• 천문학회지
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• 제44권2호
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• pp.49-58
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• 2011

We calculate the energy spectra of cosmic ray (CR) protons and electrons at a plane shock with quasi-parallel magnetic fields, using time-dependent, diffusive shock acceleration (DSA) simulations, including energy losses via synchrotron emission and Inverse Compton (IC) scattering. A thermal leakage injection model and a Bohm type diffusion coefficient are adopted. The electron spectrum at the shock becomes steady after the DSA energy gains balance the synchrotron/IC losses, and it cuts off at the equilibrium momentum $p_{eq}$. In the postshock region the cutoff momentum of the electron spectrum decreases with the distance from the shock due to the energy losses and the thickness of the spatial distribution of electrons scales as $p^{-1}$. Thus the slope of the downstream integrated spectrum steepens by one power of p for $p_{br}$ < p < $p_{eq}$, where the break momentum decreases with the shock age as $p_{br}\;{\infty}\;t^{-1}$. In a CR modified shock, both the proton and electron spectrum exhibit a concave curvature and deviate from the canonical test-particle power-law, and the upstream integrated electron spectrum could dominate over the downstream integrated spectrum near the cutoff momentum. Thus the spectral shape near the cutoff of X-ray synchrotron emission could reveal a signature of nonlinear DSA.

• 한국해양공학회지
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• 제13권2호통권32호
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• pp.116-128
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• 1999

A deep water wave prediction model applicable to the East Sea is presnted. This model incorporates rediative transter of energy specrum, atmospheric input form the wind, nonlinear interaction, and energy dissipation by white capping. The propagation scheme by Gadd shows satisfactory results and the characteristics of the nonlinear interaction is simulated well by discrete interaction approximatiion. The application of the model to the sea around the Korean Peninsula shows reasonable agreement with the observation.

• 한국해안해양공학회지
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• 제2권3호
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• pp.119-127
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• 1990

불규칙 파랑의 파향스펙트럼 추정법에 대하여 고찰하였다. 파향스펙트럼 추정이론의 근간은 Longuet-Higgins et al.(1963)이 제시한 방법으로 현재 많이 이용되고 있으나 추정정도가 매우 낮은 것으로 나타났다. 그리고 파향스펙트럼을 ［0, 2$\pi$］에서의 확률밀도함수로 간주하고 Entropy 법칙을 응용한 Kobune et al.(1986)의 최대 엔트로피법 (MEM)은 Longuet-Higgins et al.의 방법 (LHM)에 비해 파향의 분석능이 매우 좋은 것으로 나타났다. 특히 MEM은 파향스펙트럼이 Delta 함수민 경과에는 그 파향스펙트럼을 정확하게 추정하며, 단봉형 스펙트럼의 경과에도 Mitsuyasu의 방향분산계수(spreading coefficient)가 5 이상이면 정도가 매우 좋은 것으로 나타났다. 또한, 쌍봉형 파향스펙트럼의 경과에는 두 peak를 이루는 파향의 각도차가 클수록 분해능이 양호하며, peak의 첨예도(peakedness)가 큰 쪽이 평활화(smoothing)되어 이 부분의 에너지 일부가 첨예도가 작은 peak쪽으로 이동하는 것을 알 수 있었다. 한편 LHM은 쌍봉형의 경과에도 단봉형으로 추정하는 경향이 뚜렷하며, 계산시간이 빠른 점을 제외하면 MEM에 비해 분해능이 매우 뒤떨어지는 방법이라 할 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.217-225
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• 2021

본 연구에서는 국내 서해안에 설치된 HeMOSU-2 기상타워에서 5 Hz 간격으로 관측한 수면변동자료를 이용하여 파랑 스펙트럼 정보를 산정하였으며, 이를 통해 파랑 매개변수를 추정하였다. 모든 유의 파고 범위에 대하여 관측 스펙트럼을 기준으로 JONSWAP 스펙트럼의 첨두증대계수(γ_opt)와 수정 BM 스펙트럼의 척도계수(α) 및 형상계수(β)를 추정하였으며, 각각의 매개변수 분포를 확인하였다. 분석 결과, JONSWAP 스펙트럼의 첨두증대계수(γ_opt)는 기존에 제안되고 있는 3.3에 비해 매우 낮은 수준인 1.27로 산정됐으며, 전체 파고 범위에서 첨두증대계수(γ_opt)의 분포는 확률질량함수와 확률밀도함수의 결합형태로 나타났다. 또한, 수정 BM 스펙트럼의 척도계수(α) 및 형상계수(β)는 기존 [0.300, -1.098]에 비해 낮은 수준인 [0.253, -1.377]로 추정됐으며, 두 매개변수간 선형 상관관계 분석 결과 β = -3.86α로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.281-294
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• 2015

해상 풍력발전체 최적설계에 필요한 파력과 풍력의 비선형 상쇄 간섭 생성기작을 규명하기 위해 5MW급 해상풍력 발전체를 대상으로 1/50 scale로 수리모형실험을 수행하였다. 해상풍력 발전체의 하부구조물은 시공이 용이하여 가장 선호되는 mono pile로 선정하였다. 돌풍은 Kaimal 스펙트럼과 상호스펙트럼에 기초한 Monte carlo 모로 재현하였으며, 모의결과를 토대로 순간 최대풍속은 10 m/s로 조정하였다. 파고는 해상풍력 시범단지가 예정되어있는 우리나라 서해안 해역의 파황을 고려하여 $H_s=0.1m$, 0.15 m, 0.2 m로 선정하였다. 수리모형실험 결과, 파력과 풍력의 비선형 상쇄 간섭은 해역이 거칠수록 보다 확연하게 관측되었으며, 이러한 결과는 해수면 요철로 인해 대기와 해수면의 경계에서 출현하는 Large eddy가 비선형 상쇄 간섭의 생성 기작이라는 우리의 추론을 뒷받침한다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제2권2호
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• pp.147-158
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• 2012

A time-domain simulation of a land-based Oscillating Water Column (OWC) with various irregular waves as a form of PM spectrum is performed by using a two-dimensional fully nonlinear numerical wave tank (NWT) based on the potential theory, mixed Eulerian-Lagrangian (MEL) approach, and boundary element method. The nonlinear free-surface condition inside the OWC chamber was specially devised to describe both the pneumatic effect of the time-varying pressure and the viscous energy loss due to water column motions. The quadratic models for pneumatic pressure and viscous loss are applied to the air and free surface inside the chamber, and their numerical results are compared with those with equivalent linear ones. Various wave spectra are applied to the OWC system to predict the efficiency of wave-energy take-off for various wave conditions. The cases of regular and irregular waves are also compared.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.39-50
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• 2018

본 연구는 공중사용허가서(오픈소스 기반) 라이선스 기반의 olaFlow를 적용하여 투과성잠제 주변에서 쇄파를 동반한 불규칙파와 흐름장의 비선형 상호작용을 고찰하였다. 본 연구에서 적용한 olaFlow의 불규칙파랑의 조파성능은 목표주파수스펙트럼과 조파파랑의 주파수스펙트럼을 비교 검토하여 불규칙파랑의 적용성을 검증하였다. 이로부터 지금까지 거의 검토되지 않은 불규칙파와 흐름의 공존장에 설치된 투과성잠제에 대해 배후경사면을 모래 혹은 자갈로 고려한 경우 흐름방향 등의 변화에 따른 잠제 주변에서 파고, 주파수스펙트럼, 쇄파, 평균유속 및 난류운동에너지 등의 변동특성을 면밀히 검토하였다. 수치해석결과로부터 투과성잠제의 천단상에서 발생하는 쇄파의 형태 및 평균유속의 형성은 흐름방향 및 배후사면의 형태에 따라 좌우됨을 알 수 있었다. 또한, 흐름방향에 따른 파고의 변화는 난류운동에너지와 밀접한 관계를 가지는 것 등의 중요한 사실을 확인할 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권1호
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• pp.36-41
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• 2013

이 논문에서는 시계열의 파랑자료를 시뮬레이션 하여 파랑계측에서 sampling rate가 파랑자료의 각종 통계적 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 파랑자료의 Sampling rate가 freak wave와 같은 극한파의 통계특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 이상(AI)지수, 파형의 첨도(kurtosis) 그리고 최대파고 등의 변화를 살펴보았다. Sampling rate가 커지면 각종 파고의 크기가 줄어드는 경향을 보인다. Sampling rate가 커지면 파랑스펙트럼의 0차 모멘트는 큰 변화가 없지만 2차 모멘트는 큰 영향을 받아서, Tz는 과대평가되고 대역폭은 과소평가된다. 따라서 sampling rate변화에 따른 유의파고 크기의 오차는 스펙트럼법에 의한 유의파고 $H_s$가 개별파법에 의한 유의파고 $H_{1/3}$ 보다 작게 나타난다. Sampling rate에 의해서 발생한 오차의 크기는 파랑의 주기가 커지면 줄어드는 경향을 보인다. 파형의 첨도와 AI지수는 sampling rate가 1 Hz 이상인 경우는 큰 오차를 주지 않는다. 일반적으로 freak wave와 같은 극한파가 포함된 파랑을 계측할 때, 1 Hz의 이상의 samping rate로 계측한 해양파의 자료를 사용한다면 sampling rate가 최대파고의 크기의 미치는 오차가 5% 이하가 될 것으로 예상된다.

• 천문학회지
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• 제45권5호
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• pp.127-138
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• 2012

We explore how wave-particle interactions affect diffusive shock acceleration (DSA) at astrophysical shocks by performing time-dependent kinetic simulations, in which phenomenological models for magnetic field amplification (MFA), Alfv$\acute{e}$nic drift, thermal leakage injection, Bohm-like diffusion, and a free escape boundary are implemented. If the injection fraction of cosmic-ray (CR) particles is ${\xi}$ > $2{\times}10^{-4}$, for the shock parameters relevant for young supernova remnants, DSA is efficient enough to develop a significant shock precursor due to CR feedback, and magnetic field can be amplified up to a factor of 20 via CR streaming instability in the upstream region. If scattering centers drift with Alfv$\acute{e}$n speed in the amplified magnetic field, the CR energy spectrum can be steepened significantly and the acceleration efficiency is reduced. Nonlinear DSA with self-consistent MFA and Alfv$\acute{e}$nic drift predicts that the postshock CR pressure saturates roughly at ~10 % of the shock ram pressure for strong shocks with a sonic Mach number ranging $20{\leq}M_s{\leq}100$. Since the amplified magnetic field follows the flow modification in the precursor, the low energy end of the particle spectrum is softened much more than the high energy end. As a result, the concave curvature in the energy spectra does not disappear entirely even with the help of Alfv$\acute{e}$nic drift. For shocks with a moderate Alfv$\acute{e}$n Mach number ($M_A$ < 10), the accelerated CR spectrum can become as steep as $E^{-2.1}$ - $E^{-2.3}$, which is more consistent with the observed CR spectrum and gamma-ray photon spectrum of several young supernova remnants.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.363-371
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• 2020

우리나라 동해 남항진 해역에서 관측한 고파 파랑 스펙트럼 정보를 이용하여 수정 BM 스펙트럼과 JONSWAP 스펙트럼의 매개변수를 추정하였다. BM 스펙트럼의 매개변수 추정결과는 1.04, 0.27로 대푯값으로 제시된 1.098, 0.30과 유사하였으나 통계적으로는 유의미한 차이를 보였다. 한편 JONSWAP 스펙트럼의 경우에는 첨두증대계수의 값이 통상적으로 적용되는 값인 3.3보다 매우 작은 1.4로 추정되었다. 두 스펙트럼의 적합 RMS 오차 차이는 0.2 정도로 미미한 수준이었으나, 두 스펙트럼 모두 첨두주파수보다 큰 주파수 영역에서의 에너지가 표준 스펙트럼 형태에 비해 상대적으로 완만하게 감소하는 양상을 보였다.