• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.105-115
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• 2024

호안을 포함한 해안구조물의 설계 시 월파량 평가는 주로 수리모형실험에 의존하며, 이를 기반으로 월파량 예측을 위한 많은 경험식이 제안되었다. 일반적으로 월파방지를 위한 호안구조물의 경우 설계조위에 설계파의 최대 수면진폭을 고려하여 마루높이가 결정되므로 입사파고에 비해 상대적으로 높은 여유마루고를 갖는다. 그러나, 월파를 원천적으로 차단하기 위해서는 비경제적인 구조물의 마루높이가 요구되기 때문에 호안구조물의 설계 시 월파량을 허용 가능한 수준으로 제한하는 허용월파량의 개념을 도입하고 있다. 따라서, 실해역에서는 입사파고에 비해 상대적으로 낮은 여유마루고를 갖는 호안구조물들이 존재한다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통해 상대적으로 낮은 여유마루고를 갖는 사석경사제의 월파량에 관해 검토하였다. 또한, 월파량의 실험결과를 이용하여 기존 월파량 산정을 위한 경험식의 예측성능을 상호 비교·분석하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제16권1호
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• pp.27-38
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• 2004

본 연구에서는 Shimosako and Takashi(1999)가 직립방파제 케이슨의 기대활동량을 계산하기 위해 개발한 신뢰성 설계법을 방향 불규칙파의 방향 분산, 심해 설계주파향이 해안선에 직각 방향과 이루는 각도, 심해 주파향의 설계치에 대한 변동 등과 같은 파향의 변동성을 고려할 수 있도록 확장하였다. 심해로부터 방파제 설계 위치까지의 파랑변형을 계산하기 위하여 Shimosako and Takahashi는 평행한 등심선을 갖는 직선 해안에 직각으로 입사하는 일방향 불규칙파를 가정하여 Goda(1975)가 개발한 모형을 사용하였다. 본 연구에서는 방향 불규칙파의 변형을 계산하기 위하여 Kweon et al.(1997)이 개발한 모형을 사용하였다. 파랑의 방향분산 및 심해 주파향의 변동에 의한 영향은 별로 크지 않은 반면에, 심해 설계주파향이 해안선에 직각 방향과 이루는 각도의 영향은 상대적으로 커서, 이 각도가 증가함에 따라 기대활동량이 감소하는 경향을 보였다. 특히 우리나라 동해안 일부 지역의 현장 자료를 이용한 경우 파향의 변동성을 고려했을 때의 기대활동량이 이를 고려하지 않았을 때에 비해 약 1/3수준으로 감소하였다. 파랑변형 계산을 위하여 Goda 모형을 사용하는 경우 무시되는 굴절의 영향을 보정하기 위하여 계산된 유의파고를 일률적으로 6% 감소시키는 것은 심해 설계주파향이 약 20$^{\circ}$인 경우에 적합한 값이며, 심해 설계주파향이 보다 작은 경우에는 6%보다 작은 값을, 보다 큰 경우에는 6%보다 큰 값을 사용해야 한다. 케이슨의 기대활동량을 30cm로 설계할 경우 수심이 약 25 m 이하의 지역에서는 파향의 변동성을 고려하지 않더라도 기존의 결정론적 설계보다 최대 약 30% 정도까지 케이슨의 폭을 줄일 수 있다. 동해안 일부 지역의 현장 자료를 사용하여 파향의 변동성을 고려할 경우에는 이를 고려하지 않은 경우보다 최대 약 10% 정도까지 케이슨의 소요 폭이 감소하며, 고려한 전 수심 구간(10∼30 m)에서 결정론적 설계보다 작은 케이슨 폭이 요구된다.

• Wind and Structures
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• 제19권3호
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• pp.249-270
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• 2014

Through comparing the mean wind profiles observed overland during the passages of four typhoons, and the gradient wind speeds calculated based on the sea level pressure data provided by a numerical model, the present paper discusses, (a) whether the gradient balance is a valid assumption to estimate the wind speed in the height range of 1250 m ~ 1750 m, which is defined as the upper-level mean wind speed, in a tropical cyclone over land, and (b) if the super-gradient feature is systematically observed below the height of 1500 m in the tropical cyclone wind field over land. It has been found that, (i) the gradient balance is a valid assumption to estimate the mean upper-level wind speed in tropical cyclones in the radial range from the radius to the maximum wind (RMW) to three times the RMW, (ii) the super-gradient flow dominates the wind field in the tropical cyclone boundary layer inside the RMW and is frequently observed in the radial range from the RMW to twice the RMW, (iii) the gradient wind speed calculated based on the post-landfall sea level pressure data underestimates the overall wind strength at an island site inside the RMW, and (iv) the unsynchronized decay of the pressure and wind fields in the tropical cyclone might be the reason for the underestimation.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권9호
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• pp.645-651
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• 2009

In this study, a series of laboratory experiments were carried out to investigate the weak reflection of regular and random water waves over a train of protruded permeable shore structures. A cylindrical slit type breakwater and the alternatives are employed and compared for reflecting and transmitting capabilities of incident waves including wave forces. A series of random waves were generated by using the Bretschneider-Mitsuyasu frequency and directional spectrum. Measured spectrum of irregular waves without breakwaters is verified by comparing with those of the input waves generated. Weak reflection is occurred at the breakwater center of the peak frequency. If the row of breakwaters is fixed at three layers and the relative height of breakwater is fixed at 0.6, around 45% of incident wave energy is reflected to offshore. It is also found that the transmission of directional random waves increases as the maximum frequency parameter increases. A very good agreement is observed. Reflection coefficients of permeable submerged breakwaters are less than those of impermeable breakwaters. The upside-down L shape is recommended for a small fishery harbor mooring in terms of reflecting capability and of practical application. The final design was applied to the wharf of a small beach of Seolly, near Namhae at the southeast coast of Korea.

• 한국해양학회지:바다
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• 제9권3호
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• pp.111-118
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• 2004

한국 동해시에서 약 10 km떨어진 수심 130 m해역에 실시간 동해 해양관측 부이를 계류하여 기상(기온, 기압, 풍속, 순간최대풍속, 풍향, 상대습도) 및 해양(파랑, 해수물성, 전층해류) 자료를 실시간으로 수집하였다. 2003년 9월 13일 03:00에 태풍 매미의 눈이 한국 울진시 부근을 통과할 때, 순간최대풍속은 25 m/s(10분 평균풍속은 최대 20 m/s) 그리고 최저기압은 980 hPa로 기록되었다. 파고는 이로부터 한 시간 뒤인 04:00에 최대가 되었으며 유의파고는 4 m 그리고 최대파고는 9 m에 이르렀다. 표층부근에서 측정된 유속은 태풍의 눈이 통과한 뒤 점차 증가하여 약10시간 뒤인 13:00에는 약 100 cm/s에 달하였고 그 방향은 남남동이었다. 강한 남남동향류를 동반한 표층혼합층은 고온저염의 특성을 유지하였으며, 그 두께는 같은 10시간동안 20 m에서 40 m로 서서히 증가하였다. 일정경사면의 해저지형을 가지는 해양에서 해안선방향의 순간 바람에 대한 이층유체의 반응을 알아보기 위해 Csanady(1984)가 제안한 간단한 해석모형을 적용하였다. 그 결과 실시간 해양관측부이의 계류 위치(x=8.15 km)에서 태풍의 눈 통과 후 10시간동안 전개된 해안선 방향과 이에 수직한 방향의 유속구조와 상하층의 경계에 대한 적절한 추정치를 얻을 수 있었고, 태풍 매미 통과 후 동해시 연안해양의 특징적인 반응을 부분적으로 설명할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.575-583
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• 2017

계단형 보와 여수로 같은 수공구조물의 상부에서는 스키밍 흐름 그리고 직하류부에서는 정상파를 포함하는 도수 현상인 파형흐름과 같이 다양한 형태의 흐름이 발생한다. 연구에서는 하이브리드 RANS-LES 난류 모델링 기법과 자유수면 변동을 해석하기 위한 VOF (volume of fluid)기법을 병합한 3차원 부정류 수치모형을 이용하여 계단형 보가 설치된 사각형 개수로에서 발생하는 파형흐름과 스키밍 흐름을 포함하는 난류흐름을 수치모의 하였다. 시간평균 수치모의 결과와 기존 수리모형 실험 결과를 비교분석한 결과, 수치모의는 보 하류부에서의 평균유속분포의 변화, 정체파와 수면와류를 포함하는 파형흐름의 전반적인 수면 변화, 파형흐름의 파고와 길이, 정체파 하부에서 발생하는 재순환 흐름 영역의 길이 등을 양호하게 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의를 통해서 자유수면과 순간 유속 벡터의 변동, 전단응력과 난류에너지의 분포 그리고 3차원 난류조직구조와 총압력분포의 형태와 변동 자료를 제시하여 스키밍 흐름과 파형흐름 영역에서의 독특한 흐름 거동 특성을 규명하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.171-181
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• 2011

최근 생산비용을 절감하고 고밀도의 해양에너지발전시스템을 구축하기 위한 다양한 접근이 시도되고 있다. 본 연구에서는 방재와 파랑에너지의 이용이라는 두 목적을 달성하기 위하여 가장 효율적인 에너지의 변환시스템으로 널리 알려져 있는 파력발전장치인 진동수주형(OWC, Oscillating Water Column) 파력발전시스템을 적용한 curtain식 저반사구조물에 대해 단주기파랑의 작용하에서 공기터빈에 직접 작용하는 압축공기의 흐름속도와 구조물에 작용하는 파압에 관한 특성을 3차원수치실험으로부터 검토한다. 해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 이상류(二相流) 수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사파고의 변화와 curtain wall의 침수심에 따른 압축공기의 속도변화 및 작용파압의 특성을 확인하였고, 더불어 반사율이 최소가 되는 주기에서 압축공기의 최대속도가 발생하는 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권2호
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• pp.139-145
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• 2017

최근 이상적인 자연현상으로 인해 돌풍, 태풍 및 쓰나미 등 비상상황이 자주 발생하고 있고, 이로 인해 항내 계류선박은 선체거동을 미리 예측하여 해석하고, 선체거동을 제어하지 못해 계류선박의 계류시스템이 손상되면 해양사고가 발생할 수 있다. 따라서 계류시스템의 손상이 예상되는 경우 정량적 판단에 의해 항내 계류할 것인지 아니면 항외로 피항할 것인지 결정할 필요가 있다. 본 연구에서는 외력에 의한 계류선박의 거동해석 및 계류시스템 제어를 위해 대학내 전용 부두에 계류중인 실습선을 대상으로 계류안전성을 평가하였다. 계류삭의 최대장력을 분석한 결과, 파주기 12초 및 15초인 경우에는 대부분 허용강도(S.W.L)를 초과하는 것으로 분석되었다. 계선주에 작용하는 최대견인력을 분석한 결과, 해당 위치에 설치된 지 노후화된 소형 계선주에 다수의 계류삭을 체결함으로서 모든 평가 Case에서 계선주 허용규격인 35톤을 초과하는 것으로 분석되었다. 선체동요 및 하역안전성 평가결과 파주기 12초 이상 및 풍속 25노트 조건에서는 Surge 운동의 한계값인 3.0미터를 초과하는 것으로 분석되었다. 그 결과를 토대로 계류시스템 제어를 위한 판단기준이 되는 풍속, 파고 및 파주기 등의 주요 외력조건별 고위험, 위험 및 보통 위험 등 3단계의 리스크 매트릭스(Risk Matrix)를 작성하여, 계류시스템 제어를 위한 판단기준이 되는 위기관리 대응매뉴얼로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.481-495
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• 2020

항내로 침입하는 특정 주파수대의 파랑을 제어할 목적으로 파랑필터이론에 근거한 공진장치가 고안된 이후, 선박의 장주기운동을 제어하기 위하여 미국 Long Beach 항 J-부두와 이탈리아 로마 요트항 등지의 실해역에 공진장치가 적용된 사례가 보고되어 있다. 최근, 초장주기파 혹은 고립파로 근사된 지진해일파의 제어에 관한 공진장치의 유용성과 적용성은 확인되어 있지만, 실해역에서의 지진해일파를 대상으로 한 검토는 보고된 사례가 없다. 본 연구에서는 우리나라 동해안에 위치한 묵호항과 임원항에 기개발된 형상의 공진장치를 적용하여 1983년 동해중부지진해일과 1993년 북해도남서외해지진해일의 작용 하에 항내에서 지진해일고의 저감율을 COMCOT 모델에 의한 수치해석으로부터 검토하였다. 결과에 따르면 묵호항에서는 최대 40%~50% 정도, 임원항에서는 최대 21% 정도의 저감율을 각각 나타내었으며, 이로부터 실해역의 지진해일파에 대해서도 공진장치의 유용성을 확인할 수 있었다. 또한, 최적의 공진장치를 얻기 위해서는 현장 여건 등을 고려하여 공진장치의 형상, 배치 및 크기에 관해 다각도로 검토될 필요가 있는 것으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권1호
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• pp.76-80
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• 2018

본 연구는 바닥의 형태가 오목한 이동형 소방용수 저장탱크의 수직 벽면에 작용하는 동수력을 분석하고자 수행하였다. 이를 위해 용수 공급 노즐의 위치 및 높이에 따라 다양하게 낙하한 용수로 인해 발생한 자유 수면의 출렁임을 수치 모의실험 하였다. 이때, 자유 수면의 출렁임과 수직 벽면에서의 파의 오름을 수치 모의실험하기 위해 선형 Peregrine 모델을 이용하였다. 그 결과, 벽면에서 자유 수면의 출렁임이 증폭되는 현상을 관찰할 수 있었다. 따라서 이동형 소방용수 저장탱크의 안정적인 구조를 확보하기 위해 바닥이 오목한 지형에서 사용할 경우는 소방용수 공급방법에 주의해야 함을 확인할 수 있었다.