• 한국지반공학회지:지반
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• 제7권4호
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• pp.35-48
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• 1991

본 논문에서는 원심모형실험 결과를 바탕으로 대상의 상재하중하의 보강토옹벽의 파괴 메카니즘에 관하여 연구를 실시하였다. 모형실험은 보강재의 재질, 길이, 배열을 변화시키면서 실시하였으며 보강재에 유발되는 인장력 을 측정하기 위하여 strain gauge를 부착하였다. 실험 결과를 분석하여 현재 사용되고 있는 설계 및 해석방법들과 비교함으로서 그들의 타당성 에 대한 검증을 실시하였다. 결론적으로 원심모형실험은 보강토옹벽의 거동을 연구하기 위한 매우 효과적인 방법이었다. 상 재하중하의 보강토옹벽의 극한 지지력을 산정하기 위한 2:1응력 분포법은 실험결과와 일치하였다. 뒷채움재의 자중과 상재하중에 의하여 보강재에 유발되는 인장력을 산정하기 위한 중첩법이 유효하다는 결론을 얻었다. 탄성이론을 사용하여 상재하중에 의해 보강재에 유발되는 최대 인장력을 산정한 결과 Boussinesq와 Westergaar해는 실험결과 보다 작게 산정된 반면에 Frohlich해는 실험결과와 일치하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권6호
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• pp.545-555
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• 2012

컴퓨터 기술의 발달과 더불어 수치해석을 이용한 파랑변형에 대한 연구는 꾸준히 발전하고 있으며 점점 중요한 역할을 수행하고 있다. 하지만 수치모형을 이용한 연구에는 다양한 문제점이 발생할 우려가 있는데, 그 중 가장 빈번하게 발생하는 문제 중의 하나가 파랑의 조파지점에서 발생하는 수치수조내로의 재반사 문제이다. 재반사를 막기 위한 방법으로는 내부조파 기법을 이용하는 것이 일반적이다. Navier-Stokes 방정식 모형에서는 질량 원천항을 이용한 내부조파 기법을 주로 사용해 왔으나, 기존의 연구는 대부분 연직 2차원 수치모형을 이용한 연구에 국한되어 있었다. 그러나 3차원 수치모형을 이용한 연구가 점차 활발해지면서 3차원 Navier-Stokes 방정식 모형의 내부조파 기법에 대한 필요성이 증대되고 있다. 최근 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 방정식 모형에서 Boussinesq 방정식의 운동량 원천항을 활용하여 파랑을 내부조파하는 기법이 발표되어 3차원 공간에서 경사지게 입사하는 파랑을 성공적으로 재현하였다. 본 연구에서는 LES(large eddy simulation) 기반의 3차원 Navier-Stokes 방정식 수치모형에 운동량 원천항을 이용한 내부조파 기법을 적용하여 목표파랑을 조파하고 해석해와 비교하여 이를 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.546-550
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• 2010

흐름과 장파에 의하여 발생되는 난류의 subgrid scale mixing effects를 고려할 수 있는 수심적분형 모형(depth-integrated model)을 제시하였다. 완전비선형의 수심적분형 모형은 약분산(weakly dispersive) 환경에서 흐름의 회전성(rotational)을 고려하도록 perturbation approach를 이용하여 유도되었다. 동일한 방법을 이용하여 수심적분형 이송확산방정식(depth-integrated scalar transport equation)을 유도하였다. 방정식은 4차정확도의 유한체적기법을 이용하여 해석하였으며, 다양한 혼합양상을 보이는 흐름에 대한 수치모의를 수행하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.38-48
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• 2002

파랑집중 이론에 기초하여 모형시험수조에서 다방향 극한파를 생성하는 연구를 수행하였다. 파랑의 집중도에 대한 파향 범위, 주파수 폭, 중심 주파수 등의 영향을 고찰하였다. 등파고와 등기 울기 스펙트럼 모델에 의한 결과를 서로 비교하였으며, Boussinesq 방정식과 유한요소법에 기초한 수치해와 이론해를 또한 서로 비교하였다. 효율적인 파랑집중을 위해서는 파향과 주파수 모두를 효과적으로 제어하는 것이 필수적이다. 파랑집중도는 중심주파수 보다는 주파수 폭에 좌우되며, 동일한 조건하에서 두 스펙트럼 모델은 동등한 정도의 파랑집중 효율을 나타낸다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권9호
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• pp.645-655
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• 2022

최근 동해안 해수욕장에서도 여름철 해수욕 기간에 이안류가 자주 관찰되고 있다. 우리나라 동해안에 위치한 해수욕장들에서 발생하는 이안류의 원인 특성을 수치모의 결과를 이용하여 검토하였다. 속초, 낙산, 경포대, 망상 해수욕장 앞바다의 수심자료를 이용하여 Boussinesq 방정식을 지배 방정식으로 하는 FUNWAVE 모형으로 수치모의를 수행하였다. 각 해수욕장 앞바다 지형, 샌드바 형성 및 입사파 특성 등의 영향으로 변형되는 위상의 상호작용을 포함한 파의 횡방향 비균등성에 의해 발생하는 이안류가 잘 재현되었다. 그 결과를 기반으로 각 해수욕장에서 발생 가능한 이안류의 종류를 기술하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.247-257
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• 2022

서해안에서 대규모 조차에 의해 변화하는 연안 수심의 영향으로 서로 다른 원인으로 생성되는 이안류 발달 특성을 수치모의 결과를 이용하여 검토하였다. 대천 해수욕장 앞바다의 수심자료를 이용하여 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 하는 FUNWAVE 모형으로 수치모의를 수행하였다. 대천 해수욕장 앞바다는 간조에서는 수면 위로 드러나는 바위 섬이 되고, 조위가 상승하면 수중의 암초가 되는 간출암들이 존재하는 등의 복잡한 지형이 관찰된다. 이를 포함한 조차에 의해 변화하는 수심지형의 영향으로 변형되는 파의 횡방향 비균등성에 의해 발생하는 이안류가 잘 재현되었다. 그 결과를 기반으로 조위에 따라 발생 가능한 이안류의 특성을 기술하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.59-59
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• 2011

파랑의 전파와 변형에 대한 연구에는 수심방향으로 적분한 2차원방정식인 완경사방정식과 Boussinesq 방정식을 기반으로 한 수치모형을 이용한 연구가 최근까지 가장 활발하게 진행되어 오고 있다. 그러나 실제 구조물의 설계에는 2차원 수치모형에서 고려할 수 없는 수심방향 유속에 기인한 정확도의 문제로 인해 구조물의 형상과 재원을 설계하기 위한 정교한 수치모형실험이 어려워 주로 수리모형실험에 의존해 왔다. 수리모형실험은 실제 현상을 가장 잘 재현해낼 수 있어 신뢰성이 매우 높지만 다양한 실험을 수행하기가 어렵고 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 이에 따라 최근 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 푸는 3차원 수치모형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이론적으로 매우 우수한 모형이긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 컴퓨터 기술이 급격한 속도로 발전하고 있어 Navier-Stokes 방정식 모형의 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 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, 자유수면변위를 변수로 사용하는 모형의 경우 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔다. 한편, Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 자유수면변위를 변수로 사용하는 2차원 모형에 비해 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 기존의 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형에 사용된 연속방정식에 질량 원천항을 추가하는 내부조파기법을 도입하여 3차원 수치모형에서 고립파를 내부조파하고, 급경사에서의 고립파의 처오름 및 처내림 현상을 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 동수압 모형으로서, Two-step projection 기법을 사용하는 유한차분모형을 사용하였다. 본 수치모형은 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 계산하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형으로, 난류 모델링을 위해 Smagorinsky LES 모형을 사용한다. 또한, 압력장의 계산을 위해 Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하였으며, 자유수면 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 수치모형실험이 전체적으로 수리모형실험에서 관측한 파랑의 처오름 및 처내림 현상을 잘 재현하고 있는 것으로 나타났으며, 정량적인 비교를 통해 수치모형의 성능을 검증하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.28-39
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• 2019

해빈 안정화를 위한 구조물 설계 시 주 표사이송 모드와 모드별 년 표사 이송량에 관한 정보는 상당한 공학적 가치를 지닌다. 이러한 시각에서 본고에서는 현재 상당한 침식이 진행되고 있는 맹방해변의 년 표사 이송량을 산출하였다. 횡단표사의 경우 Bagnold(1963)의 에너지 모형을 확장한 Bailard(1981)의 모형을 활용하였으며, 연안 표사량은 각 해안에서 가용한 파랑에너지 유입률에 의해 결과 되는 것으로 해석하였다. Bailard(1981)의 횡단표사모형 적용에 필요한 유속 적률은 먼저 맹방해변에서 관측된 파랑자료로부터 출현 가능한 총 71개의 파랑주기 복합사상을 선정하고, 선정된 복합사상을 대상으로 수행된 맹방해변에서의 비선형 천수과정 수치모의 결과로부터 산출하였다. 이 과정에서 파랑모형으로는 주파수 영역 Boussinesq Eq.(Frelich and Guza, 1984)을 활용하였으며, 모의결과 Bailard(1981)의 연구와는 달리 유속 적률과 Irribaren NO. 간에 존재하는 뚜렷한 상관관계를 확인할 수 있었다. 산출 결과 맹방해변 평균 방위 ${\beta}=41.6^{\circ}$의 경우 북서진하는 연안표사가 우월하며 그 양은 년 $125,000m^3/m$에 달하였다. 북서진하는 연안표사와 남동진하는 연안표사가 균형을 이루는 null point는 ${\beta}=47^{\circ}$에 위치하며, 횡단표사의 경우 4월부터 10월 중순까지는 연안방향으로의 퇴적이 점진적으로 진행되나 10월 말과 삼월에 단발적으로 발생하는 고파랑에 의해 침식되는 것으로 판단된다. 또한 맹방해변의 연안표사 장미도(littoral drift rose)를 산출하였으며, 그 결과 맹방해변의 방위가 일시적으로 null point의 방위보다 큰 경우 남동진하는 연안표사가 우월하며, 방위가 일시적으로 null point의 방위보다 작은 경우 북서진하는 연안표사가 우월한 경향을 확인하였으며, 이는 맹방해변은 일시적으로 침식되더라도 스스로 복원할 수 있는 능력을 지닌 안정적인 해변임을 의미한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5B호
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• pp.321-329
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• 2012

파향이 약간 다르게 진행하는 두 규칙파는 비선형적 상호작용에 기인하여 파봉선이 벌집구조와 유사한 모습을 갖는 현상이 발생하고, 벌집구조 모양의 파봉선 사이에 일정하게 파랑에너지가 매우 낮게 유지되는 노드선 영역이 생성된다. 이러한 파봉선 벌집구조 모양이 해변에 형성되면, 해안선 직각방향으로 생성되는 노드선 영역을 통하여 이안류가 발달하게 된다. 본 연구에서는 해변가에 형성되는 벌집구조 파봉선 현상이 해운대에서 발생하는 이안류의 주요한 메카니즘임을 확인하기 위하여, Boussinesq 파랑모형을 이용하여 일방향 규칙파에 의한 해운대 연안흐름의 수치해석을 수행하고 이를 분석하였다. 그 결과, 해운대 앞바다의 해저천퇴에 따른 파랑굴절로 파향이 서로 약간 다른 파랑들이 해안에 전파되고, 이에 따라 벌집구조가 형성되어 노드영역을 따라 이안류가 매우 잘 발달함을 확인할 수 있었다. 또한, 일정한 파고와 주기를 갖는 다양한 폭의 스펙트럼에 따른 불규칙파 수치모의를 수행하므로, 폭이 넓은 스펙트럼 파랑조건보다 규칙파에 가까운 폭이 좁은 스펙트럼의 파랑조건에서 이안류가 더 잘 발달하는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.18-25
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• 2013

초음속 축소-확대 노즐 유동을 정확하게 해석하기 위하여, 실험치와 해석값 사이의 비교를 통해 난류모델 성능평가를 수행한다. Boussinesq 가정을 적용한 RANS 방정식으로 2차원 노즐 유동을 해석하되, Spalart-Allmaras, RNG k-${\varepsilon}$, 그리고 k-${\omega}$ SST 난류모델을 평가에 사용한다. 각 모델들로 계산된 노즐 벽면의 압력구배 및 충격파 구조는 실험 데이터와 유사한 결과를 보였는데, 그 중에서도 SST 난류모델이 실험값에 가장 근접한 해석결과를 나타내었다.