• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.98-111
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• 1993

2차원 비정상 비선형 자유표면파를 해석하고 자유표면파에서의 점성효과를 관찰하였다. 유동장내의 Navier-Stokes 방정식과 연속방정식을 풀기 위해 유한해석법을 적용하였고, 자유표면의 처리를 위해 MAC 기법을 적용하였다. 그리고, 자유표면에서는 표면장력을 고려한 경계조건을 적용하였으며, 층류에 대한 점성효과만을 고려하였다. 계산모델은 천수역에서의 점성영향, 자유표면 근처에서의 보오텍스 쌍(vortex-pair)의 거동 및 전진하는 부유체 앞에서의 자유표면파문제 등이다. 천수역문제에서는 바닥과의 마찰에 기인한 자유표면파의 변화를 고찰하였으며, 특히 고립파에 대한 적용으로서 파고의 감소정도, 수직벽면에서의 파상승(wave run-up) 및 수심의 변화로 인한 유장변화 등을 살펴보았다. 보오텍스 문제에서는 보오텍스의 이동에 따른 자유표면주위의 유동변화를 관찰하였으며, 사각부유체 주위의 유동문제에서는 전진속도의 차이에 따른 자유표면파의 차이 및 물체주위의 유동특성을 관찰하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제7권1호
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• pp.13-24
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• 1993

해양오염은 환경파괴의 주요 인자이다. 해양바닥에 가라않은 오염물질을 근본적으로 제거하는 문제와는 별도로, 파동(wave)에 의해 그것이 자동적으로확산될 수가 있다. 파문(ripple)으로 덮혀진 해저(sea bottom)에서 표면의 중력파에 의한 물의 수평방향 요동운동은 와류(vrotices)를 발생시칸다. 이런한 유동장은 해저 침전물을 부유시켜 멀리까지 화가신시키는 작용을 한다.파문주위의 유동장을 살펴보면 모서리(crest)에서 발생된 와류로 인해 정상유동성분이 존재하며 이런한 정상유동은 파문의 주기적 형상으로인해 다분히 순환적이다. 이ㅔ 파동에 의한 요동운동이 가세하면 Taylor 와류와 같은 효과를 보여 줄 것이다. 해저부근에서의 이러한 확산효과를 보기 위하여, 해양유동을 단순화하여 최근 널리 이용되고 있는 혼돈이론을 가미시켰다. 아주 단순한 유동이라도 복잡한 입자의 궤적을 나타내며 입자의 확산과 연관됨을 수치해석을 이용하여 보여준다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.274-282
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• 2014

Time series of the dynamic response of a slender marine structure was predicted using quadratic Volterra series. The wave-structure interaction system was identified using the NARX(Nonlinear Autoregressive with Exogenous Input) technique, and the network parameters were determined through the supervised training with the prepared datasets. The dataset used for the network training was obtained by carrying out the nonlinear finite element analysis on the freely standing riser under random ocean waves of white noise. The nonlinearities involved in the analysis were both large deformation of the structure under consideration and the quadratic term of relative velocity between the water particle and structure in Morison formula. The linear and quadratic frequency response functions of the given system were extracted using the multi-tone harmonic probing method and the time series of response of the structure was predicted using the quadratic Volterra series. In order to check the applicability of the method, the response of structure under the realistic ocean wave environment with given significant wave height and modal period was predicted and compared with the nonlinear time domain simulation results. It turned out that the predicted time series of the response of structure with quadratic Volterra series successfully captures the slowly varying response with reasonably good accuracy. It is expected that the method can be used in predicting the response of the slender offshore structure exposed to the Morison type load without relying on the computationally expensive time domain analysis, especially for the screening purpose.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.276-284
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• 2011

파랑 잉여응력의 영향이 자동적으로 고려되므로 파랑으로부터 발생되는 흐름을 수치모의할 수 있는 수평점성 및 난류항이 포함된 Boussinesq 방정식 모형인 FUNWAVE를 이용하여, 다방향 불규칙파 조건으로 해운대 해안에서 발생하는 이안류를 수치모의하였다. 수치모의는 다방향 불규칙파의 전파양상과 지형에 의한 비선형 파랑변형을 잘 보여주고 있으며, 이러한 파랑변형과 해운대 지형특성이 반영되어 시간에 따라 발달하는 파랑유도 연안흐름 양상을 잘 보여준다. 수치모의 결과로 부터 이안류는 연안방향으로 상대적으로 수심이 깊은 곳에서 그리고 파고가 낮은 곳에서 이안류가 돌발적으로 발생 혹은 증폭될 수 있음을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.270-285
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• 2018

해안 항만구조물을 대표하는 혼성방파제의 설계에서 파랑하중에 의한 사석마운드 및 해저지반의 내부에서 과잉간극수압의 거동과 그에 따른 구조물의 파괴가 논의되어 왔고, 이를 수치시뮬레이션기법으로 규명하려는 시도가 있어왔다. 수치시뮬레이션에 관한 대부분의 연구에서는 선형 및 비선형의 해석법이 적용되었지만, 난류모델를 고려한 강비선형해석법이 적용된 사례는 거의 없었다. 본 연구에서는 VOF 법에 의한 쇄파현상과 LES 법에 의한 난류모델을 고려하는 고정도의 혼상류해석법인 olaFlow 모델을 적용하였으며, 규칙파-해저지반 및 규칙파-혼성방파제-해저지반의 상호작용해석에 관한 기존의 수치해석해 및 실험치와의 비교로부터 olaFlow 모델의 타당성을 입증하였다. 이로부터 혼성방파제의 케이슨과 사석마운드에서뿐만 아니라 해저지반의 내부에서 규칙파랑하중에 의한 수평파압, 과잉간극수압의 공간분포, 평균유속, 평균와도의 공간분포에 관한 특성 및 와도 크기의 평균분포와 평균난류 운동에너지와의 관계를 검토하였으며, 나아가 혼성방파제의 안정성을 논의하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제22권5호
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• pp.52-60
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• 2008

This study investigates the applicability of CADMAS-SURF (Super Roller Flume for Computer Aided Design of a MArtime Structure) code basal on the Navier-Stokes solver to predict bore phenomena. The time variation of ware levels and velocities due to the bore propagation were computed for the different bore strength conditions. In order to verify the numerical results by CADMAS-SURF, laboratory experiments were also performed, using the DPIV and LDV measuring system. The numerical results were compared to the experimental data and the analytical predictions by the NSC method basal on fully nonlinear shallow-water theory by the method of characteristics. It appears that the CADMAS-SURF slightly overestimated the water-surface level measured by the laboratory experiments and its discrepancy becomes prominent as the bore strength increases. The predicted propagation speed for a bore was also slaver than that by the experiment and NSC method. However, the temporal variations in velocities were in relatively good agreement with the experimental data for all cases, except for overshooting and undershooting in the front face of a bore, which may be derived from the numerical instability. Further, CADMAS-SURF successfully simulated the decrease in the water level and velocity caused by the effects of negative waves reflected from the upstream end wall.

• 한국안전학회지
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• 제31권2호
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• pp.70-75
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• 2016

Recently, coastal erosion has been widely in progress and the erosion level becomes also serious in the world wide, espeically in East Sea in Korea. Since it would threaten the life, economics and security risk, it is necessary to much comprehend the reason why coastal erosion has occurred according to the geographical characteristics. Meanwhile, analysis about hydrodynamics of the solitary wave such as tunami in swash zone is needed for the best management practice of coastal erosion. Solitary wave is nonlinear wave and can be reproduced in the laboratoy scale by openning suddenly a sluice gate with water head difference, of which methodology was found in the literature, since it could be simply determined by a significant wave height. Thus, in this sutdy the generation of solitary wave was experimentalized using the sluice gate. Experimental conditions were classified by angles of a beach slope, a water level in a beach slope and a difference of water level between in a headtank and a channel bed. Two kinds of dimensionless analyses based from experimental results in this study were presented; the first analysis indicates nondimensionalization between the wave height and the water level in a beach slope in order to investigate characteristics of solitary wave approaching the beach. The second shows the other nondimensionalization between dynamic pressure and static pressure on a beach slope to investigate the relationship between wave breaking and wave pressure. Under the same conditions as laboratory experiments, the numerical results computed with a SWAN model embedded in FLOW 3D were compared in terms of wave height, and pressure on the beach slope, which shows good agreement with each other. Overall results from this study could provide fundamental hydraulic data for the reliabile verification of numerical simulation results about coastal erosion in swash zone caused by solitary waves.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.373-376
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• 2006

In general, a method for generating irregular wave by combination of component waves obtained from linear wave theory is widely used. In these method, however, mean water surface elevation is rising from time to time because of nonlinear effect of wave. In this study, for the rising problem of mean water surface elevation and stabilization of calculation from time to time, mass transport velocity for horizontal velocity at wave source position is considered. The rising problem of mean water surface elevation is checked by comparing calculated wave profile from numerical technique proposed in this study with target wave profile at wave source position in numerical wave tank by using CADMAS-SURF code. And, by generating irregular wave, the validity of wave overtopping rate estimated from this numerical analysis is discussed by comparing computed results with measured results in hydraulic model experiments for vertical seawall located on a sloping sea bottom. As a results, the computations are validated against the previously experimental results by hydraulic model test and numerical results of this study and a good agreement is observed. Therefore, numerical technique of this study is a powerful tool for estimating wave overtopping rate over the crest of coastal structure.

• 한국해양학회지:바다
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• 제18권1호
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• pp.1-12
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• 2013

황해 중동부 해역에서 2012년 9월에 동서방향으로 설정된 단면과 금강 하구 외측 저염수 지역의 정박지점에서 음향탐지기를 이용하여 음향 후방산란 구조(acoustic backscatter profile)를 측정하였으며 CTD로 물성구조도 관측하였다. 수심 50 m 부근 해역에 발달한 해저사주 주변에서 조석전선이 형성되었다. 이 사주의 동쪽에서 저조 때 음향탐지기로 관측된 내부파는 파고가 약 15 m, 평균파장이 500 m정도이며, 파형이 비선형 오목형 파(depression wave)였다. 이 내부파는 남동쪽으로 흐르는 조류가 사주를 지나면서 만든 조석내부파로 해석되었다. 약한 비선형성 단독 내부파 이론을 적용하였을 때 오목형 내부파들의 전파속도는 약 50 cm/s 정도이고, 주기는 16~18분 정도로 계산되었다. 강한 음향 산란층이 국지적으로 7 m 정도 상승된 지역의 해면에서 Dinoflagelates Cochlodinium에 의한 적조가 관찰되었다. 금강하구 외측 정박지점에서 한 시간간격으로 관측한 물성구조는 해륙풍과 조류에 따른 염분약층 깊이 변동을 보여 주었다. 창조류가 북동쪽으로 강하게 흐르고 육풍이 서쪽으로 7 m/s 이상 불었을 때에는 염분약층이 일시적으로 상승하였고, 음향구조 영상은 해면 하 약 5 m까지 복잡한 구조를 보였는데 포획과 관입 형태를 갖는 강하고 약한 산란신호의 기울어진 음향구조가 수 십초 간격으로 교대로 나타났다. 표면 혼합층에서의 이러한 음향구조는 황해 중동부 연안역에서는 처음으로 관측되었다. 음향 후방산란 영상과 탁도 자료는 창조류와 육풍에 의한 표층 취송류가 만드는 수직적인 유속차(shear)에 의해 맑은 하층수가 탁한 상층으로 관입 혹은 포획된 것임을 제시한다.

• 한국해양공학회지
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• 제32권6호
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• pp.447-457
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• 2018

In this study, a two-dimensional fully nonlinear transient wave numerical tank was developed using a desingularized indirect boundary integral equation method. The desingularized indirect boundary integral equation method is simpler and faster than the conventional boundary element method because special treatment is not required to compute the boundary integral. Numerical simulations were carried out in the time domain using the fourth order Runge-Kutta method. A mixed Eulerian-Lagrangian approach was adapted to reconstruct the free surface at each time step. A numerical damping zone was used to minimize the reflective wave in the downstream region. The interpolating method of a Gaussian radial basis function-type artificial neural network was used to calculate the gradient of the free surface elevation without element connectivity. The desingularized indirect boundary integral equation using an isolated point source and radial basis function has no need for information about the element connectivity and is a meshless method that is numerically more flexible. In order to validate the accuracy of the numerical wave tank based on the desingularized indirect boundary integral equation method and meshless technique, several numerical simulations were carried out. First, a comparison with numerical results according to the type of desingularized source was carried out and confirmed that continuous line sources can be replaced by simply isolated sources. In addition, a propagation simulation of a $2^{nd}$-order Stokes wave was carried out and compared with an analytical solution. Finally, simulations of propagating waves in shallow water and propagating waves over a submerged bar were also carried and compared with published data.