• 한국수자원학회논문집
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• 제41권7호
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• pp.669-679
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• 2008

본 연구는 수리실험으로 얻어진 권파에 의한 월파수괴의 유속을 댐붕괴흐름과 비교하여 거동의 유사성을 검토하였다. 댐붕괴흐름은 해석해가 간략하고 월파 거동과 유사함으로 인해 월파의 유속산정에 이용되어왔다. 월파는 일반적으로 많은 연행기포로 인해 기존의 유속측정기법을 적용하는데 제한을 받게 되므로, 본 실험에서는 기포나 기포조직모양을 이용한 기포영상유속계를 이용하여 월파 유속을 측정하였다. 실험결과로부터 월파의 유속단면을 검토하였고, 단면의 최대유속과 수심평균유속을 댐붕괴흐름의 1차원 해석해인 Ritter의 해와 비교하였다. 해석해와의 비교를 위해 댐붕괴 전 초기수심을 파랑조건과 월파의 측정값으로부터 유도하였다. 파랑조건으로부터 추정된 붕괴 전 초기 수심을 이용한 해석해는 측정된 유속의 분포형태에 있어서는 차이를 보였으나, 월파수괴의 전면속도로부터 산정된 초기수심을 이용한 해석해는 유속크기의 비교에서 좋은 일치를 보였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.54-62
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• 2009

본 연구에서는 소파블록피복 케이슨 방파제 후면으로 떨어지는 월파의 거동을 분석하기 위하여 수리모형실험을 수행하였다. 방파제 후면으로 낙하하는 월파는 배후사면으로 내습하며 배후사면의 안정성에 직접적인 영향을 준다. 본 연구에서는 배후면에서의 월파거동을 검토하기 위해 월파의 전면유속, 파형 및 관입거리를 측정하였으며, 다양한 파랑조건에 대한 월파의 특성변화를 비교 분석하였다. 수리모형실험은 파랑조건과의 상관성에 초점을 두기 위해 규칙파를 대상으로 하였으며, 월파수괴의 전면유속, 파형, 관입거리를 측정하기 위하여 그림자기법과 교차상관기법을 응용한 화상유속기법을 이용하여 측정하였다. 실험결과에 의하면 배후면에서 월파의 관입거리와 유속은 입사파의 주기와 파고가 커짐에 따라 증가함을 알 수 있었으며, 무차원변수 사이의 상사관계로부터 유속 및 거리분포에 대한 경험식을 유도하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권6호
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• pp.606-613
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• 2007

본 연구에서는 2차원 수리모형실험을 통해 직립 구조물에 의한 권파와 이로 인해 발생하는 처오름과 월파 유속장을 측정하고, 그 결과를 이용하여 월파의 속도분포를 위한 경험식을 구하였다. 구조물 주위에서의 쇄파에 의한 월파는 넓은 기포화된 지역을 형성하며 다위상 상태가 된다. 이와 같은 구조물 주위에서의 처오름과 월파흐름의 유속을 측정하기 위하여 PIV(particle image velocimetry)기법을 사용하였으며, 기포화된 흐름영역은 PIV기법의 변형된 기법을 고안하여 측정하였다. 두 기법을 이용하여 측정된 유속장으로부터 구조물 주위에서의 3가지의 주된 위상인 쇄파, 처오름 그리고 월파의 최고유속을 알 수 있었다. 또한, 구조물의 상부로 월파된 유체흐름의 최대유속분포는 비선형적인 단면을 보여주고 시간별 최대유속은 주로 유체의 전면부에서 일어남이 관측되었다. 차원해석을 통해 무차원화된 유속분포로 부터 구조물 상단에서의 월파유속 분포가 유사단면을 갖는다는 것을 확인하였으며, 이를 이용하여 월파의 유속분포를 위한 실험적 경험식을 제시하였다.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제1권1호
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• pp.1-13
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• 2015

Post-Katrina investigations revealed that most earthen levee damage occurred on the levee crest and landward-side slope as a result of either wave overtopping, storm surge overflow, or a combination of both. In this paper, combined wave overtopping and storm surge overflow of a levee embankment strengthened with high performance turf reinforcement mat (HPTRM) system was studied in a purely Lagrangian and meshless approach, two-dimensional smoothed particle hydrodynamics (SPH) model. After the SPH model is calibrated with full-scale overtopping test results, the overtopping discharge, flow thickness, flow velocity, average overtopping velocity, shear stress, and soil erosion rate are calculated. New equations are developed for average overtopping discharge. The shear stresses on landward-side slope are calculated and the characteristics of soil loss are given. Equations are also provided to estimate soil loss rate. The range of the application of these equations is discussed.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.75-83
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• 2023

월파를 근본적으로 차단하기 위한 구조물 마루높이의 증가와 같은 하드웨어적인 대책과 더불어 호안의 배후지역에 월파에 대한 정보를 신속·정확하게 전달하여 피난 및 통행을 규제하는 소프트웨어적인 방재 대책이 동시에 요구되고 있다. 본 연구에서는 현장에서 월파 정보 제공을 위한 현장 월파계측 시스템을 목표로 구조물의 마루높이를 초과하는 월파고의 시간변동을 이용하여 월파량을 추정하는 방법을 제안하였다. 직립식 호안구조물을 대상으로 수리모형실험을 수행하여 파랑 조건 및 구조물의 여유 마루높이에 따른 월파량 및 월파고를 계측하였다. 월파 발생시 구조물의 마루에서 발생하는 침수유속을 장파유속으로 가정한 월파유량계수를 도입하고 월파고의 시간변동으로부터 월파량을 추정하여 실험결과와 비교·검토하였다. 월파유량계수를 합리적으로 산정하는 경우 월파고만으로 월파량 추정이 가능함을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.157-167
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• 2008

본 연구에서는 직립 구조물 전면에서 발생하는 권파에 의한 월파의 기포분율을 수리모형실험으로 검토하였다. 구조물 직립벽 전면에서 쇄파되는 내습파랑은 쇄파와 월파 과정동안 기포를 연행하거나 액적화되며 강한 난류세기를 갖는 다위상흐름이 된다. 본 연구에서는 광섬유반사율계와 기포를 이용한 영상유속계기법으로 월파의 기포분율, 유속, 그리고 층두께를 측정하였다. 반복된 실험으로 얻어진 기포분율과 유속은 조화평균과 시간평균을 적용하여 분석하였다. 평균된 기포분율의 분포로부터 높은 기포분율은 주로 월파수괴의 전면부에서 발생하는 것을 알 수 있었으며, 구조물 상단표면에 접한 영역과 월파수괴의 후면부 영역은 상대적으로 낮은 기포분율을 보여주었다. 측정된 월파의 기포분율, 유속, 그리고 층두께로부터 월파의 흐름율과 운동량을 산정하였고, 실험결과로부터 기포분율이 중요한 인자임을 알 수 있었다. 수심평균된 기포분율, 유속, 두께의 상사적 분포특성을 이용하여 경험식을 제시하였고, 1차원적 경험식을 이용하여 흐름율과 운동량을 검토하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제22권1호
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• pp.1-5
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• 2008

A 2-D Fluent-based numerical wave tank(FBNWT) capable of simulating wave propagating and overtopping is presented. The FBNWT model is based on the Reynolds averaged Naiver-Stokes equations and VOF free surface tracking method. The piston wave maker system is realized by dynamic mesh technology(DMT) and user defined function(UDF). The non-iteration time advancement(NITA) PISO algorithm is employed for the velocity and pressure coupling. The FBNWT numerical solutions of linear wave propagation have been validated by analytical solutions. Several overtopping problems are simulated and the prediction results show good agreements with the experimental data, which demonstrates that the present model can be utilized in the corresponding analysis.

• 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.

• 한국해양공학회지
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• 제26권3호
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• pp.61-65
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• 2012

Air-water flow measurements are of importance for the coastal and ocean engineering fields. Although kinematic investigations of the multi-phase flows have been conducted for long time, velocity measurements still are concerned with many researchers and engineers in coastal and ocean areas. In the present study, an imaging technique using shadowgraphy and fiber optic probe for velocity measurements of air bubbles is introduced. The shadow graphy image technique is modified from the typical image velocimetry methods, and optical fibers are used for the well-known intrusive coupled phase-detection probe system. Since the imaging technique is a non-intrusive optical method from the air, it is usually applied for 2D flows. On the other hand, the double fiber optic probes touch flows regardless of flow patterns. The results of the flow measurements by both methods are compared and discussed. The methods are also applied to the measurements of overtopping flows by a breaking wave over the structure fixed on the free surface.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.712-721
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• 2017

본 최근 전 세계적으로 홍수의 강도와 빈도가 증가하고 있어 홍수재해가 큰 문제로 대두되고 있다. 이 중 가장 큰 비중을 차지하는 홍수재해는 태풍 및 집중호우와 동반되는 홍수라고 할 수 있다. 이로 인해 하천의 수위가 제방의 둑마루까지 상승하여 월류하는 피해가 발생하고 있으며 이러한 피해는 시설물 자체의 피해뿐만 아니라 제내지의 인명 및 재산피해도 함께 유발시킨다는 점에서 대책 마련이 시급하다. 제방이 월류하였을 때 제방이 붕괴되는 것과 붕괴하지 않고 단순 월류하는 경우의 피해정도는 매우 다르며 제방 자체의 피해는 발생하더라도 붕괴되지 않으면 제내지로 유입되는 유량을 현저히 감소시켜 홍수피해를 감소시킬 수 있다. 따라서 제방의 붕괴가 발달하기 시작하는 뒷비탈의 보호는 중요한 홍수방어방법의 하나다. 본 연구에서는 제방뒷비탈 월류보호공의 형상과 유공율에 따라 수리학적으로 유리한 보호공을 제안하고 각 보호공의 안정성 검토를 위하여 수리실험을 수행하였다. 수리실험을 통해 제방뒷비탈 보호공의 안정성은 보호공의 단위면적당 중량과 높은 상관성이 있음을 규명하고, 보호공이 이탈되는 순간의 유속인 한계유속과 단위면적당 중량과의 관계식을 도출하였다. 본 연구결과를 통하여 국내에서는 아직 도입되지 않은 자연친화적 월류보호공이 현장에 적용됨으로써 홍수시 월류에 의해 발생하는 인명 및 재산피해를 경감시키고, 더 나아가서는 자연친화적인 하천공간이 조성될 수 있을 것으로 기대된다.