• Ocean and Polar Research
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• 제30권4호
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• pp.453-466
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• 2008

In order to examine the generation mechanism of long ocean waves along the west coast of Korea and to understand the amplification process of the long ocean waves, sea level, atmospheric pressure and wind data observed every minute from 2007 March 29 to 2007 April 1 were analyzed and onedimensional numerical ocean model experiments were performed. An atmospheric pressure jump propagated southeastward from Backryungdo to Yeonggwang along the west coast of Korea with speed of $13{\sim}27\;m/s$ between 2007 March 30 23:00 and 2007 April 1 1:30. Average magnitude of pressure jump was 4.2 hPa. As a moving atmospheric jump propagated from north to south along the coast, long ocean waves were generated and the sea level abnormally rose or fell at Anheung, Kunsan, Wido and Yeonggwang. Average amplitude of sea level rise (or fall) was about 113.6 cm. In a one-dimensional numerical ocean model, nonlinear shallow water equations were numerically integrated and a moving atmospheric pressure jump with traveling speed of 24 m/s was used as an external force. While the atmospheric pressure jump travels over 60 m depth ocean, a long ocean wave is generated. Because the propagation speed of the atmospheric jump is almost equal to that of the long ocean wave, Proudman resonance occurs and the long ocean wave amplifies. As the atmospheric pressure jump moves into the coastal area shallower than 60 m, the speed of the long ocean wave decreases and Proudman resonance effect decreases. However, the amplitude of the long ocean wave increases and wave length becomes shorter because of shoaling effect. When the long ocean wave hits the land boundary, amplitude of the long ocean wave drastically amplifies due to reflection. Data analysis and numerical experiments suggest that the southeastward propagation of an atmospheric pressure jump over the shallow ocean, which is a necessary condition for Proudaman resonance, generated the long ocean waves along the west coast of Korea on 2007 March 31 and the ocean waves amplified due to shoaling effect in the coastal area and reflection at the shore.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권3호
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• pp.45-58
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• 1997

지진하중을 받는 현수교의 기하비선형 거동특성을 분석하기 위하여 비선형 지진응답해석 알고리즘을 정립하고 그에 따른 전산프로그램을 개발하였다. 해석이론을 최근 시도되고 있는 자정식 현수교나 mono-duo 형식의 주케이블 형상을 갖는 독특한 현수교에 대해서는 적용가능하도록 유한요소법을 사용하였다. 입력지진은 장지간 교량의 다중지지효과를 고려하기 위하여 한 지점에서 다른쪽 지점으로 형상변화 없이 이동한다고 가정하였다. 하나의 mono-duo 자정식 현수교에 대하여 비선형 지진해석을 수생한 결과 예제의 교량이 비교적 단지간이어서 비선형 거동특성과 다중지지 효과가 두드러지게 나타나지는 않음을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4B호
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• pp.405-412
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• 2006

본 연구에서는 직립벽을 따른 규칙파의 연파특성을 평면수조를 이용한 수리실험과 포물형근사식을 이용한 수치해석을 통해 검토하였다. 본 연구는 파랑의 비선형성이 연파의 전파특성에 미치는 영향을 검토하는 것으로서 수리실험결과와 수치해석 결과가 잘 일치함을 알 수 있었다. 본 연구로부터 입사각이 작아지고 입사파의 비선형성이 증가할수록 연파의 파고는 감소하고, 연파의 폭은 증가함을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제18권5호
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• pp.365-372
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• 1998

초음파의 비선형 음향 효과를 계측하는 방법이 재료 열화의 효과적인 평가를 위한 새로운 접근법으로 제시되었다. 비선형 음향 효과란 음파가 전파함에 따라서 2차나 그 이상의 고조파 성분이 발생하는 것으로 설명될 수 있다. 따라서, 먼저 비선형 효과에 의해 고조파 성분이 발생하는 메커니즘을 비선형 탄성론에 기초를 두고 설명하였다. 다음으로, 열화된 재료에서 어느 정도의 고조파 성분이 발생하는지를 계측하기 위하여, 헤테로다인 신호 검출법을 이용하는 초음파 신호 분석 장치를 기초로 계측계를 구성하였으며, 인장하중과 피로하중을 가하여 인공적으로 열화시킨 SS41과 SS45 시편에 대해 실험하였다. 실험 결과 열화의 정도와 비선형 효과가 강한 상관성을 보였으며 이로부터 비선형 음향 효과가 재료 열화 평가를 위한 유용한 수단이 될 수 있음을 확인하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제31권1호
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• pp.13-27
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• 2023

Fatigue crack is a fatal problem for steel structures. Early detection and maintenance can help extend the service life and prevent hazards. This paper presents the ultrasonic guided waves-based (UGWs-based) fatigue crack detection of a steel I-beam. The semi-analytical finite element model has been built to obtain the wave propagation characteristics. Damage indices in both time and frequency domains were analyzed by considering the characteristic variations of UGWs including the amplitude, phase angle, and wave packet energy. The pulse-echo and pitch-catch methods were combined in the detection scheme. Lab-scale experiments were conducted on welded steel I-beams to verify the proposed method. Results show that the damage indices based on the characteristic variations in the time domain can identify and localize the fatigue crack before it enters the rapid growth stage. The damage severity can be reasonably evaluated by analyzing the time-domain damage indices. Two nonlinear damage indices in the frequency domain give earlier warnings of the fatigue crack than the time-domain damage indices do. The identification results based on the above two nonlinear indices are found to be less consistent under various excitation frequencies. More robust nonlinear techniques needed to be searched and tested for early crack detection in steel I-beams in further study.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.406-418
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• 2015

기존 FUNWAVE-TVD 버전 2.1 모형을 수정한 본 모형의 검증을 위해 고립파 실험, Vincent and Briggs(1989)의 비쇄파 및 쇄파 실험, Luth et al. (1994)의 수리실험을 수행하였다. 쇄파 실험의 경우 기존 결과와 비교하기 위하여 eddy viscosity를 이용한 쇄파 방법도 포함하였다. Eddy viscosity 쇄파 방법을 이용하여 Vincent and Briggs(1989)의 쇄파 실험에 적용한 결과 수정된 모형에서는 수중천퇴 중심의 y축을 기준으로 파랑류(wave-induced current)의 대칭성이 유지되었으나 FUNWAVE-TVD 버전 2.1 모형에서는 대칭성이 유지되지 않았다. 또한 eddy viscosity 쇄파 방법을 이용한 경우가 천수방정식으로 전환하여 쇄파를 모의하는 방법보다 관측치에 더 가깝다. 그리고 FUNWAVE-TVD 버전 2.1 모형에 사용한 기법들과 비교하기 위하여 Erduran et al.(2005)이 제시한 4차 정확도의 MUSCL-TVD 기법과 minmod limiter를 이용한 3차 정확도의 기법을 적용하여 고립파의 전파 양상을 비교 검토하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권1호
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• pp.81-96
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• 2007

단조해안에서의 비선형 천수거동을 가장 강건한 파랑모형인 Navier Stokes 식에 기초하여 수치모의 하였다. 이와 더불어 SUPERTANK LABORATORY DATA COLLECTION PROJECT(Krauss et al., 1992)에서 취득한 자료를 활용하여 Reynolds 응력에 대한 구배모형의 한계를 검증하였다. 취득한 쇄파대 유동계의 자기상관함수는 상당한 특성길이를 지니며 이러한 결과는 구배모형이 큰 오류를 야기할 수 있다는 사실을 시사한다. 이러한 인식에 기초하여 파랑모형은 Large Eddy Simulation(LES), Smooth Particle Hydrodynamics(SPH), Gaussian kernel function을 사용하여 수치 적분하였다. 잔차응력은 Lagrangian Dynamic Smagronski 모형(Meneveau et al.,1996)을 활용하여 모의하였으며 모의 기간 중 유체 알갱이간의 이격거리는 관성부영역의 특성길이보다 작게 유지되도록 노력하였다. 천수과정에서 진행되는 동조 비동조 고차 조화성분으로 전이된 파랑에너지로 인해 상당히 예리하고 왜도된 파형, 파형의 마루로부터 시작되는 물입자 자유낙하, 착수로 인한 커다란 물보라의 형성, 물보라 형성층의 해변으로의 이행, wave finger(Narayanaswamy와 Darlymple, 2002) 등이 비교적 정확히 재현되는 등 상당히 고무적인 결과를 얻었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.401-412
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• 2008

본 연구에서는 3차원수치파동수로내에 쇄파후의 파랑이 대형연직원주구조물에 작용할 때 작용파력과 구조물에 의한 파랑변형을 수치적으로 해석한다. 수치해석법으로 파랑과 구조물과의 비선형상호간섭에 따른 쇄파현상을 포함하는 복잡한 자유수면의 거동특성을 고정도로 해석할 수 있는 3차원Navier-Stokes운동방정식과 자유수면추적에 3차원VOF(Volume Of Fluid)법을 결합한 강비선형해석법을 적용한다. 3차원파동장내에서 해저는 쇄파를 상대적으로 쉽게 발생시킬 수 있는 경사스텝의 해저(변수심의 경사수역과 일정수심역으로 구성)로 이루어진 경우를 고려하며, 파고의 변화에 따라 쇄파가 경사수역 또는 일정수심역에서 발생하여 일정수심역의 대형연직원주구조물에는 쇄파후의 파랑만이 작용하는 경우로 한정한다. 구조물의 위치 및 입사파랑의 파고변화가 구조물에 작용하는 파력 및 파랑변형에 미치는 특성을 쇄파전후의 파랑을 중심으로 검토하고, 쇄파후 파랑의 전파에 따른 파랑에너지의 변화와 구조물에 작용하는 파력특성과를 연관시켜 논의하여 3차원파동장에서 파랑과 구조물과의 강비선형간섭현상의 특성을 규명한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.473-482
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• 2009

본 연구에서는 대부분이 수조실험에 의한 추정되어 온 해중의 방파제나 호안 등의 연직벽체에 작용하는 undular 및 turbulent bore에 의한 단파파력을 수치적으로 추정하기 위하여 Navier-Stokes운동방정식에 수면형상의 추적에 VOF법(Hirt and Nichols, 1981)을 채용하고 있는 CADMAS-SURF(CDIT, 2001)를 적용한다. 적용에서는 소스코드를 본 연구의 목적에 부합하도록 일부 수정하였다. 얻어진 원수치데이터에는 급격한 파력의 증감을 나타내는 스파이크현상이 강하게 표현되었으며, 이에 수치필터를 적용하여 5Hz 이상의 고주파수성분을 필터링하였다. 수치해석결과의 신뢰성을 확보하기 위하여 Matsutomi(1991) 및 Ramsden(1996)의 수조실험결과와 비교 검토하였으며, 이로부터 매우 좋은 일치성과 유용성을 확인할수 있었고, 단파성지진해일의 작용하에 있는 구조물의 설계에 도입될 수 있을 것으로 판단된다. 그리고, 본 2차원수조내에서 단파의 변형을 수위의 시 공간변화로부터 추정함과 동시에 전파속도의 변화특성을 나타내었다. 단파의 전파속도는 전파과정에서 변화되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.145-152
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• 2008

지진해일의 초기 파장은 수십에서 수백 킬로미터에 이른다. 따라서 보다 정확한 지진해일 전파 수치모의를 위해 파장의 크기에 따라 중요성이 변하는 분산효과를 고려하여야 한다. 최근에 분산효과를 고려할 수 있는 실용적인 분산보정기법이 개발되었다(Cho 등, 2007). 분산보정기법은 일정 수심에서 해석해와 비교함으로서 검증되었다. 하지만 아직 수심이 변화하는 실제지형에 적용이 되지 않았다. 본 연구에서는 개발된 모형의 실제 지형에서의 적용성을 검토하였다. 모형의 적용성 검토를 위해 역사 지진해일인 1983 동해 중부 지진해일과 1993 북해도 남서 외해 지진해일을 재현하였다. 대상 지역은 당시 검조기록이 존재하는 속초, 묵호, 포항항이고 지진해일 첫 파 도착시간과 검조소 위치에서의 최대 파고를 비교함으로서 적용성을 검토하였다.