• 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.

• 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.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제16권2호
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• pp.185-193
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• 2010

Boussinesq 모형을 이용하여 규칙파 조건(Regular wave condition)에서 파랑변형 및 해빈류의 수치모의를 하였다. 파랑변형의 수치결과는 선행 연구에 의한 수리실험 결과와 비교하여 매우 좋은 일치를 보였으며, 검증한 파랑변형 결과를 바탕으로 충분히 안정한 상태 이후의 해빈류를 계산하여 예측하였다. 모형의 현장 적용성을 위해, 실규모해역에서 관측한 선행 연구의 현장자료와 비교하였으며, 파랑변형의 수치결과는 현장자료와 비교적 양호한 일치를 보였다. 해빈류의 수치결과는 연안사주가 발단된 지역에서 다소 과소평가 되었지만, 전반적으로 해빈류의 공간적 분포에 대하여 정도 있게 예측한 것으로 여겨진다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.121-127
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• 2008

비선형의 정도에 따른 Boussinesq 모형의 특성을 비교하기 위해 약비선형 모형인 MIKE21 BW 모듈과 완전비선형 모형인 FUNWAVE 모형을 이용하여 수치실험을 수행하였다. 진폭별 조파실험, 심해 파형경사별 천수실험 그리고 사주 지형상의 파랑 전파실험을 수행하였고, 이상의 실험을 통해 비선형성이 부각되는 천해역에서 비선형 모형의 중요성을 확인하였다. 특히 완전 비선형 모형이 약비선형 모형에 비해 비대칭 파형의 재현성이 우수하고, 천수현상에 따른 파고의 증가가 상대적으로 크게 나타나는 모형 간 특성을 확인하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제12권3호
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• pp.133-141
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• 2007

장파와 단파의 거동을 동시에 모의할 수 있는 확장형 Boussinesq 방정식에 대한 유한요소모형을 개발하였다. 3차 공간 미분항을 처리하기 위한 추가변수를 도입하고 Galerkin 가중잔차방법을 적용하여 모형을 수립하였으며, 시간적분방법으로 Adams-Bashforth-Moulton Predictor Corrector 기법을 적용하여 비물리적인 수치분산이나 수치소산 현상을 줄일 수 있도록 하였다. 이 개발된 모형을 검증하기 위해 고립파가 전파하는 문제에 적용을 하였다. 개발된 모형을 적용한 결과 이론해 또는 수리실험 결과에 매우 양호한 일치를 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.5-15
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• 2004

정밀한 기초설계를 위하여 지중연직응력분포를 파악하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 지표면 재하에 의한 사질토지반의 지중연직응력 증가량에 대한 Boussinesq의 이론을 고찰하기 위하여 일련의 실내모형시험을 수행하였으며 Boussinesq의 이론값을 실측값과 비교하였다. Boussinesq의 이론값은 깊이에 관계없이 기초판 하부에서는 실측값보다 작았다 기초판의 바깥부분에서는 기초폭의 1.0배의 깊이에서는 이론값은 실측값보다 컸으나 기초폭의 2.0배 및 3.0배의 깊이에서는 이론값과 실측값이 거의 비슷해지는 경향이었다. 가해진 단위면적당 하중에 대한 지중연직응력은 하중이 증가함에 따라 감소하였다. 이러한 경향들은 상대밀도나 기초폭에 관계없이 나타났다. Boussinesq의 이론을 이용할 때 이와 같은 결과를 감안하여 이론값을 보정하면 보다 정확한 값을 얻을 수 있을 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.57-57
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• 2011

지진해일은 진행속도가 빠르고 파장이 길며 파형의 변화 없이 먼 거리를 진행 할 수 있어 주변지역은 물론 멀리 떨어진 지역에도 심한 범람피해를 야기시킨다. 지진해일의 일반적인 특징으로 장파와 단파가 합성되어 있고 먼 거리를 전파할 경우 분산효과의 역할이 중요하게 된다. 특히 우리나라의 동해안에 영향을 주는 지진해일은 단주기파 성분이 강하고 파장에 비해 먼 거리를 전파하기에 분산을 고려하는 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하는 것이 바람직하다. 하지만 지금까지의 지진해일 전파모의를 위한 모형은 선형 Boussinesq 방정식의 복잡한 계산과 계산시간이 길다는 단점 때문에 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하고 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려해왔다. 지진해일 해석 시 일반적으로 사용되어 오던 기존의 leap-frog 유한차분 모형(Imamura et al., 1988; 조용식, 1996)은 지배방정식으로 선형 천수방정식을 사용하고 파의 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려하므로 정해진 시간 간격에 대해 수심에 따라 격자 간격을 적절히 선택해야 하는데 수심이 복잡하게 변하는 경우 격자간격 조정이 불가능하여 분산효과를 정도 높게 고려할 수 없다. 이 문제점을 해결하기 위하여 윤성범 등(2004)은 파동방정식의 인위적인 분산항을 이용하여 Boussinesq 방정식의 분산효과를 고려할 수 있는 능동적인 분산보정기법을 제안하였고 Cho et al.(2007)는 일정한 수심에서 수치적인 분산오차가 Boussinesq 방정식의 물리적인 분산항을 대체하도록 수심, 격자 간격 및 계산 시간 간격 사이의 관계식을 유도하고 Boussinesq 방정식의 분산항과 일치하는 수치분산을 이용하여 실용적인 분산보정기법을 개발하였다. 이에 Ahn(2010)은 현재 컴퓨터의 계산 능력이 향상되어 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 계산하는데 무리가 없다고 판단하여 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분한 모형을 개발하였다. 본 연구에서는 기존의 원해 지진해일 전파모의에 이용되어왔던 선형 천수방정식에 수치분산을 고려한 모형 대신 선형 Boussinesq 방정식의 유한차분 모형을 제안하였으며 기존의 선형 Boussinesq 방정식 모형의 격자와 수심간의 제약을 없애기 위해 차분 기법을 달리 한 2차 정확도의 유한차분 모형을 제안하였다. 검증을 위하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해(Carrier, 1991)와 비교하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.47-57
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• 2010

Woo and Liu (2004)의 확장형 Boussinesq FEM 수치모형에서 한계점으로 지적되었던 수치진동현상과 계산 효율성이 크게 개선되었다. 수치진동을 해결하기 위해 subgrid scale stabilization method를 사용하였고, 계산효율성을 높이기 위해서 Hessian 연산자를 도입하였으며, 유속벡터에 대한 행렬 구성을 하나의 행렬로 구성하였다. 또한 추가변수에 대한 행렬은 mass lumping technique을 사용하여 대각행렬로 구성하였다. Vincent and Briggs(1989)의 파랑 굴절 및 회절에 대한 수치실험 결과 수치진동현상이 확연히 줄어 들은 것을 관찰할 수 있었으며, 수리실험 결과와도 상당히 일치하는 결과를 보였다. 이전 모형에 비해 약 10배의 계산소요시간이 줄어 향후 항만부진동이나 퇴적물 이동과 같은 현실적인 문제에 적용이 가능할 것으로 기대된다.