• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.79-82
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• 2012

최근 지진해일 발생으로 인한 막대한 피해로 인해 지진해일 방재에 대한 중요성이 높아지고 있다. 지진해일 방재연구는 주로 실제 발생하였던 역사지진해일과 발생가능성이 높은 가상의 지진해일에 대해 해당지역의 재해정보도를 제작하여, 지진해일 발생 시 인명 및 재산피해를 최소화 하는 것에 초점이 맞추어져 있다. 따라서 이번 연구에서는 이러한 재해정보도의 효율성을 높이기 위해 지진해일 발생 시 인명피해가 발생할 가능성이 높은 위험지역을 선정하였다. 지진해일 위험지역을 선정하기 위해 가상의 지진해일을 수치모의 하였으며, 지진해일 발생 시 인명피해가 발생할 수 있는 지진해일 범람 높이를 선정하여 선정한 기준 높이 이상의 범람이 발생할 확률을 계산하였다. 지진해일 수치모의는 지진해일 전파모의와 범람모의 과정으로 이루어진다. 지진해일 전파모형은 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하며, 지진해일 범람모형은 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 수치모의를 통해 주문진항에서의 가상의 지진해일에 대한 범람영역 및 범람 높이를 얻었다. 수치모의를 통해 얻어진 범람 데이터를 이용해 기준 높이 이상의 범람 발생 확률을 계산하였다. 확률 계산을 위해선 해당 데이터의 확률분포를 결정하여야 하기 때문에, 적합도 검정을 수행하였다. 이번 연구에서는 여러 가지 적합도 검정 기법 중 하나인 확률도시 상관계수 검정(Probability Plot Correlation Coefficient Test)을 사용하였으며, 범람 데이터의 확률분포로 Normal, Log-normal, Exponential, Gumbel 분포를 가정하여 검정을 수행하였다. 각 지점별로 확률도시 상관계수 검정을 수행하여, 해당 지점의 확률분포를 결정하였고, 각 지점별로 해당하는 확률분포의 누적확률분포 함수를 이용해 기준 높이 이상의 범람이 발생할 확률을 계산하였다. 얻어진 확률을 지도상에 도시하여 기준 높이 이상의 범람 발생 확률이 높은 지점을 주문진항에서의 지진해일에 대한 인명피해 발생 가능성이 높은 위험지역으로 선정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.507-507
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• 2023

지진해일은 많은 인명피해를 입힐 수 있는 위험한 자연재해이며, 예를 들어 각각 약 25만명과 약 2만명의 사상자가 발생하였던 2004년 수마트라 지진해일과 2011년 동일본 지진해일 등이 있다. 우리나라 동해안 또한 향후 지진 발생 가능성이 큰 지진공백역이 존재하여 안전한 지역으로 볼 수 없다. 지진해일 방재대책 수립과 관련된 연구는 지속적으로 이루어지고 있지만 지진해일의 발생빈도는 적고 완벽히 대응하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 지진해일 방재대책의 가장 기본적인 자료로 이용될 수 있는 지진해일 침수예상도를 효율적인 방법으로 제작하는 것을 연구했다. 현재 우리나라의 지진해일 최대 침수예상도는 과거 및 향후 발생가능한 지진해일의 경우에 대한 모든 범람구역이 고려된 보수적인 방법으로 제작되고 있다. 지진원의 위치와 각 매개변수의 특성에 따라 범람구역이 다양하게 나타날 수 있기 때문에 보수적인 최대 침수예상도는 과도한 범람구역이 고려될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 보수적인 최대 침수예상도와 비교하여 AI기술과 로직트리 기법을 통해 더 정확한 최대 침수예상도를 제작하는 것을 목표로 한다. 연구방법은 1) 고려된 모든 지진해일 시나리오에 대한 수치해석 2) 입력자료인 지진해일 초기수면 변위 이미지 증강 3) CNN모델을 활용한 초기수면 변위 이미지 분류 4) 분류된 결과의 범람 구역으로 최대 침수예상도를 제작하였다. 향후 연구결과는 지진해일 재해정보도 제작 및 지진해일 침수예측 모델 개발에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.194-202
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• 2008

일반적으로 지진해일 경보 발령 시 예상해일고를 산정하기 위해 큰 격자의 선형모형을 사용하게 되므로 범람역이 과소 산정된다. 그러므로 비상대피 계획을 위해 예보해일고에 상응하는 정도 높은 범람도를 필요로 한다. 본 연구에서는 범람역의 정량예보를 위해 상대적으로 정도 높은 지진해일 범람도를 작성하는 실용적인 방법을 제안하였다. 이 방법은 다음과 같다. 선형 지진해일 수치모형을 사용하여 대상지역 주변에 특정 지진해일고를 유발시키는 잠재 지진해일 발생원의 단층 변위를 산정한다. 이렇게 구해진 단층 변위에 대해 비선형 범람 수치모형을 이용하여 대상지역의 최대 침수포락선을 계산하고 범람도를 작성한다. 본 연구에서는 임원항을 대상지역으로 11개의 잠재 지진해일 발생원에 대해 예상범람도를 작성하여 제안된 기법의 타당성을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.147-147
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• 2017

본 연구에서는 2003년 태풍 'MAEMI'에 의해 피해를 가장 많이 입은 경남 마산시를 중심으로 폭풍해일 범람도를 작성하였다. 해양과 하천 하류부가 만나는 마산시에서는 해일, 조석, 하천을 동시에 고려해야 하므로 이에 대한 단계적 적용을 통해 범람 중첩효과를 검토하였다. 본 연구에 사용된 수치모델은 네덜란드 Deltares사에서 개발한 준3차원 해수유동 모델 Delft3D이다. Delft3D는 폭풍해일 이외 지진해일, 부유물 이송, 오염물 확산 등 다양한 분야에 적용 가능하며, 파랑, 조석력, 바람에 의한 전단력, 온도, 염도에 의한 밀도류, 대기압 변화, 조간대 모의 등 다양한 영향을 고려할 수 있다. 수치모의시 모델의 안정성과 효율성을 높이기 위해 다중격자기법을 사용(최소 25m 격자)하였으며, 수심 자료는 국토지리정보원 수치지도와 국립해양조사원 수치해도의 수평 수직적 통합을 통해 구성하였다. 태풍 'MAEMI'의 Best Track은 기상청에서 제공하는 3시간 간격의 중심기압, 풍속, 중심위치를 Holland's Model에 적용하여 계산하였다. 조석효과를 고려하기 위해 개방경계에서 TPXO 7.2를 사용한 분조값을 입력하였다. 또한 하천의 흐름을 효과적으로 구현하기 위해 하천 단면에서의 동적 수위경계조건(또는 유량경계조건)을 추가적으로 부여하였다. 수치해석결과, 마산 수위 관측소에서 관측된 태풍 'MAEMI'의 해일고와 유사한 결과가 산출되었다. 범람역 해석결과는 해일, 조석, 하천을 동시적으로 고려하였을 경우에 실제 침수흔적도인 마산시재해침수지도와 가장 유사한 결과를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.216-216
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• 2021

해저지진, 해저붕괴 및 해저화산분출 등에 발생되는 지진해일은 파장이 수십에서 수백 km에 이르는 장파로서 에너지 손실없이 먼 거리를 전파할 수 있으며, 수심이 상대적으로 얕은 해안가에 도달하면 범람에 의해 인명 및 재산피해를 야기시킬 수 있다. 예를 들어, 2004년 12월 26일에 발생한 수마트라 지진해일은 약 30만명의 인명피해와 약 10조원의 재산피해를 가져왔으며, 2011년 3월 11일에 발생한 동일본 지진해일은 약 2만명의 인명피해와 약 330조의 재산피해를 유발시켰다. 더욱이, 지진해일에 의해 폭발한 후쿠시마 원자력발전소에서의 방사능 유출은 10년이 지난 현재도 생태계 교란, 방사능 피폭 등의 피해를 일으키고 있다. 우리나라도 1983년 5월 26일 발생한 동해 중부지진해일에 의해 삼척시 임원항 및 인근에서 인명피해(1명 사망, 2명 실종)와 약 2억원의 재산피해가 발생하였다. 최근, 4차 산업혁명으로서 빅데이터를 기반으로 한 다양한 인공지능기술이 개발되고 있으며, 많은 분야에서 이 기술을 적용하고자 노력하고 있다. 특히, 과학 및 공학분야에서도 이를 융합하는 연구 및 활용하는 사례가 증가하고 있다. 본 연구에서는 1983년 발생한 중부지진해일에 의해 인명 및 재산피해가 발생한 임원항을 대상으로 지진해일 수치모형실험을 수행하며, 수치모형실험 결과를 토대로 인공지능 모델 중 합성신경망 (Convolution Neural Network)을 활용하여 인공지능을 통한 지진해일 범람구역을 산정 및 평가하고자 한다.

• 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.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.400-403
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• 2012

본 연구에서 건물이 밀집되어 있는 해안도시에서의 지진해일 범람에 대한 평면수리모형실험을 수행하였다. 해안도시는 미국 서해안에 위치한 도시인 Seaside를 1/50으로 축소하여 평면수조에 설치하였다. 본 실험에서 범람지역에서의 지진해일의 파고 및 수평속도 측정하였는데, 31개 지점에서 계측하였으며 입사된 지진해일의 파고는 원형 스케일 10 m로 설정하였다. 범람양상과 속도는 건물의 위치 및 배열상태에 따라 크게 다르게 계측되었다. 또한, 도시의 주요 도로를 따라 계측된 지진해일 범람 파고 및 수평속도를 이용하여 모멘텀 플럭스(Momentum flux)를 계산하였다. 모멘텀 플럭스는 해안선에서부터 육지방향으로 파가 진행하면서 감소하는 일반적인 경향을 나타내었다. 범람파고와 모멘텀 플럭스는 도로가 형성된 구역에서 감쇄가 적게 나타났다. 본 연구를 통해 수평 유속이 구조물에 미치는 외력에 중요한 영향을 준다는 것을 알게 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.2102-2104
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• 2007

본 연구에서는 수치모의을 통하여 최대범람구역을 설정하고, 지역주민들의 실제 피난상황을 모의하여 실제 지진해일이 발생했을 때 인명피해를 예측하는 기법을 개발하였다. 1983년 동해 중부 지진해일의 수치모형실험을 통하여 최대범람구역 및 범람시간을 설정하였고, 임원항 지역을 가상공간에서 재현하여 지역주민의 피난상황을 모의하였다. 최종 피난 지역은 3개로 설정하였으며, 각각 다른 지역을 설정하여 반복해서 실험하여 인명피해를 예측하고 수치모형실험 결과를 토대로 가장 적합한 피난 지역을 선택하였다. 인명 및 재산피해를 최소화하는 방재대책을 수립하는데 본 연구의 결과를 활용할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.453-461
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• 2002

동해에서 발생한 1983년 지진해일의 동해안에서 처오름 과정을 수치해석하였다. 비선형 천수방정식에 근거한 유한차분 수치모형을 이용하였으며, 임원에서 최대 처오름높이를 예측하였다. 예측된 결과는 현장 관측자료와 비교적 잘 일치하였다. 지진해일 범람 위험을 강조하기 위해 처오름높이를 근거한 시험적인 최대범람도를 제작하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.169-176
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• 2001

지진해일의 전파와 이에 부수되는 처오름과정에 관한 수치해석에 관하여 연구하였다. 먼저, 대양을 가로질러 전파하는 지진해일을 모의하는 전파모형과 해안선 근처에서의 처오름과정을 모의하는 범람모형에 대하여 서술하였다. 수치모형을 1760년 칠레 지진해일에 적용하여 지진해일의 전파과정과 하와이 힐로만에서의 범람을 수치해석하였다. 철로만의 최대범람구역을 결정하여 현장관측자료 및 다른 수치해석 예측과 비교하여 매우 만족할만한 결과를 얻었다.