• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.67-74
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• 2023

열대성 저기압으로 인한 높은 파도와 폭풍해일은 해안지역에 큰 피해를 준다. 따라서 태풍이 내습하기 전에 정확하게 예측해야 하는데, 기상 강제력은 예측에 중요한 요소이다. 본 연구는 정확한 폭풍해일 및 파랑예측에 요구되는 기상 강제력을 위한 개선방안을 제시한다. 2016년 남해안을 강타한 태풍 차바를 사례연구로 하여, 기상예측모델(MPAS)로 태풍 트랙 및 기상 강제력, 즉, 기상장을 예측했다. 예측된 MPAS 태풍 트랙 정보를 기반으로 한 태풍의 대칭형 및 비대칭형 파라미터 와류 모델을 이용하여 기상 강제력을 생성하는 한편, 베스트 트랙 기반 동일 한 파라미터 모델을 이용하여 기상 강제력을 생성하여, 둘을 비교했다. 또한, MPAS 예측 태풍 트랙 정보 기반 대칭형/비대칭형 와류 파라미터 모델에서 생성된 기상장은 MPAS에서 예측한 기상장과 블렌딩하여 예측기상장을 만들었다. 이렇게 제작된 MPAS 기반 forecast 기상장 4종 및 베스트 트랙 기반 hindcast 기상장 2종을 ADCIRC+SWAN ADCIRC+SWAN에 입력하여 남해안의 파랑 및 폭풍해일을 예측/재현하고 관측치와 비교·검증했다. MPAS 기반 forecast 기상장을 이용하여 예측된 폭풍해일과 파랑은 관측치와 거의 일치했으며, 베스트 트랙을 사용하여 재현한 결과와도 견줄 만했다. 유의파고는, 6종의 기상장을 이용한 실험에서 MPAS 예측 태풍 트랙 기반 대칭형 와류 파라미터 모델로 생성된 기상장과 MPAS 예측 기상장을 블렌딩한 실험이 예측 정확도가 높았으나, 비대칭형 와류 파라미터 모델과 블렌딩을 사용한 경우보다 약간 높은 정도였다. 폭풍해일은, MPAS 예측 태풍 트랙을 이용한 비대칭형 와류 파라미터 모델에서 생성된 기상장을 이용한 실험이 예측 정확도가 높았다. 폭풍해일과 파랑을 정확하게 예측하기 위해서는, 정확한 태풍 트랙 정보와 이 정보가 반영된 비대칭형 와류가 고려된 기상장, 이 태풍 트랙을 생산한 기상장이 필요한 것을 볼 수 있다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 1992년도 정기학술강연회 발표논문 초록집
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• pp.77-82
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• 1992

쇄파역이 포함된 연안해역에 구조물등이 설치될 경우, 심해에서 발달하여 진행해온 파랑은 구조물 주변에서 반사 및 회절에 기인하여 지배적으로 변형하여 주변해역의 파랑장이 변화하게 되며, 특히 쇄파대에 위치한 구조물 주변에서는 복잡한 파랑변형 양상을 나타내게 된다.(중략)

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.273-283
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• 2020

2012년 서해에 내습한 태풍 볼라벤에 의해 발생한 폭풍해일과 파랑을 일본 기상청의 JMA-MSM 기상 예보 자료를 이용하여 수치모의하고, 계산된 해일고를 전국 해안의 항만에서 관측된 폭풍해일 자료와 비교하였다. 폭풍해일과 동시에 발생하는 파랑에 대해서는 해양조사원과 기상청에서 운영하는 해상 파고부이 자료와 비교하여 검증하였다. 기상자료에 따른 폭풍해일과 파랑의 특성을 파악하기 위해 미국 합동태풍경보센터인 JTWC에서 제공하는 best track을 이용하여 생성된 기압장과 바람장을 이용한 수치모의를 수행하고 비교하여 분석하였다. JMA-MSM 기상장은 지형과 선행 배경 기상장이 잘 반영되어 태풍 통과 전후의 전 기간에 걸쳐 파랑과 폭풍해일을 비교적 잘 재현한 반면, JTWC best track을 이용하여 생성된 기상장은 태풍 영향 구역이 협소하여 파랑과 해일고의 시간적 변화 등 전반적인 추세를 반영하지 못하는 등 한계가 있었다. 이 연구를 통하여 폭풍해일과 파랑을 추산하기 위해 신뢰도 높은 기상장이 필수적임을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.340-350
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• 2020

한반도 대기모델의 해상풍을 입력자료로 사용하는 초단기 파랑예측시스템을 구축하고, 예측성능을 결정하는 중요한 요소인 입력바람장-파랑 상호작용을 고려하여, 수치모의실험을 수행하였다. 예측성능을 검증하기 위해 비태풍시기와 태풍시기에 대한 파랑모델의 예측결과를 기상청 계류부이 관측자료와 비교하였다. 비태풍시기에는 전반적으로 모델의 과소모의 경향이 나타났으며, 입력바람장과 파랑의 상호작용 물리계수를 증가시키면 과소모의하는 예측경향과 평균제곱근오차(RMSE)는 감소하는 것을 확인할 수 있었다. RMSE가 최소가 되는 실험조건을 적용하여 태풍시기를 분석한 결과, 비태풍시기와 비교하여 예측오차가 증가하였다. 이는 파랑모델이 상대적으로 약한 비태풍시기의 바람장 영향을 고려했기 때문으로 보이며, 강한 바람장 형성으로 인한 파랑의 비선형효과와 파랑에너지 소산효과가 충분히 반영되지 않았던 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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• pp.51-56
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• 2006

부유식 해상공항과 같은 초대형 부체 구조물(VLFS)의 연안역 설치 후 발생할 수 있는 배후의 해빈변형을 예측하기 위한 토대를 마련하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 이를 위해 일정 사면을 가진 천해역에서의 실험 결과를 통하여 비교적 수심이 깊은 곳에 설치된 매립식 구조물 배후에서의 파랑 및 해빈류를 개관하였으며, 매립식 및 부유식 해상 구조물 설치 시 주변 해역의 파랑 및 해빈류장을 계산하였다. 파랑장에 있어서 라프라스 방정식 토대로 유한요소법을 도입한 3차원 파랑 변형 계산을 수행함으로써 매립식 및 부유식 구조물 모두에 대해 적용 가능하였으며, 해상 구조물의 설치 형식이 매립식 및 부유식 경우에 대해 파랑, 해빈류 분포의 변화를 관찰할 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.132-133
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• 2009

부산 수영만 해상케이블카 설치예정수역에서 파랑 및 유동환경에 대한 기본 자료 조사와 아울러 대상해역에서 구조물을 설치하였을 때 주요 입사파에 대한 파랑 및 유통환경 변화 특성을 수치모텔 시뮬레이션으로 분석하여 타당성을 검토하고자 하였다. 대상해역에서 광안대교가 설치된 조건이나 이의 외해측으로 일련의 해상케이블 지지구조물을 설치함에 따라 발생할 수 있는 환경 중 해저저질의 이동 및 표사에 영향을 미치는 파랑과 유동장 해석을 대상으로 하였다. 파랑해석은 SWAN 모델을 이용하여 분석하였고, 유동장 해석은 MIKE21 HD 모듈을 이용하여 해석하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권1호
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• pp.84-96
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• 2006

본 논문에서는 완경사 방정식에 새로운 항을 추가하여 파의 부분 반사 및 투과 현상을 수치모의하는 방법을 제시하였다. 반투과성 방파제와 같은 해안구조물 주변의 파랑장을 계산하고자 할 때, 반사율과 투과율 정보가 수리도형실험에 의해 주어지면 간편하게 적용할 수 있는 효율적인 수치모의 방법이다. 제시된 방법의 정확성을 검증하기 위해 2차원 투과성 방파제에서의 부분 투과 및 부분 반사 조건을 만족시키는지 여부를 수치모형 실험을 통해 확인하였다. 또한 본 기법을 3차원 반무한 방파제 와 투과성 이안제에 적용시켜, 방파제에 직각 또는 경사를 갖고 진입하는 파랑에 대해 수치모의하였다. 3차원 수조의 반무한 방파제에 직각 또는 경사지게 진입하는 파랑에 의한 방파제 주위의 부분반사, 부분투과 및 회절된 파랑장의 수치모의 결과를 각각 Yu(1995)와 McIver(1999)의 해석해와 비교하여 정확성을 검증하였다. 본 기법은 사용하기 쉬우면서도 정확하고 효과적으로 투과성 방파제 주위의 파랑장을 계산할 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권6호
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• pp.479-484
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• 2007

항만 및 해안구조물의 설계시 사용되는 천해역에서의 파랑장 계산은 내륙 관측소의 바람자료를 이용하거나 심해파 추산모형에 의하여 추출된 심해파제원을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 전자의 경우는 관측소가 대부분 내륙에 위치하여 파랑발달을 모의하기 위한 정확한 바람자료를 얻기란 매우 어렵다. 또한, 후자의 경우는 아주 넓은 영역에서 큰 격자크기로 계산이 이루어지기 때문에 연안 및 천해역 지형을 상세히 재현하지 못하므로 임의의 정점에 대한 정확한 정보를 파악하기도 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 우리나라 동남부 해역의 태풍 ‘매미’ 내습시의 파랑 관측자료를 사용하여 천해역에서의 파랑장 계산을 수행하였다. 또한, 계산된 파랑장의 정확도를 확인하기 위하여 울산해역 인근의 파고 및 파향 관측결과를 비교 검토하였다. 울산해역에 대한 파고분포 산출결과, 관측정점에서 파고는 ${\pm}1.3%$의 차이를 보여 기존의 방법 보다 높은 정확도를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제14권4호
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• pp.439-455
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• 2012

파랑 수치모형인 SWAN 수치모형, 파랑에 의해 발생되는 기인력 수치모형인 WIF 수치모형, 그리고 흐름장 수치모형은 EFDC 수치모형을 연동하여 최종적으로 파랑류 계산이 가능한 WIC 수치모형을 개발하였다. 개발된 WIC 수치모형을 검증하기 위하여 Goda(2000)가 적용한 수중 원형천퇴의 파랑변형 계산하여 파고, 파랑의 굴절과 회절을 비교하였으며, 파고비 결과는 약 1~5 %의 차이를 보였다. 파랑에 의한 기인력 수치모형은 기존의 Longuet-Higgins and Stewart(1960)가 제안한 잉여응력에 의해 발생하는 기인력에 Dally and Osiecki(1994)가 제안한 roller로 인한 응력에 의해 발생되는 기인력을 추가하였고, Kim(2004)이 제안한 완화기법을 도입하여 lateral mixing 처리를 수행하지 않아도 자연현상과 유사한 결과를 얻을 수 있도록 개발되었다. 개발된 파랑에 의한 기인력 수치모형은 계산시 ${\Delta}t$에 제약을 받지 않는다는 장점을 가지고 있으며, 흐름장 수치모형의 source항이 되어 파랑류의 양상을 계산할 수 있도록 하였다. 연계된 파랑류 수치모형을 검증하기 위해서 Nishimura et al.(1985)의 수리모형실험과 Kim(2004)의 수심적분된 파랑류 수치모형과 비교하였다. 이안제 배후에서 연안류의 유속분포와 이안류의 유속분포 결과가 기존의 수리모형실험과 수치모형실험의 결과와 상당히 일치함이 관측되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.252-261
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• 2020

2018년 남해안에 내습한 태풍 콩레이에 의해 발생한 폭풍해일과 파랑을 일본 기상청의 기상자료인 JMA-MSM 기상 예보 자료를 이용하여 수치모의하고 남동 해안의 항만에서 관측된 폭풍해일 시계열 자료와 비교 검증하였다. 폭풍해일과 동시에 발생하는 파랑에 대해서는 국립해양조사원과 기상청에서 운영하는 해상 파고부이 자료 및 한국해양과학기술원에서 관측한 연안 AWAC 파고계 자료와 비교하여 검증하였다. 기상자료에 따른 폭풍해일과 파랑의 정밀도를 파악하기 위해 미국 합동태풍경보센터인 JTWC에서 제공하는 best track을 이용하여 생성된 기압장과 바람장을 이용한 수치모의를 수행하고 비교 분석하였다. 이 연구를 통하여 정도 높은 폭풍해일과 파랑을 추산하기 위해 신뢰도 높은 기상장이 필수적임을 알 수 있었다.