• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.401-412
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• 2008

본 연구에서는 3차원수치파동수로내에 쇄파후의 파랑이 대형연직원주구조물에 작용할 때 작용파력과 구조물에 의한 파랑변형을 수치적으로 해석한다. 수치해석법으로 파랑과 구조물과의 비선형상호간섭에 따른 쇄파현상을 포함하는 복잡한 자유수면의 거동특성을 고정도로 해석할 수 있는 3차원Navier-Stokes운동방정식과 자유수면추적에 3차원VOF(Volume Of Fluid)법을 결합한 강비선형해석법을 적용한다. 3차원파동장내에서 해저는 쇄파를 상대적으로 쉽게 발생시킬 수 있는 경사스텝의 해저(변수심의 경사수역과 일정수심역으로 구성)로 이루어진 경우를 고려하며, 파고의 변화에 따라 쇄파가 경사수역 또는 일정수심역에서 발생하여 일정수심역의 대형연직원주구조물에는 쇄파후의 파랑만이 작용하는 경우로 한정한다. 구조물의 위치 및 입사파랑의 파고변화가 구조물에 작용하는 파력 및 파랑변형에 미치는 특성을 쇄파전후의 파랑을 중심으로 검토하고, 쇄파후 파랑의 전파에 따른 파랑에너지의 변화와 구조물에 작용하는 파력특성과를 연관시켜 논의하여 3차원파동장에서 파랑과 구조물과의 강비선형간섭현상의 특성을 규명한다.

• 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.

• 한국해안해양공학회지
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• 제6권2호
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• pp.157-163
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• 1994

비선형 심해파의 전개과정을 통하여 그리고 어떤 특정한 위치에서 파속이 빠른 파가 느린 파를 추월하도록 하여 파의 중복을 유도함으로써 심해쇄파를 발생시키는 실험을 수행하였다. 2차원과 3차원적인 파랑의 불안정상태와 그로 인한 쇄파의 발생이 비선형 심해파의 전개과정에서 관찰되었고 또한 예상 쇄파지점에서 출 파고를 갖는 붕괴파(spilling waves)와 권파(plunging waves)를 관찰하였다. 비선형 심해파의 전개에서는 파랑이 거의 초기에너지를 가지고 전개하였으며 쇄파가 일어난 후에는 많은 에너지가 감소하는 것으로 나타났다. 붕괴파와 권파에서도 쇄파후의 에너지의 감소가 나타났지만 특히 격렬한 권파에서의 에너지감소가 두드러지게 관찰되었다.

• 한국해양공학회지
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• 제10권3호
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• pp.62-73
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• 1996

Numerical simulation is made of the three-dimensional wave breaking motion about a part of a floating offshore structure containing a circular cylinder mounted vertically onto a lower hull in regular periodic gravity wave generated by a numerical wave maker. TUMMAC-VIII finite-difference method is newly developed for such a problem. By use of density-function technique the three-dimensional wave breaking motion is approximately implenented in the framework of rectangular grid system. A porosity technique is devised for the implementation of the no-slip bydy boundary conditions. The generation of breaking waves by the interaction of incident waves with the structure is well simulated and interesting features of breaking waves are revealed with containing degree of quantitative and qualitative accuracy.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권4호
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• pp.383-389
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• 2006

소파호안과 같은 해역구조물을 통한 월파량 산정에 수치해석기법을 적용하기 위하여 투과성 구조물의 취급 및 쇄파현상의 재현이 가능한 수치해석기법을 발판으로 하여 쇄파발생으로 인한 기포의 유입과 호안 배후의 월파로 인한 물방울의 자유낙하 및 사면유하 등을 고려할 수 있는 기법을 추가한 새로운 3차원 수치해석기법을 제안하여, 기존의 수리모형실험과 비교함으로써 그 타당성을 검증하였다. 소파호안을 대상으로 Ursell 수($=L^2H/h^3$)가 커질수록 3차원 계산에 의해 얻어지는 월파유량은 증가하였으며 실험결과와도 잘 일치하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 월파량 산정에 2차원 및 3차원수치해석기법을 이용할 경우의 차이점에 관하여 논의하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권6호
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• pp.606-613
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• 2007

본 연구에서는 2차원 수리모형실험을 통해 직립 구조물에 의한 권파와 이로 인해 발생하는 처오름과 월파 유속장을 측정하고, 그 결과를 이용하여 월파의 속도분포를 위한 경험식을 구하였다. 구조물 주위에서의 쇄파에 의한 월파는 넓은 기포화된 지역을 형성하며 다위상 상태가 된다. 이와 같은 구조물 주위에서의 처오름과 월파흐름의 유속을 측정하기 위하여 PIV(particle image velocimetry)기법을 사용하였으며, 기포화된 흐름영역은 PIV기법의 변형된 기법을 고안하여 측정하였다. 두 기법을 이용하여 측정된 유속장으로부터 구조물 주위에서의 3가지의 주된 위상인 쇄파, 처오름 그리고 월파의 최고유속을 알 수 있었다. 또한, 구조물의 상부로 월파된 유체흐름의 최대유속분포는 비선형적인 단면을 보여주고 시간별 최대유속은 주로 유체의 전면부에서 일어남이 관측되었다. 차원해석을 통해 무차원화된 유속분포로 부터 구조물 상단에서의 월파유속 분포가 유사단면을 갖는다는 것을 확인하였으며, 이를 이용하여 월파의 유속분포를 위한 실험적 경험식을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.468-468
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• 2016

3차원 동수역학 모델을 이용하여 연안 순환에서 발생하는 이안류의 연직 분포를 조사하였다. 이안류 흐름은 변수심 위에서 발생하는 파의 쇄파와 모멘텀 전달에 의해 발생하는 외해방향의 흐름을 의미하는 것으로 해안의 보전, 유지 및 개발 측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 지난 수십년동안 이안류와 관련된 현상을 해석하기 위해 많은 연구들이 수행되어 왔다. 하지만 대부분의 연구들은 수심적분된 2차원 모델을 사용하거나 위상 평균된 3차원 모델을 사용하여 이안류 흐름이 발생할 시 유속의 3차원 분포나 각 종 물리량의 시간적인 변화 등을 모의하기 어려웠다. 본 연구에서는 3차원 동수역학 모델 NHWAVE (Non-Hydrostatic WAVE model)을 이용하여 이안류의 연직분포를 조사하였다. 이안류를 발생시키기 위하여 이상적인 이안류 지형을 만들었으며 여러 지점에서 연직분포를 측정하여 수심적분된 Boussinesq 모델과 비교하여 특성을 파악하였다. 수치모의 수행결과, 두 모델 모두 이안류 현상을 잘 재현하였으나 Boussinesq 모델은 수평유속의 연직방향 변화를 잘 재현하지는 못하였다. 또한, 파고가 상대적으로 큰 경우에는 3차원 모델에서는 작은 순환류가 외해 영역에서 발생하였으나 Boussinesq 모델에서는 관측하지 못하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제10권3호
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• pp.50-61
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• 1996

The breaking phenomenon of regular periodic waves generated by a numerical wave maker is simulated by finite-difference method which can cope with strong interface motions. The air and water flows are simultaneously solved in the time-marching solution procedure for the Navier-Stokes equation. A density-function technique is devised for the implemenation of the interface conditions. The accuracy is examined and applied to the simulation of two-dimensional breaking phenomena of periodic gravity waves.

• 한국해안해양공학회지
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• 제6권4호
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• pp.459-471
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• 1994

쇄파작용에 기인한 준 3차원적 연안류 순환 모델의 수치 기법을 제시한다. 지배 방정식은 근사 factorization 기법과 fractional step method를 사용하여 음해법으로 수치해석 되었고 분할된 식은 유한 체적법으로 차분된다. 계산된 3차원적 연안류 패턴의 한 예로서 Gourlay(1974)의 실험자료와 비교하여 간접적으로 모델의 타당성을 검증한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.193-201
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• 1993

심해 정상파의 불안정성에 관한 실험 연구로부터, 파형경사 0.19에서 0.25 사이에서는 2차원적인 Benjamin-Feir 형태의 불안정성과 쇄파가 관찰되었으며, 파형경사가 이보다 큰 0.31 이상에서는 3차원적인 불안정성과 쇄파가 관찰되었다. 또한 이 실험에서 같은 파형 경사를 가진 2 가지 종류의 파랑이 실험, 관찰되었는데, 여기에서 작은 파고를 가진 짧은 파랑은 높은 파고를 가진 긴 파랑보다 더 불안정하고 그리고 보다 더 빨리 쇄파됨이 관찰되었다.