• 한국수자원학회논문집
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• 제45권5호
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• pp.473-480
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• 2012

고정확도를 보장할 수 있는 Compact Finite Volume Method를 이용하여 수심적분형 흐름 모형과 수심평균된 이송확산 방정식을 해석하는 수치모형 개발과정을 기술하였다. 이차원의 흐름과 파랑의 상호작용에 대한 실험결과와 제시된 수치모형을 이용한 계산결과는 양호하게 일치하였다. 일차원과 이차원공간에서의 흐름에 의한 스칼라의 이송에 관한 수치모의에서도 수차확산이 거의 발견되지 않았고, 매우 정확히 일치하였다. 개수로에서의 난류혼합에 관한 수치모의 결과에서도 합리적인 스칼라의 혼합양상이 관찰되었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-8
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• 2005

지진해일을 수치모의할 때 임의로 구성된 유한요소망과 양해법을 사용하면서도 Boussinesq 방정식과 같은 정도의 물리적 분산효과를 고려할 수 있는 능동적인 분산보정 2차원 유한요소모형을 개발하였다. 새로운 기법을 이용하여 계산한 수치해와 파의 분산효과를 고려한 해석해의 비교를 통해 본 연구에서 개발한 분산보정기법의 타당성을 입증하였다. 그 결과 개발된 수치모형이 상당히 정확함을 보였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.64-67
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• 2017

화물량이나 해상관광객 유입 확대 등 항만수요의 증가에 따른 대응으로 항만을 확장하거나 신규항만을 계획하게 된다. 우리나라 어항의 경우 경관이 수려하고 청정지역으로 분류되어 개발여지가 크다. 이중 감포항의 경우도 해상을 통한 연안 화물의 운송확장과 어항의 기능에서 연안항의 여건을 갖추고 경주와 연계한 해양 관광벨트를 구성하여 친수공간 조성, 송대말 등대 컨텐츠 사업 등 해양관광의 거점으로 도약하기 위한 집중개발을 추진 중에 있어서 종합적인 관점에서 항만확장을 검토할 필요가 있다. 본 연구는 추진 중인 항만확장과 관련하여 남측 및 동측의 항만확장안에 대해 선박의 통항안전 및 계류한계파고에 대한 항만 정온도 여부를 제 3세대 수치파랑 모형인 SWAN모형과 강비선형 Boussinesq 방정식을 적용한 불규칙파 Bouss-2D 모형을 적용하여 모형간 특성을 도출한 후 현재안과 각 대안별로 파랑반응특성을 비교분석하였다. 이에 대한 결과는 각 대안별로 장래 항만확장에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.58-58
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• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 파장에 비해 먼거리를 전파한다. 따라서 지진해일이 전파할 시 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 그러므로 동해에서 발생하는 지진해일을 수치모의 할 때는 분산효과가 충분히 고려될 수 있는 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 그러나 이를 직접 풀 경우에는 상당히 많은 시간이 소비되며 효율적이지 못하다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항을 선형 Boussinesq 방정식의 분산항과 같은 형태를 가질 수 있도록 분산보정계수를 사용하여 수치모의를 수행하였다. 하지만 이때 사용된 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 이용하여 유도된 것이므로, 실제 경사가 있는 지형을 통과할 때의 수치모의 결과는 정확하다고 할 수 없다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정으로 새로운 지배방정식을 유도하였으며, 수심변화로 인해 새로 발생하는 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 또한 수심이 변화는 지형을 통과하는 지진해일의 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용하여 가상 지진해일을 원형 천퇴지형에 통과시키는 수치모의를 수행하였다. 결과의 비교를 위한 정확해가 없으므로, 비선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 이용하여 동일한 조건으로 수치모의를 수행하였다. 수치모의 시 중심선에 4개의 가상 gage를 설치하였으며, 이를 통해 각각의 수치모의 실험에 대한 자유수면 변위를 관찰하여 비교하였다. 수치모의 결과에 대한 비교를 통하여 기존의 분산보정기법에 비해 본 연구에서 제안한 새로운 수치기법이 분산효과를 비교적 잘 반영하는 것으로 나타났으며, 비교적으로 실제 지형에 적용하였을 때 정확도 향상의 가능성이 높다고 판단하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.40-41
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• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 세계적으로 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 이에 비해 먼 거리를 전파한다. 그러므로 동해에서 발생한 지진해일의 전파에 대한 해석을 수행할 때 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 따라서 지배방정식으로 분산 효과가 충분히 고려된 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항에 분산 보정계수를 이용하여 선형 Boussinesq 방정식의 물리적 분산항과 같은 형태로 나타나도록 유도하여 수치모의를 수행하였다. 그러나 기존에 사용한 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 통하여 유도된 것으로, 수심에 변화가 있는 실제 지형을 통과하는 지진해일에 대한 수치모의를 수행한 결과의 정확도에 문제가 생길 수 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 발생할 수 있는 수심 변화에 따른 오류를 개선하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정을 이용하여 지배방정식을 유도하였으며, 이로 인해 발생하는 수심 변화가 고려된 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 그리고 적용성을 높이기 위하여 수치모의 기법의 제한을 최소화하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서 제안한 수정 기법이 수심이 변화하는 지형을 전파하는 지진해일 수치모의 과정에서 경사에 대한 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용한 가상 지진해일을 원형 천퇴 지형에 통과시켰다. 본 연구에서 사용한 지형을 통과하는 Gaussian hump에 대한 해석해를 구하는 방법이 존재하지 않으므로, Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 사용하여 동일한 조건 하에서 수치모의를 수행하였다. 비교 결과를 통하여 본 연구에서 제안한 기법의 정확도 향상을 확인하게 되면, 실제 지형을 통과하는 지진해일의 수치모의에 대한 활용성을 높일 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1450-1453
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• 2004

최근 4년간 한반도 근해에서는 53회 이상의 해저지진이 발생하고 있다. 지진해일은 천수효과로 인해 대규모 범람을 일으켜 많은 인명 및 재산피해를 초래할 수 있다. 그 중에서도 원자력발전소의 지진해일에 대한 안전성은 필수적으로 검증되어야한다. 본 연구에서는 Bousssinesq 방정성과 천수방정식을 이용하여 지진해일의 거동을 수치해석하며, 격자 간격과 계산 시간 간격의 세분화에 의한 누적오차를 줄이기 위해 다중격자 연결모형을 이용한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.108-116
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• 2009

유한요소법에 사용되어 효율적으로 파랑변형을 해석할 수 있는 (Legendre 보간 함수) 방법을 소개하였다. 고차의 보간함수를 사용하는 유한요소모형은 대부분이 Lagrangian 보간 함수를 사용한다. 이 경우, 적은 수의 요소를 사용하고도 정확한 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있지만 결과를 얻기 위해 소요되는 시간이 증가한다는 단점이 있다. Mass lumping을 통하여 계산 시간을 절약할 수는 있지만 이 경우에는 해의 정확성이 떨어진다는 단점이 있어 정확도를 향상시키기 위하여 요소의 수를 증가시켜 다시 계산시간이 증대되는 문제가 생기게 된다. 본 연구에서 Lagrangian 보간 함수의 변형된 형태인 Legendre 보간함수에 수치적분을 사용하여 mass lumping을 수행한 것과 같이 대각 행렬을 만들어 시간 절약의 효과를 얻으면서도 정확도가 어느 정도 유지되는 방법을 소개하였다. Boussinesq 방정식을 이용한 다양한 수치 계산을 통하여 본 연구에서 제안하는 방법의 우수성을 검증하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권4호
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• pp.181-189
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• 2000

약비선형 완경사 방정식이 Galerkin 방법에 의하여 연속방정식으로부터 직접 유도되었으며 평균수면에서의 유속으로 표현된 운동방정식과 함께 사용된다. 두 방정식으로부터 수면변위 하나의 함수로 표현된 수식이 또한 유도되었으며 선형형은 Smith and Sprinks(1975)에 의하여 제안된 식과 일치하였고 천해, 천이영역, 심해 조건에 대하여 각각 Airy(1845), Boussinesq. Stokes의 2차 파랑과 비교되었다. 본 연구에서 유도된 비선형 파랑 방정식은 각 방향에 대하여 tridiagonal matrix를 얻기 위하여 근사적인 인수분해법으로 차분된다. 실험을 통하여 수립된 비선형 파랑 모형의 재현 능력을 검토하였으며 대체로 만족스러운 결과를 얻었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.45-49
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• 2011

본 연구에서는 일본 전력중앙연구소에서 수행된 wave fission 수리모형실험 자료를 토대로 일차원 FUNWAVE 수치모형을 이용하여 wave fission 현상을 재현하는 수치모의를 수행하였다. FUNWAVE 수치모형은 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하고 있으며 파의 분산효과와 비선형 효과를 고려할 수 있는 수치모형이다. 따라서 wave fission의 주된 발생원인인 분산효과와 비선형효과에 대한 고려를 통해 수치모의 결과는 수리모형실험의 관측치와 상당히 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 또한, 본 연구에서는 추가적으로 해수의 흐름이 존재하는 경우를 가정하고 수로 내 일정한 유량의 흐름을 추가하여 wave fission 일차원 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 파의 진행방향과 반대방향으로 흐름이 존재하는 경우 wave fission으로 인한 수면변위의 크기가 상대적으로 증가함을 확인할 수 있었으며 반대로 파의 진행방향과 동일한 방향으로 흐름이 존재하는 경우 wave fission으로 인한 수면변위의 크기가 상대적으로 감소함을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권2호
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• pp.205-218
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• 2013

Boussinesq 모형인 FUNWAVE를 사용한 수치모의 결과를 바탕으로, 파고, 주기, 파향 및 조위와 같은 파랑특성 변수에 따라 해운대 이안류의 발생가능 정도를 추정하였다. 2011년 6월 12일에 발생한 이안류를 수치모의하여 이안류 발생 가능정도를 확인함으로써 정량화 기법을 제시한다. 이 이안류 발생정도의 정량화 기법은 다음의 절차를 따른다. 첫째로, 광범위하게 파고, 주기, 파향, 조위를 변화시키며 불규칙파를 해운대 수심지형에 적용하여 해운대 연안흐름을 수치모의 하였다. 둘째로, 이 수치모의 결과로부터 연안의 직각방향(cross shore direction)의 2주기 시간평균된 유속성분을 추출하고, 연안영역에 대하여 이 유속값의 심해방향 최대값을 그 영역의 '이안류 유속'으로 정의하였다. 셋째로, 전체 수치모의 시간에 대한 '이안류 유속' 시계열이 임의의 위험유속을 초과한 시간의 비를 위험 이안류 발생 가능 정도로 정의하여 정량화하였다. 추정된 이안류 발생정도에 따른 분석으로부터, 파고가 클수록, 주기가 길수록, 조위가 낮을수록 이안류가 더 잘 발생하는 것으로 나타났으며, 파향은 남동쪽보다 남서쪽 파향에서 조금 더 이안류가 잘 발생하는 것으로 나타났다.