• 해양환경안전학회지
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• 제21권5호
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• pp.599-607
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• 2015

본 연구에서는 파랑수치모형(SWAN)을 사용하여 우리나라 연안역에서의 장기 파랑을 후측모델링하고, 그 활용성에 대하여 논하였다. 파랑후측모델링을 위한 입력 바람자료(NCEP, ECMWF, JMA-MSM)를 검토한 결과, JMA-MSM의 예측정확도가 높게 나타났지만 상대적으로 자료제공기간이 짧아 자료제공기간이 긴 ECMWF 바람자료를 채택하였다. 파랑후측모델링은 파랑관측부이가 설치되어 검증이 가능한 2001년부터 2014년까지의 ECMWF 바람자료를 이용하여 수행하였으며, 생성된 모델 결과는 기상청, 국립해양조사원의 파랑관측 부이자료를 이용하여 검증하였다. 파랑후측모델링 검증결과 파랑관측 부이자료와 잘 일치하였으며, 특히 태풍과 같은 이벤트 기간의 해역 상황을 전반적으로 잘 재현하였다. 이를 통하여 현재 파랑관측부이 자료의 한계인 결측기간 동안의 파랑자료를 대체할 수 있음을 확인하였다. 하지만 일부 정점에서는 이벤트 기간 동안의 최대파고를 과소평가하는 것으로 나타났으며, 이러한 이유는 바람입력자료의 시간간격 및 해상도, 수심자료, 격자크기 등의 한계로 파악된다. 본 파랑후측모델링 결과는 연안역에서의 침식원인규명 특히, 이벤트 시기의 파랑특성과 연계한 분석이 가능하며, 원하는 연안지점에서의 파랑후측정보를 생산할 수 있어 연안재해취약성평가 등에 활용이 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.476-476
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• 2016

근래 들어 우리나라 동해안에서 이상고파라 불리는 너울성 고파가 자주 발생하여 상당한 인명 피해를 야기하는 등 사회적으로 큰 이슈가 되고 있다. 이상고파는 일반적으로 동해상에서 발달한 강한 저기압에 의해 발생한 고파가 상대적으로 주기가 긴 너울의 특성을 띄며 우리나라 연안에 도달하여 피해를 발생시키는 것으로 알려져 있으며, 연안에 해상상태가 잦아지는 상황에서 갑작스럽게 전파되어 오기 때문에 많은 인명피해가 발생하게 된다. 현재 미국 등의 해양예보 선진국들은 파랑모델을 운용하여 너울을 포함한 파랑예보를 수행하고 있으며, 해상부이 등의 다양한 파랑관측을 통해 그 성능을 향상시키고 있다. 우리나라에서도 선진 해양예보시스템을 활용하여 이상고파를 예측하고자 하는 연구의 필요성이 제기되고 있으며 정부 관련 부처를 중심으로 그에 대한 연구가 점차 진행되고 있다. 본 연구에서는 파랑모델을 활용하여 기존에 발생한 이상고파 피해사례에 대한 후측모의를 수행하고 우리나라에서 발생하는 이상고파의 발달과정을 분석하였다. 또한, 파랑모델의 후측모의 결과를 관측자료와 비교하여 모델의 성능을 검증하고 문제점을 분석하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.61-69
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• 2024

해상풍력 단지 개발 시 파랑은 구조물 설계 하중 결정과 단지 배치 등에 있어서 필수적으로 고려되어야 한다. 그러나 해상풍력 개발지역으로 간주되고 있는 왕등도 인근 해역에 대한 파랑 후측 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 MIKE 21 모델을 이용하여 2021년 1년간 왕등도 중심의 서남해 파랑 후측을 통해 왕등도 인근 파랑 특성을 분석하였다. 파랑 후측 결과 상왕등도 부이와 부안 부이에서 유의파고에 대한 RMSE가 0.177, 0.225 Pearson 상관계수는 0.971, 0.970으로 높은 재현성을 보여주었다. 모델의 검증 후 왕등도 인근 해역에 대한 파랑 특성을 분석한 결과 계절에 따라 파랑이 크게 달라지는 경향을 보였다. 최대 유의파고 발생 시 위치별로 큰 차이를 보였으며 이는 해상풍력 구조물의 설계 하중 결정에 있어 중요한 영향을 미칠 것으로 예상된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.36-45
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• 2017

본 연구에서는 파랑 후측모의 실험을 통해 2016년 4월 대한해협에서 발생한 폭풍 파랑을 재현하고, 당시 폭풍 파랑의 특성을 조사하였다. 파랑 후측모의 실험에 앞서 파랑관측자료를 분석하고, 이를 바탕으로 계산 영역을 설정하였다. 본 연구의 분석에 따르면, 대한해협 지역은 NE 계열의 파랑이 지배적으로 나타나며 이는 동해 지역의 파랑 특성과 일치하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 Ahn et al.(2016)과 동일한 계산 조건을 적용하여 파랑 계산을 수행하였다. 본 연구의 계산 결과, 최대 유의파고 및 해당되는 유의파 주기는 각각 5.06 m, 9.2 s로, 이의 오차는 4 cm, 0.8 s 정도 되며 관측결과와 잘 일치하고 있었다. 이 후, 파랑계산 결과 얻은 유의파고 및 첨두주기를 JONSWAP 관계식과 비교하였는데, 이에 따르면 2016년 4월의 폭풍 파랑은 너울성 파랑보다는 풍파 성향이 더욱 강한 것으로 분석되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권7호
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• pp.869-875
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• 2016

본 연구에서는 파랑후측모델링을 통해 우리나라 연안에서의 장기 파랑경향성을 분석하였다. 파랑경향성 분석시 사용한 바람자료는 1979년부터 현재까지 제공하고 있는 ECMWF 바람자료를 사용하였으며, 모델수행 기간은 2001년~2014년으로 14년 동안 수행하였다. 생산된 파랑후측모델링 결과는 국립해양조사원 및 기상청에서 설치한 파랑관측부이 자료를 이용하여 검증하였다. 검증 결과, 태풍 및 폭풍이 발생한 이벤트 상황을 모델이 잘 재현하고 있으며, 정량적인 RMSE 값은 0.5 m로 유의한 결과 값을 보였다. 파랑후측모델링을 통한 최근 14년 동안의 파랑 경향성 분석 결과, 과거에 비해 권역별 파고 2 m 이상 출현율은 전해역 평균 0.082 %/year로 증가하고 있으며, 이는 고파랑이 지속적으로 심화되고 있음을 뜻한다. 이러한 연안 파랑경향성 분석자료는 최근 기후변화에 따른 연안의 취약성평가 및 연안역에서의 침식방지구조물의 방재 설계를 위한 기초자료로 사용 가능하다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.375-382
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• 2016

본 연구에서는 동해 전역에 대해서 파랑 후측 모의 실험을 실시하고, 이 결과를 바탕으로 너울성 파랑에 의해 큰 피해가 발생한 바 있는 강릉항 지역에서의 폭풍파랑 특성을 조사하였다. 이를 위해 먼저 본 연구의 파랑 후측 모의 실험 결과를 강릉항, 일본 Niigata, Hamada 등의 지점에서의 파랑관측 결과와 비교하였다. 이에 따르면, 본 연구의 파랑 계산 결과는 비교적 잘 일치하였는데, 강릉항의 경우, 유의파고 및 첨두주기의 Pearson 상관 계수는 각각 0.92, 0.72에 달하는 것으로 나타났다. 이 후 강릉항 파랑 계산 결과에 대해 극치 분석을 실시하였는데, 본 연구에서는 POT 기법을 적용하고, 추출된 폭풍파랑을 GPD(Generalized Pareto) 함수에 적용하여 파랑 계산 결과 얻은 폭풍파랑의 재현주기를 산정하였다. 본 연구의 분석에 따르면, 2008년 2월 24일 발생한 폭풍 파랑의 재현 주기는 8.2 개월로 1년이 되지 않는 것으로 파악되었다. 그리고 재현주기가 1개월 이상되는 폭풍파랑에 대해 회귀분석을 실시해 유의파고 및 유의파 주기의 관계식을 구하였는데, $T_{1/3}=7H_s^{0.25}$인 것으로 파악되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.286-297
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• 2018

본 연구에서는 황해역 파랑 특성을 파악하기 위해 KOGA-W01 파랑관측자료를 분석하고, 이를 바탕으로 파랑 후측모의 실험을 수행하였다. 파랑관측자료 분석에 따르면, 파랑관측지점이 연안역에 비교적 가까이 위치해 있음에도 불구하고 fetch length가 짧아 심해파 출현율이 높은 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 Chun and Ahn(2017a, b)의 계산영역을 황해역으로 확장하여 파랑계산을 수행하였는데, 황해역에서의 정확한 파랑계산을 위해 조석 및 조류의 효과도 함께 고려하였다. 계산결과를 관측결과와 비교하여 파랑 후측모의의 정확도를 검증하였다. 본 연구의 전반적인 계산 결과의 정확도는 만족할 수준이지만, 계산영역 크기 한계로 S계열의 너울성 장주기파를 제대로 재현하지 못해 황해역 유의파주기의 정확도가 낮게 나타났다. 그러나 이들 장주기파의 파랑에너지가 크지 않아, 극치 파랑분석에의 영향은 작아 극치파랑의 유의파주기는 잘 재현하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.311-316
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• 2013

본 연구에서는 동해 연안의 9개소에서 관측된 파랑 자료를 사용하여 파력 부존량을 평가하였으며 기존의 연구 결과와 비교하였다. 동해 연안에서는 파력 부존량의 계절 변화가 동계 6.4 kW/m, 하계 1.2 kW/m 정도로 공간적인 변화인 2.5~4.3 kW/m보다 크게 나타나고 있으며, 거의 대부분의 정점에서 하계 6~7월의 파력이 가장 작게 나타났다. 연 평균 파력 부존량 추정치는 동해 중부 해역에 위치하고 있는 묵호와 죽변 지점에서 4.3 kW/m 정도로 가장 크게 나타났으며, 진하 지점에서 2.5 kW/m로 가장 작게 나타났다. 또한 파력 부존량의 분포도 기존의 후측자료를 이용하여 제시된 남쪽에서 북쪽 방향으로의 감소 경향과는 달리 중부해역에서 가장 크고, 중부해역을 기준으로 남쪽, 북쪽 방향으로 모두 감소하는 경향을 보이는 것으로 파악되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.219-219
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• 2022

지구 온난화와 함께 발생하는 해수면 상승은 한반도의 해안지역을 비롯하여 울릉도 등 도서지역 전반에 걸쳐 진행 중이다. 또한 해수면의 온도 상승으로 인한 열대저기압의 생성 시 에너지 공급이 증가하며 연안으로 내습하는 파랑 내습 에너지가 커지게 된다. 경상북도 울릉군에 위치한 남양항은 최근 2019년 태풍 다나스 및 2020년 태풍 마이삭 등에 의해 고파랑 혹은 침수 피해가 발생하여 항 내에서는 물양장과 선박이 파괴되고 방파제가 전도되는 등의 피해가 속출하였다. 동해안의 태풍 내습, 지구 온난화와 저기압 발달에 의한 수위 상승 등과 같은 다양한 해양기후를 고려한 연안 구조물의 파랑 영향을 검토하는 것이 중요할 것으로 판단되었다. 기상청 태풍센터에서 제공하는 1979년부터 2020년까지 한반도 해역에 내습한 태풍 중 울릉도에 영향을 미친 태풍은 18개로 울릉도 인근에 영향을 준 내습 태풍을 10년 단위로 분석해 보면, 1980년대 3개, 1990년대 2개, 2000년대 8개, 2010년대 3개, 2020년 2개로 2000년대에 울릉도 영향권에 들어간 태풍이 가장 많았으며, 심해파 추산 기간 이후 2020년 1년 동안 울릉도 인근으로 마이삭, 하이선과 같은 2개의 태풍이 연속적으로 영향을 주었다. 울릉도에 영향을 미친 18개 태풍을 대상으로 일본 기상청(JMA)에서 제공하는 1시간 바람장을 이용하여 파랑 후측 수치 모의를 수행하였으며, 해양수산부와 기상청 관측 부이를 이용하여 파랑에 대한 정확도를 확보하였다. 고파랑 내습 시 연안에 조우하는 수위 조건은 파랑 에너지의 증가를 결정하게 되며, 항만 구조물의 설계에 적용되고 있는 약최고고조위 이상(4대분조의 최대 조위)의 최극조위 조건에서 해안 구조물에 월파 및 침수 피해를 주는 요인으로 작용할 수 있다. 이를 바탕으로 울릉도 남양항에서 폭풍 시 내습한 최극고조위(0.65m)와 IPCC 5차 보고서에 제시한 최악의 시나리오(RCP 8.5) 조건에서 울릉도에서 확인된 0.79 cm 상승고를 반영하여 범람위험평가를 광역에서의 계산 결과를 입력자료로 하여 준 3차원 비 정수압 파랑 변형 수치 모형인 MIKE 3 Wave를 사용하여 실험하였다. 해수면 상승에 의한 수위 상승고는 연안 파랑 증가에 영향을 주었으며 연안 구조물의 침수 피해에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 월파 차단, 파랑 차폐의 목적으로 건설되는 구조물의 규모 및 천단고 등을 설정하는데 설계 수위의 선정은 중요하다. 수치 실험 결과를 바탕으로 방파제 및 호안의 범람 위험 평가를 수행하고 구조물 설계 시 이러한 해수면 상승고가 반영된 설계가 중요하다는 것을 위험 평가를 통해 확인할 수 있다.

• 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.