• Smart Structures and Systems
• /
• 제23권2호
• /
• pp.185-194
• /
• 2019

The probabilistic tsunami risk assessment of large coastal areas is challenging because the inland propagation of a tsunami wave requires an accurate numerical model that takes into account the interaction between the ground, the infrastructures, and the wave itself. Classic mesh-based methods face many challenges in the propagation of a tsunami wave inland due to their ever-moving boundary conditions. In alternative, mesh-less based methods can be used, but they require too much computational power in the far-field. This study proposes a hybrid approach. A mesh-based method propagates the tsunami wave from the far-field to the near-field, where the influence of the sea floor is negligible, and a mesh-less based method, smooth particle hydrodynamic, propagates the wave onto the coast and inland, and takes into account the wave structure interaction. Nowadays, this can be done because the advent of general purpose GPUs made mesh-less methods computationally affordable. The method is used to simulate the inland propagation of the 2004 Indian Ocean tsunami off the coast of Indonesia.

• 한국해양공학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.31-38
• /
• 2008

The numerical simulation of tsunami against the south coast of the Korean Peninsula has been performed by adopting the standard appropriate grid size and the numerical model has been constructed to include the characteristics of the tsunami propagation applied for the care of the East China Sea. The artificial tsunami has been modelled first and then, it has been used as the boundary condition for the detailed model which showed the south coast of the Korean Peninsula.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제31권2B호
• /
• pp.175-185
• /
• 2011

본 연구에서는 복수의 육상구조물군에 작용하는 지진해일파력을 Navier-Stokes solver에 기초한 3차원혼상류해석법으로부터 수치적으로 검토하였다. 특히, 육상구조물의 배치형상과 호안에서의 이격거리 등에 따른 지진해일파력의 특성을 수치실험을 통해 조사하였다. 육상구조물군에 작용하는 지진해일파력에 대한 기존의 수리실험결과와 비교 및 분석하여 본 3차원수치해석의 적용성을 검토하였다. 그리고, 육상구조물에 작용하는 지진해일파력의 추정을 위해 정수압적인 방법과 동수압적인 방법을 각각 적용하여 기존실험결과 및 설계기준과의 비교를 통하여 3차원수치해석의 유용성을 검토하였으며, 기존실험결과와 수치해석결과를 동시에 고려하여 동수압적인 추정법에 관한 회귀식을 제안하였다. 이로부터 육상구조물에 작용하는 지진해일 파력의 산정에 관한 본 수치해석의 유용성을 확인할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제36권6호
• /
• pp.364-379
• /
• 2022

Coastal communities have been vulnerable to extreme coastal flooding induced by hurricanes and tsunamis. Many studies solely focused on the overland flow hydrodynamic and loading mechanisms on individual inland structures or buildings. Only a few studies have investigated the effects of flooding mitigation measures to protect the coastal communities represented through a complex series of building arrays. This study numerically examined the performance of flood-mitigation measures from tsunami-like wave-induced overland flows. A computational fluid dynamic model was utilized to investigate the performance of mitigation structures such as submerged breakwaters and seawalls in reducing resultant forces on a series of building arrays. This study considered the effects of incident wave heights and four geometrically structural factors: the freeboard, crest width of submerged breakwaters, and the height and location of seawalls. The results showed that prevention structures reduced inundation flow depths, velocities, and maximum forces in the inland environment. The results also indicated that increasing the seawall height or reducing the freeboard of a submerged breakwater significantly reduces the maximum horizontal forces, especially in the first row of buildings. However, installing a low-lying seawall closer to the building rows amplifies the maximum forces compared to the original seawall at the shoreline.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.269-282
• /
• 2006

본 연구에서는 강건한 지진해일모형인 비선형 천수 방정식에 기초하여 대한해협을 통과하는 지진해일의 전파특성에 관해 연구하였다. 지진해일은 쓰시마-고토 단층대에서 우리나라에 영향을 미친 지진 중 비교적 출현 빈도가 높은 리히터 규모 7.5의 지진에 의해 발생하는 것으로 가정하였다. 수치모의 결과 지진해일의 선도파랑이 대한해협을 횡단하는데 60분 정도가 소요되며 이는 지진해일 경보 시스템이 대피시간의 부족으로 인해 그 기능을 발휘하지 못할 수도 있음을 시사한다. 또한 전 쓰시마-고토 단층대에서 동일한 생기빈도를 가지는 지진사상에 대해 Kajiura(1963)의 동수역학 모형과 간단한 지진학적 모형을 활용한 지진해일 재해 모형이 제시되었다. 제시된 지진해일 재해 모형을 활용하여 우리나라 남해안 마산, 여수, 통영, 고흥 전면 해역에서의 각 수위별 지진해일고의 초과확률이 제시되었다. 이와 더불어 본고에서 제시한 지진해일 재해모형의 검증은 관측자료가 비교적 풍부한 동해 동연 오쿠시리 해령에서 1993년에 발생한 북해도 남서외해 지진해일과 Akita and Fukaura 두 곳에서 관측된 수위자료를 대상으로 수행되어 매우 고무적인 결과를 얻었다. 이 연구 결과들은 지진해일의 위험에 대한 연안방계 시스템의 설계기준의 수정을 위한 가치 있는 자료들로 활용될 수 있으리라 판단된다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제21권5호
• /
• pp.1-8
• /
• 2007

A long wave induced by a Gaussian-shape submarine landslide is simulated by a 2D fully nonlinear numerical wave tank (NWT). The NWT is based on the boundary element method and the mixed Eulerian/Lagrangian approach. Using the NWT, physical characteristics of land-slide tsunami, including wave generation, propagation, particle kinematics, hydrodynamic pressure, run-up and depression, are simulated for the early stage of long wave generation and propagation. Various sliding mass heights are applied to the developed model for a systematic sensitivity analysis. In particular, the fully nonlinear NWT results are compared with linear results (exact body-boundary conditions with linear free-surface conditions) to identify the nonlinear effects in the respective cases.

• 한국습지학회지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.327-336
• /
• 2014

물에 잠긴 얇은 벽은 잠제 사각형 블록의 극단적인 경우라고 할 수 있으며, 하천이나 해안지역에서 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 잠제구조물의 얇은 벽 주위 흐름과 압력을 계산하기 위하여 동수압이 포함된 ${\sigma}$-격자체계의 3차원 수치모델을 수행하였고, 그 주변의 유속 흐름을 파악하였다. ${\sigma}$-격자체계는 완경사 하상에 유동 시뮬레이션을 적용할 수 있는 강력한 장점을 가지고 있다. 반면에 ${\sigma}$-격자체계는 하상에 날카로운 구조물등에 대한 해석에는 한계를 갖고 있다. 동압력 계산은 직교격자 시스템에서만 유효하다. CST3D시스템 내에 SOLA 기법을 ${\sigma}$-격자체계에 맞게 수정하여 채택하였다. 모델은 2차원 수조에서의 1차원 전자자기식유속계를 통한 관측자료를 통하여 검증하였고, 정수압 가정의 ${\sigma}$-격자체계 수치모형과의 비교를 통하여 정량적인 비교 검토를 수행하였다. 전체적으로 계산된 수평유속과 측정된 수평유속이 유사한 것으로 나타났다. 수리모형실험을 통한 관측자료의 결과를 수치모형이 10% 이내로 정확하게 모의하였고, 관측자료와 대조하였을시 와도의 분포를 유사하게 재현하였다. 수정 SOLA 방식을 채택하여 동수압이 고려되었고, ${\sigma}$-격자체계에 적용한 본 연구는 실제 관측자료를 잘 재현하였으며, 하구, 하천등의 구조물 주변에서의 유속분포를 검증할 시 매우 유용한 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5B호
• /
• pp.575-589
• /
• 2008

본 연구는 지진해일단파(tsunami bore) 혹은 조석단파(tidal bore)와 같은 단파의 동수역학적인 거동특성을 검토할 목적으로, 댐파괴류에서 단파의 형성과 동일한 방법, 즉 수조의 한쪽 끝단에 있는 고수위의 저수조(貯水槽) 게이트를 순간적으로 제거하는 방법으로 단파를 발생시킨다. 이러한 단파의 형성과 전파에 관한 수치시뮬레이션에 이상유(二相流)모델에 기초한 Navier-Stokes식을 적용하며, 이 때 비압축성 및 비혼합성의 액체와 기체흐름을 각각 고려한다. 기체와 액체의 접면을 VOF법으로 추적하고, Navier-Stokes방정식을 수치적으로 풀기 위하여 MCIP법을 적용한다. 1차원인 CIP법을 분할스텝기법을 사용하여 고차원으로 확장한 MCIP법은 수치확산이 매우 작고, 또한 안정된 스킴으로 알려져 있다. 게다가, 난류를 시뮬레이션하기 위하여 그의 유용성이 잘 알려져 있는 LES모델을 사용한다. 단파의 형성과 전파에 관한 수치해석결과를 검증하기 위하여 수리실험을 수행하였으며, 시간경과에 따른 수위변동과 평균유속변동에 대한 수치해석결과 및 실험결과를 비교하여 매우 양호한 상호대응관계를 확인할 수 있었다.