하는 경우와 같은 계산효율을 유지하기 위하여 파동장을 수심방향으로 1층인 유한요소로 나누고, 요소내의 포텐셜을 수면에 위치한 절점에 대한 포텐셜만으로 표시하도록 한 후, Galerkin 기법을 적용하여 수치모형을 구성하였다. 요소 내 수평방향에 대해서는 통상의 보간함수를 채택하였으며, 수심방향에 대해서는 진행파의 수심방향 거동인 함수를 사용하여 보간함수를 구성하였다. 모형의 개발은 우선 연직 2차원 문제를 대상으로 하였다. 개발된 모형의 검증을 위하여 연직 2차원에서의 파랑 반사 및 전달문제에 적용한 결과, 개발된 유한 요소 모형은 계산상의 효율면에서나 해의 정확도 면에서 기존의 확장형 완경사 방정식에 기초한 모형과 같은 수준을 보임을 확인하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.111-117
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• 2010

수중구조물에 의한 파랑의 변형을 예측하기 위해 3차원 수치모형을 도입하여 수치모형 실험을 수행하였다. 본 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법을 이용하여 계산하는 동수압 모형으로서, 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(Spatially Averaged Navier-Stokes) 방정식의 해를 구하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형이다. 엇갈림 격자체계에서 유한차분법을 사용하여 지배방정식을 해석하는 모형으로서 수치기법으로 Two-step projection 기법을 사용하여 SANS 방정식을 계산하였으며, Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하고 압력장을 계산하였다. 또한, 자유수면의 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 먼저 선형파를 일정 수심상에서 조파시켜 해석해와 비교한 후 수중구조물이 설치된 지형에 적용하여 파랑의 변형을 수치모의하여 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.59-59
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• 2011

파랑의 전파와 변형에 대한 연구에는 수심방향으로 적분한 2차원방정식인 완경사방정식과 Boussinesq 방정식을 기반으로 한 수치모형을 이용한 연구가 최근까지 가장 활발하게 진행되어 오고 있다. 그러나 실제 구조물의 설계에는 2차원 수치모형에서 고려할 수 없는 수심방향 유속에 기인한 정확도의 문제로 인해 구조물의 형상과 재원을 설계하기 위한 정교한 수치모형실험이 어려워 주로 수리모형실험에 의존해 왔다. 수리모형실험은 실제 현상을 가장 잘 재현해낼 수 있어 신뢰성이 매우 높지만 다양한 실험을 수행하기가 어렵고 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 이에 따라 최근 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 푸는 3차원 수치모형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이론적으로 매우 우수한 모형이긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 컴퓨터 기술이 급격한 속도로 발전하고 있어 Navier-Stokes 방정식 모형의 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 자유수면변위를 변수로 사용하는 모형의 경우 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔다. 한편, Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 자유수면변위를 변수로 사용하는 2차원 모형에 비해 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 기존의 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형에 사용된 연속방정식에 질량 원천항을 추가하는 내부조파기법을 도입하여 3차원 수치모형에서 고립파를 내부조파하고, 급경사에서의 고립파의 처오름 및 처내림 현상을 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 동수압 모형으로서, Two-step projection 기법을 사용하는 유한차분모형을 사용하였다. 본 수치모형은 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 계산하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형으로, 난류 모델링을 위해 Smagorinsky LES 모형을 사용한다. 또한, 압력장의 계산을 위해 Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하였으며, 자유수면 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 수치모형실험이 전체적으로 수리모형실험에서 관측한 파랑의 처오름 및 처내림 현상을 잘 재현하고 있는 것으로 나타났으며, 정량적인 비교를 통해 수치모형의 성능을 검증하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.217-217
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• 2011

울산광역시 울주군 온산읍에 위치한 회야강의 하구폐색은 1990년대 중반부터 주목을 받아서 연구 되어오고 있다. 하천의 하구에서는 일반적으로 파랑류, 취송류와 하천류 뿐 아니라 해류나 조류 등의 영향도 받는다. 회야강 하구는 이러한 흐름과 더불어 독특한 지형이 영향을 주어서 더욱 복잡한 흐름특성을 보인다. 이러한 복잡한 흐름의 영향으로 회야강 하구에서 사주가 강하게 발생하고 이로 인해서 하구폐색이 나타나고 있다. 이를 개선하기 위해 1997년부터 2004년 진하 방사제를 설치하였으나 이후에도 하구폐색이 계속 진행되었기 때문에 정기적인 준설로 하구폐색을 막고 있는 실정이다. 근본적으로 하구폐색을 막기 위해서 장기적인 관점에서 하상변동특성과 표사 및 유사의 이동 특성에 대한 과학적인 해석이 요구되고 있다. 본 연구에서는 대상해역에 가장 큰 영향인자로 예상되는 하천류와 해빈류에 대해서 검토하였다. 하천류 검토를 위해서는 회야강에서 유출하는 유사량을 혼합입경의 관점에서 실험하였고, 도류제 설치 유무에 따른 하구역에서의 지형변동 및 하구폐색현상을 해석하였다. 해빈류 검토에서는 파랑에 의한 회야강 하구인근에서의 흐름장과 침퇴적 해석을 통해 하구 인근해역의 지형변동특성을 고찰하였다. 회야강 하구에서 혼합입경($d_{10}$, $d_{50}$, $d_{90}$)을 고려하여 하천류의 수치실험을 수행한 결과 유출시간의 경과에 따라 하구역의 하상고가 점차 상승하여 하구사주가 발달하고 이로인하여 하구폐색이 진행됨을 알 수 있었다. 또 유송토사량에 대한 해석결과 홍수량 증가에 비례하여 유송토사량이 점차 증가하고 있는 것을 확인하였다. 평수시에는 하천의 유출량이 미소하여 하구폐색현상의 주외력은 파랑에 의한 해빈류인 것으로 판단되며 이같은 외력조건에 의해 하구에서 연안사주 발생이 강하게 나타나고 있음을 알 수 있었다. 그리고 파랑에 의한 해빈류가 회야강 하구에서 순환류의 형태로 나타나고 있으며, 이의 결과로 도류제 설치 후에도 하구부 인근해역에서 퇴적이 지속적으로 이루어지고 있는 것으로 나타났다.