• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.383-390
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• 2021

해안분야 실험은 복잡하며, 여러 요소들을 고려해야 한다. 성공적인 수행에는 경험이 중요한 요소가 되기도 하며, 조파기 및 계측기의 성능향상 등으로 지속적으로 발달되어 왔다. 수리실험은 구조물의 안정성 및 해안수리학적 특성 검토 분야에서 수치실험에 비해 직관적인 관찰이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 모형축척, 실험시설 및 장비와 실험 수행자의 판단 등에 의해 서로 다른 결과가 도출될 수도 있다. 본 연구에서는 수리실험에 있어 가장 기본이면서 중요한 실험파(불규칙파) 설정을 위한 지침을 제안하기 위해 2차원 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 주파수 스펙트럼을 활용한 불규칙파의 설정방법 및 입사파고의 범위[(H_S)_M/(H_S)_T = 1~1.05]에 대하여 제시하였다. 제안된 실험파 설정 지침은 실험결과의 신뢰도 향상에 기여할 수 있기를 기대한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.563-572
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• 2006

현재 해안구조물의 설계시에는 현지관측을 토대로 한 Goda식(Goda, 1974)과 같은 경험식이나 2차원적인 수리수치모형실험을 통한 파력값을 많이 사용하고 있다. 하지만, 이러한 2차원 해석결과들은 실해역에 설치된 구조물의 평면배치형상에 따라 변화하는 작용파력의 3차원 구조를 재현하기에는 무리가 있는 듯 하다. 특히, 혼성방파제와 같은 대형구조물의 항외측과 항내측에서 위상차가 발생하는 경우에는 구조물의 단면별로 파력이 각기 다르게 작용할 것으로 판단된다. 본 연구에서는, 해안구조물에 작용하는 파력의 3차원구조를 명확히 하기 위하여, 투과성구조물 및 쇄파현상에도 적용이 가능한 기존의 수치해석기법(Hur and Mizutani, 2003)에 Large Eddy Simulation(LES)기법을 도입한 새로운 3차원 수치해석기법을 제안하였으며, 이 기법을 이용하여 얻어진 잠제상 구조물에서의 작용파력 계산치를 기존의 수리모형실험치와 비교한 결과, 좋은 일치성을 확인하였다. 또한, 대형해안구조물 중 혼성방파제를 본 연구의 대상구조물로하여, 사석마운드로의 투과 및 개구부로의 회절의 영향으로 인해 발생하는 위상차를 고려한 3차원 파력구조에 관해 논의하였으며, 2차원 해석으로는 규명할 수 없었던 3차원적인 동적 파력특성을 파악할 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.57.2-57.2
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• 2010

본 연구에서는 도시지역으로 하천이 범람할 때, 도시 내에서의 홍수파 전파특성을 모의하고 분석하였다. 본 연구에서 적용된 수치모형은 2차원 천수방정식을 지배방정식과 불연속 흐름을 모의하기 위해 시간과 공간상에서 l차 정도의 정확도를 갖는 HLLC 기법에 근간을 둔 2차원 비구조적 유한체적모형(Finite Volume Model) 이다. 2003년 9월에 발생한 태풍 매미(MAEMI) 기간 동안 경상남도 거제시에 위치한 고현천 유역의 해안도시지역이 범람되었다. 본 연구에서는 고현천 주변의 해안도시 범람에 대한 홍수흔적을 자료를 이용하여 수치모형을 검증하였으며, 유입량의 증가에 따른 도시지역 내에서의 홍수의 전파양상을 모의 및 분석을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.43-43
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• 2011

최근 컴퓨터 기술의 발전으로 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 이용하는 3차원 수치모형에 의한 연구가 기초과학 분야인 수학에서부터 공학은 물론 의학 분야까지 광범위하게 진행되고 있다. 3차원 수치모형을 이용한 연구는 이론적으로 매우 우수하긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 근래의 컴퓨터 기술이 엄청난 속도로 발전하고 있는 점을 감안할 때 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 이러한 흐름에 따라 해안공학 분야에서도 3차원 수치모형을 이용한 다양한 연구가 시도되고 있다. 복잡한 해안구조물로 인한 파랑변형 및 구조물의 안전성 등을 검토할 때 기존의 평면 2차원 수치모형이나 연직 2차원 수치모형으로는 재현이 힘들어 상대적으로 수치모형을 활용한 연구의 효용성이 낮았던 것에 비해 3차원 수치모형을 활용할 경우 복잡한 지형 및 구조물의 형상을 재현할 수 있기 때문에 좀 더 유용하게 사용될 수 있다. 한편, 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, 2차원 수치모형을 중심으로 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔으나 Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 3차원 Navier-Stokes 방정식 모형에서 내부조파기법을 도입하여 목표 파랑을 조파하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 유한차분모형으로 자유수면 추적에는 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용한다. 수치모형실험 결과를 일정한 수심을 전파하는 정현파의 해석해와 비교하였으며, 수치모형실험 결과가 비교적 정확하게 목표 파랑을 조파할 수 있음을 검증하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.333-341
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• 2008

본 연구에서는 해안 디지털 비디오를 이용하여 쇄파지역에서의 파랑궤적을 원격으로 측정하는 기술을 제안한다. 쇄파에 의해 발생하는 거품은 비디오 이미지로부터 파랑속성을 측정하는데 큰 오차를 야기한다. 이러한 이유로, 본 연구는 이미지 상에서 파랑신호와는 다른 거품 노이즈를 제거하기 위한 고급 영상처리기술과 쇄파지역에서 파랑속성을 효과적으로 측정하는데 필요한 파랑궤적을 검출하는 방법에 초점을 두고 있다. 이를 위하여 본 연구는 100 m 이상 거리범위의 쇄파지역에서 3 Hz 주파수로 촬영한 해안 비디오 자료를 이용한다. 비디오 원 영상으로부터 고주파수의 특성을 가지는 거품신호를 제거하기 위하여 이미지 프레임 후방차분과 방향성 로패스 이미지 필터를 통하여 비디오 이미지를 영상처리한다. 개별의 쇄파 파랑궤적은 레이돈 변환 선인식 알고리듬을 이용하여, 거품 노이즈가 제거된 해안선 수직방향 이미지 Timestack상에 적용하여 검출된다. 이 이미지 Timestack의 물리적 공간차원은 2차원 공간-시간 도메인으로 표현된다. 비디오 자료로부터 측정된 유효 파랑궤적의 개수는 실측자료로부터 얻어진 파랑개수의 약 2/3이다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 1992년도 정기학술강연회 발표논문 초록집
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• pp.173-178
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• 1992

연안역에서 해저지형의 변화를 예측하는 것은 해빈침식제어, 하구폐색, 항로매몰문제, 방파제 및 증ㆍ양식장과 같은 연안시설물의 설치에 있어서 고려하지 않으면 안될 중요한 연구과제의 하나이다. 이러한 해저지형의 변화를 예측하기 위하여는 수평이차원의 국지역에서 순표사량의 정량적인 평가가 필요하다.(중략)

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2002년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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• pp.202-207
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• 2002

본 연구는 액체가 담긴 직사각형 용기를 회전시켜 spin-up 시킨 뒤 주기적인 외력을 가하여 요동운동 시킬 때, 용기 내에 나타나는 유동을 실험 및 수치해석 방법으로 조사한 것 이 다. 서와 김(1), 서 등(2)은 본 유동 모델의 2차원 수치 해석과 가시화 실험을 통하여 낮은 로스비 수(Ross number)와 레이놀즈 수(Reynolds number)의 유동에 적용할 수 있는 Ekman 분출모델을 제안하였다. (중략)

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권1호
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• pp.91-107
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• 1995

본 논문에서는 이안류의 생성ㆍ유지에 대한 모형을 크게 세가지로, 2차원 평면지형에서도 이안류가 생성되어 유지될 수 있는 프리즘지형 모형 (prismatic topography models), 이안류의 생성ㆍ유지를 위하여 쇄파대내의 3차원 해저지형을 필요로 하는 비프리즘지형 모형(non-prismatic topography models), 그리고 해안선을 따른 돌제 또는 방파제 등의 해안구조물이 생성하는 이안류 모형 등으로 분류하였다. 그러나 이안류의 생성ㆍ유지에 관계되는 모든 변수들을 포함한 지배역학현상을 규명하기 위해서는 더욱 더 많은 문헌연구가 필요하다는 것을 알았다. 다음에 연안사주 또는 잠제 등이 존재하는 해안지형과 그 위로의 해수 전달을 고려하여 연안사주와 해안선 사이에 흐르는 해안방향으로의 흐름현상을 예측키 위한 이론적인 모형을 개발하였다. 이 수리모형은 휴체력과 해저지형변환간에 서서히 발생하는 상호 간섭(slow feedback)을 고려할 수 있는 퇴적물 이동모형과 함께 연안지역에서의 해저지형변환 예측에 이용될 수 있으리라 사려된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제5권3호
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• pp.173-181
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• 1993

확산-이송 방정식 모델을 비교, 고찰하여 개선된 2차원 Euierian-Lagrangian 방법에 의한 수치기법을 수립하였다. 실제해역에서 장기간 단속적으로 방류되는 방조제 공사시의 토사확산을 모의하기 위하여 Fourier 공수를 이용하여 source항을 표현하였다. 연구결과 본 Eulerian-Lagrangian 모형은 장기간의 연속적 및 단속적 연안해역의 확산을 매우 효율적으로 모의할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.292-292
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• 2018

2016년 태풍 "차바"로 인한 부산과 울산지역의 침수 및 2003년 발생한 태풍 "매미"로 인한 마산창원지역의 침수사례는 우리나라 해안도시유역이 해수면 상승에 의한 피해에 노출되어 있음을 간접적으로 입증하는 대표적 사례라 할 수 있다. IPCC 4차 평가보고서에 따르면 전 지구적 차원에서 지난 100년 동안 해수면은 약 1.7 m 상승하였으며, 1961~2003년 사이 해수면 상승률은 연평균 3.1 mm에 이르고 있다. 특히 우리나라 남해안은 연평균 3.4 mm씩 상승하고 있어 전 세계 해수면 평균 상승속도를 상회하고 있다. 또한 1990년대 이전보다 이후 기간에 우리나라에 영향을 준 태풍의 수가 많으며 평균적으로 태풍의 강도 및 해일고가 증가하고 있다. 따라서 전 지구적 해수면 상승과 태풍해일고 증가에 따른 복합적인 해수면 상승으로 인한 해안유역의 침수피해가 증가할 것으로 예상되며 특히 미래 발생 가능한 수퍼태풍에 의한 급격한 해일고의 상승은 해안유역에 침수피해를 더욱 가중시킬 것이라 예상된다. 특히 해수면 상승으로 인한 침수피해 특성은 홍수유출에 의한 내륙 침수피해와는 다른 특성을 보이고 있어 이에 대한 대응기법 개발이 절실한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 해수면 상승에 따른 해안도시지역 대한 침수피해 예방 및 저감을 위한 침수모의기법을 개발하고 효율적 대응방안을 선정하는 기법을 제안하였다. 부정류 특성을 지닌 해수면 상승 경계조건 및 건물 간 도로를 통해 흐름이 발생하는 특성을 고려하여 해안지역의 시공적 침수규모 및 유속 등을 예측할 수 있는 2차원 수치모형을 개발하였다. 2003년 발생한 태풍 "매미" 발생 기간 동안 관측된 실제 해일고를 적용하여 창원 등 해안도시유역에 범람모의를 수행하였으며 실제 침수흔적과 비교함으로써 모형을 검증하였다. 또한 해안 경계선을 따라 월파방지벽을 설치하는 경계조건을 도입하여 월파방지벽 높이에 따른 해안도시유역 침수규모를 산정하여 월파방지벽 높이에 따른 시공적 침수규모를 분석함으로써 월파방지벽의 효과를 확인하였다. 본 연구결과는 해안지역 지점별 침수규모 및 최대 침수심 발생시간을 제공함으로써 침수에 따른 중장기적 구조적 대응방안 수립은 물론 초단기적 예상 해수면 상승에 다른 대피경로 제공 등 비구조적 수재해 대응 기법을 제시하는 기초자료를 제공에 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.