• Ocean and Polar Research
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• 제29권1호
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• pp.9-31
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• 2007

Most seismic sea waves in the East Sea originate from earthquakes occurring near the Japanese west coast. While the waves propagate in the East Sea, they are deformed by refraction, diffraction and scattering. Though the Boussinesq equation is most applicable for such wave phenomena, it was not used in numerical modelling of seismic sea waves in the East Sea. To examine characteristics of seismic sea waves in the East Sea, numerical models based on the Boussinesq equation are established and used to simulate recent tsunamis. By considering Ursell parameter and Kajiura parameter, it is proved that Boussinesq equation is a proper equation for seismic sea waves in the East Sea. Two models based on the Boussinesq equation and linear wave equation are executed with the same initial conditions and grid size ($1min{\times}1min$), and the results are compared in various respects. The Boussinesq equation model produced better results than the linear model in respect to wave propagation and concentration of wave energy. It is also certified that the Boussinesq equation model can be used for operational purpose if it is optimized. Another Boussinesq equation model whose grid size is $40sec{\times}30sec$ is set up to simulate the 1983 and 1993 tsunamis. As the result of simulation, new propagation charts of 2 seismic sea waves focused on the Korean east coast are proposed. Even though the 1983 and 1993 tsunamis started at different areas, the propagation paths near the Korean east coast are similar and they can be distinguished into 4 paths. Among these, total energy and propagating time of the waves passing over North Korea Plateau(NKP) and South Korea Plateau(SKP) determine wave height at the Korean east coast. In case of the 1993 tsunami, the wave passing over NKP has more energy than the wave over SKP. In case of the 1983 tsunami, the huge energy of the wave passing over SKP brought about great maximum wave heights at Mukho and Imwon. The Boussinesq equation model established in this study is more useful for simulation of seismic sea waves near the Korean east coast than it is the Japanese coast. To improve understanding of seismic sea waves in shallow water, a coastal area model based on the Boussinesq equation is also required.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1931-1934
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• 2006

The accuracy impact of using high-order Boussinesq-type model as compared to the typical order model is examined in this paper. The multi-layer model developed by Lynett and Liu(2004a) is used for simulating of wave breaking over a step region. The overall comparisons between the two-layer model and the hydraulic experiments are quite good. The one-layer model overshoals the wave near the breakpoint, while the two-layer model shoals at a rate more consistent with the experimental data.

• 한국해양공학회지
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• 제19권2호
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• pp.29-33
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• 2005

The accuracy of predicting wave transformation in the nearshore is very important to wave hydrodynamics, sediment transport, and design of coastal structures. Numerical experiments are conducted to identify the shoaling and breaking characteristics of a fully nonlinear Boussinesq equation-based model. Simulated shoaling showed good agreement with the Shouto's formula, and the results of the breaking experiment agreed well with experimented data, over several beach profile.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권2호
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• pp.154-165
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• 2006

본 연구에서는 수중 천퇴부에서 쇄파가 발생할 시 주변 파랑과 파랑류의 평형계를 직접 해석할 수 있는 Boussinesq 방정식 모델을 수립하고 이 결과를 수리실험 결과와 비교하였다. 사용된 쇄파모델은 쇄파 감쇠항을 모멘텀 방정식에 포함시키는 일종의 와점성 계수 모델이며, 관련된 쇄파 매개변수의 적정 값들을 Vincent and Briggs (1989)의 규칙파 실험자료를 이용한 민감도 분석을 통하여 결정하였다. 구해진 적정 매개변수 값들을 가지고 수치해석을 수행하여 이 결과를 불규칙파 실험결과와 이어도 천연암초의 수리모형실험 결과와 비교하였다. 그 결과, 천퇴부 하류 쪽에 파 진행방향으로 향하는 강한 쇄파유도류가 발생함에 따라 저파고대가 형성되며 전반적으로 계측파고의 분포와 유사함을 확인하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권5호
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• pp.446-456
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• 2007

본 연구에서는 Lynett and Liu(2004a, b)에 의해 유도된 2층 Boussineaq방정식을 이용하여 일정수심상의 규칙파 조건에서 직립벽을 따른 연파를 해석하고, 수리모형실험결과 및 포물형근사식에 의한 해석결과와 비교하였다. 두 가지 수치모형에 의한 해석결과는 수리실험결과와 비교적 잘 일치하였으나, 입사각이 증가할수록 Boussinesq 모형이 포물형모형보다 우수한 결과를 주는 것으로 나타났다. 특히 파랑의 비선형성에 의한 고차 조화성분의 발생은 Boussinesq모형에서만 관찰되었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제6권3호
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• pp.281-289
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• 1994

Boussinesq 식과는 달리 심해로부터 천해까지 파랑의 전영역에 적용 가능한 비선형 규칙/불규칙 파랑의 예측모델의 지배방정식이 제시되었다. 근본은 쌍곡선형 완경사방정식(Copeland, 1985)에 근거를 두고 있다. 제시된 식은 심해로부터 천해까지 선형 파랑전파의 분산 관계를 엄밀히 만족시켜주며 식을 전개하였을 때 Boussinesq 식의 여러 형태와 동일성을 유지하고 있음을 입증할 수 있었다. 또한 선형성을 유지하는 대표유속의 자유수면아래 위치를 산정할 수 있는 관계식을 제시하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제13권4호
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• pp.296-308
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• 2001

Wei et al.의 완전비선형 Boussinesq방정식을 4차의 Adams predictorcorrector기법을 사용하여 차분하고 면 내부조파기법과 스폰지 경계충을 사용하였으며 쇄파구조를 추가하였다. 면 내부조파기법을 사용해 목적파를 잘 재현할 수 있었다. 비선형성이 부각되는 고립파의 천수실험을 통해 완전비선형 모형의 정화성을 확인할 수 있었고 해저평붕으로 인한 규칙파의 변형을 모의해 보았다. 쇄파 수치실험을 통해 적용된 쇄파구조의 특성을 확인해 보았고 수중천퇴에 대한 이차원 파랑전파 수치실험을 통해 비선형 모형의 중요성을 확인하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제1권1호
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• pp.1-7
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• 2014

본 연구에서는 파랑과 흐름이 공존하고 있는 해안지역에 이용이 가능한 물에 용해된 물질의 정확한 이동을 예측하기 위한 수심적분형 수치모의 기법을 제시한다. 대상 영역에 일반적으로 발생하는 파랑의 전파와 변형 과정 및 쇄파와 흐름의 발달 과정에 대한 모의가 가능한 boussinesq equation 흐름모형과 동일한 과정을 거쳐 유도된 수심적분형 물질수송모형을 지배방정식으로 이용한다. 지배방정식은 approximate riemann solver를 이용하는 유한체적법을 이용하여 해석한다. 제시된 수치모형을 이용하여 해일발생에 의한 흐름양상을 계측한 실험을 재현하였으며, 해당 수역에 가상의 물질의 이송과 확산에 대한 수치모의를 수행하고 그 결과를 분석하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권2호
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• pp.136-145
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• 2007

파랑이 수중 천퇴부를 넘어 쇄파하는 경우 파고는 작게 형성되나 강한 이차적 흐름 (쇄파유도류)이 발생한다. 따라서, 임의의 해양구조물이 쇄파대에 위치할 경우에는 단순히 가시적인 파고에만 근거한 파력산정은 과소설계를 초래할 가능성이 있으며 구조물의 안정설계를 위해서는 쇄파유도류의 유속이 가미된 상태에서의 유체력을 정확히 산정하여 반영할 필요가 있다. 본 연구에서는 Boussinesq 방정식 모델을 이용하여 쇄파대내에서의 파고분포와 쇄파유도류를 계산하는 기법을 수립하였으며 과거에 수행하였던 이어도 해양과학기지의 수리모형실험 (1/120)의 모델영역에 적용하였다. 이 계산결과를 이용하여 모형구조물에 작용하는 유체력을 계산하고 수리모형실험 결과와 비교함으로써 쇄파유도류의 영향을 정량적으로 평가하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권5호
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• pp.418-428
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• 2007

Boussinesq 방정식에 의한 파랑전파의 계산과정 중 파랑의 비선형 상호작용 및 쇄파발생에 의하여 수치잡음이 흔히 발생하며 이 잡음을 적절히 제어하지 않을 경우 해가 급속히 발산하게 된다. 본 연구에서는 계산 중간과정에 주기적으로 적용하여 수치잡음을 제거하기 위한 세가지 형태의 저파수통과 필터(FFT 필터, 가우스 필터, 그리고 Shapiro 필터)의 특성에 대하여 고찰하였다. 경사면 파동장에 대한 기존의 수리실험 결과와 본 수치해석 결과를 비교하고 각 필터의 잡음 제거효과, 주 시그널의 보존성, 그리고 계산 소요시간에 대하여 검토하였다. 그 결과, Shapiro 필터의 매개변수(필터 요소수와 통과수, 그리고 필터적용주기)를 적절히 설정함으로써 계산의 정확성과 효율성을 잘 달성할 수 있는 것으로 나타났다. 적정한 매개변수 선정을 위해서는 다소의 시행착오적 계산이 요구되나 대체적으로 필터 요소수 4에 대하여 50이내의 필터 통과수와 $100{\sim}200$ 시간스텝 정도의 적용주기가 타당한 것으로 판단된다.