• Ocean Systems Engineering
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• 제6권1호
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• pp.23-60
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• 2016

The major objective of this study was to develop further understanding of 3D nearshore hydrodynamics under a variety of wave and tidal forcing conditions. The main tool used was a comprehensive 3D numerical model - combining the flow module of Delft3D with the WAVE solver of XBeach - of nearshore hydro- and morphodynamics that can simulate flow, sediment transport, and morphological evolution. Surf-swash zone hydrodynamics were modeled using the 3D Navier-Stokes equations, combined with various turbulence models (${\kappa}-{\varepsilon}$, ${\kappa}-L$, ATM and H-LES). Sediment transport and resulting foreshore profile changes were approximated using different sediment transport relations that consider both bed- and suspended-load transport of non-cohesive sediments. The numerical set-up was tested against field data, with good agreement found. Different numerical experiments under a range of bed characteristics and incident wave and tidal conditions were run to test the model's capability to reproduce 3D flow, wave propagation, sediment transport and morphodynamics in the nearshore at the field scale. The results were interpreted according to existing understanding of surf and swash zone processes. Our numerical experiments confirm that the angle between the crest line of the approaching wave and the shoreline defines the direction and strength of the longshore current, while the longshore current velocity varies across the nearshore zone. The model simulates the undertow, hydraulic cell and rip-current patterns generated by radiation stresses and longshore variability in wave heights. Numerical results show that a non-uniform seabed is crucial for generation of rip currents in the nearshore (when bed slope is uniform, rips are not generated). Increasing the wave height increases the peaks of eddy viscosity and TKE (turbulent kinetic energy), while increasing the tidal amplitude reduces these peaks. Wave and tide interaction has most striking effects on the foreshore profile with the formation of the intertidal bar. High values of eddy viscosity, TKE and wave set-up are spread offshore for coarser grain sizes. Beach profile steepness modifies the nearshore circulation pattern, significantly enhancing the vertical component of the flow. The local recirculation within the longshore current in the inshore region causes a transient offshore shift and strengthening of the longshore current. Overall, the analysis shows that, with reasonable hypotheses, it is possible to simulate the nearshore hydrodynamics subjected to oceanic forcing, consistent with existing understanding of this area. Part II of this work presents 3D nearshore morphodynamics induced by the tides and waves.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.286-297
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• 2018

본 연구에서는 황해역 파랑 특성을 파악하기 위해 KOGA-W01 파랑관측자료를 분석하고, 이를 바탕으로 파랑 후측모의 실험을 수행하였다. 파랑관측자료 분석에 따르면, 파랑관측지점이 연안역에 비교적 가까이 위치해 있음에도 불구하고 fetch length가 짧아 심해파 출현율이 높은 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 Chun and Ahn(2017a, b)의 계산영역을 황해역으로 확장하여 파랑계산을 수행하였는데, 황해역에서의 정확한 파랑계산을 위해 조석 및 조류의 효과도 함께 고려하였다. 계산결과를 관측결과와 비교하여 파랑 후측모의의 정확도를 검증하였다. 본 연구의 전반적인 계산 결과의 정확도는 만족할 수준이지만, 계산영역 크기 한계로 S계열의 너울성 장주기파를 제대로 재현하지 못해 황해역 유의파주기의 정확도가 낮게 나타났다. 그러나 이들 장주기파의 파랑에너지가 크지 않아, 극치 파랑분석에의 영향은 작아 극치파랑의 유의파주기는 잘 재현하고 있는 것으로 나타났다.

• 대한공간정보학회지
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• 제22권3호
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• pp.47-56
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• 2014

최근 지구 온난화로 인하여 해수면의 상승속도가 증가하고, 자연재해가 증가함에 따라서 연안방재 및 개발을 위한 해 육상수직기준 연계에 대한 관심과 요구가 높아지고 있는 추세이다. 우리나라의 수직기준은 그 사용목적이 다르며, 목적에 따라 해상 및 육상에서 개별적으로 정하여 사용되고 있다. 해상수직기준은 지역평균해수면을 사용하며, 육상수직기준은 인천평균해수면을 사용한다. 따라서 본 연구에서는 첫째, 2012년과 2013년에 설치된 통합기본수준 점 48점을 이용하여 해 육상수직기준에 따른 기하표고의 차이를 분석하였다. 분석에는 지역평균해수면과 인천평균해수면을 참조하는 기하표고 및 국가지오이드모델 기반의 기하표고가 사용되었다. 전체 48점 중 도서지역을 제외한 31점 중 11점에서 10cm 이상의 잔차가 발생하였다. 잔차의 원인은 강물의 유입, 기준조위관측소의 이동, 항만공사에 따른 지형변화 등인 것으로 판단되었다. 둘째, 해 육상수직기준 연계를 위하여 해면경사의 경향을 분석하였다. 해면경사는 인천평균해수면과 지역평균해수면의 차이를 말한다. 분석결과 우리나라의 해면경사는 서해에서 남해 그리고 동해방향으로 높아짐을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 해 육상수직기준 연계를 위한 자료로서 통합기본수준점의 성과가 활용될 수 있음을 확인하였다. 향후 해 육상수직기준 연계를 위해서는, 해 육상을 연결하는 측량자료가 많이 확보되어야 하며, 국립해양조사원과 국토지리정보원의 지속적인 수직기준 관리 및 자료 공유가 필요하다. 연계된 육해상수직기준의 정보는 효율적이고 경제적인 연안개발과 방재에 크게 활용될 것으로 기대된다.

• ALGAE
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• 제26권3호
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• pp.253-263
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• 2011

Phenotypic plasticity was examined in the economically and ecologically important brown alga Ascophyllum nodosum in southwestern Nova Scotia, considering specifically how nutrient loading affected its vegetative and reproductive features. To determine this, we examined morphometric changes in A. nodosum from two sites receiving direct effluent impacts from a land-based finfish aquaculture facility and from two control sites, approximately 2 km away from the aquaculture facility in opposite directions. Fronds from test sites were significantly younger than from control sites (5 y vs. 8 y); however, fronds from farm sites were significantly larger (219 g vs. 90 g) because of their higher growth rates. Thalli from farm sites had greater reproductive potential, as shown by numbers of receptacle initials (797 initials vs. 281 initials). These results suggest limited nutrient inflows from land-based aquaculture may positively affect adjacent Ascophyllum populations by inducing higher growth rates. We conclude that the coordination of effluent management from land-based aquaculture with natural resource harvesting of A. nodosum may be beneficial. Further study is necessary to determine the limits of nutrient loading for this potentially beneficial outcome.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권5호
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• pp.651-659
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• 2018

A multi-level overtopping wave energy converter was designed according to the large tidal range and small wave heights in China. It consists of two reservoirs with sloping walls at different levels. The reservoirs share a common outflow duct and a low-head axial turbine. The experimental study was carried out in a laboratory wave-flume to investigate the overtopping performance of the device. The depth-gauges were used to measure the variation of the water level in the reservoirs. The data was processed to derive the time-averaged overtopping discharges. It was found that the lower reservoir can store wave waters at the low water level and break the waves which try to climb up to the upper reservoir. The upper sloping angle and the opening width of the lower reservoir both have significant effects on the overtopping discharges, which can provide more information to the design and optimization of this type of device.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.81-92
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• 2008

이 연구에서는 개수로시스템에 설치된 조력발전용 수문(sluice)에 대한 수리모형실험을 수행하여 취득된 자료의 분석 결과를 제시하였다. 실험은 수문 최소단면의 폭 및 바닥높이가 서로 다른 여섯 가지 수문 모형에 대하여 이루어졌다. 수문의 측면형상이 같을 경우에 수문 최소단면의 폭을 증가시킴으로써 수문의 유량계수는 대체로 증가하였지만, 유량이 작고 수문 상류측의 수위가 낮을 때는 유량계수가 증가하다가 감소하는 경향이 나타났다. 또한, 최소단면의 폭에 무관하게 최소단면의 바닥높이가 높은 경우에 유량계수가 크게 나타났다. 실험결과로부터 기존의 타당성조사 사업 등의 수문 설계시에 주로 적용하였던 유량계수 값은 과소산정되었으며, 따라서 유량계수 값을 상향조정하여 사용하는 것이 타당하다는 결론을 얻었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제9권3호
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• pp.155-164
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• 1997

미국 노스-캐롤라이나주 Pea 섬 북단에 위치한 해안선의 시간적 공간적 변화를 연구/조사하기 위하여 포괄적이고 체계적인 현장관측이 시작되었다. Pea 섬의 북단 끝에 위치한 US 해안 경비대로부터 남단으로 6 mile에 걸친 해안선이 2달에 한번씩 항공 촬영되었다. 촬영된 항공사진은 해안선 위치 자료를 도출하기 위해 디지털처리 되었으며, 이 과정에서 해빈상에 보이는 wet-dry line이 해안선 위치 식별 기준으로 사용되었다. 해빈상의 wet-dry line은 정확한 해안선 위치를 나타내는 것이 아니라 항공사진을 촬영하는 그 시점에서의 도파고조와 조위의 변화로 인한 오차를 포함하고 있으므로, 초기에 디지털 처리 된 해안선 위치 자료로부터 조석과 도파에 의한 영향을 삭감하는 것이 필요하다. FRF 잔교 끝에서 관측된 조석자료와 4 km 떨어진 심해에 설치된 파랑 계측기에서 관측된 심해파랑 자료를 사용하여, 항공사진이 촬영된 시점에서의 해빈에서의 도파고와 조위가 평가되었다. Hunt(1957)의 도파고 산정공식이 주어진 심해파랑에 대한 해빈상에서의 도파고를 계산하기 위하여 사용되었다. 도파와 조석에 따른 오차에 대해 수정된 해안선 위치 자료를 사용하여 현장관측 지역에서의 해안선 이동의 지역적인 차이와 시간에 따른 변화 정도를 조사함으로써 해안선의 공간적 시간적 변위가 분석되었다. 1-mile 평균을 취한 해안선의 6년치 자료 분석 결과는 Pea 섬에서는 여름에는 해안선이 전진하고 겨울에는 후퇴하는 상당히 큰 계절적 변화가 있다는 것을 명확하게 보여 주었으며, 이러한 결과는 수정이 안된 해안선 위치자료 사용시 파악하기 어려운 결과였다. 도파와 조석의 영향을 무시한 항공사진으로 부터의 해안선 위치결정은 공간적 시간적 해안선 변화양상의 해석시 큰 오류를 유발할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.594-604
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• 2021

신지명사십리 해수욕장에서 해빈침식의 원인을 파악하기 위해, 2019년 3월부터 2020년 3월까지 조석, 조류 및 파랑과 같은 외력과 표층퇴적물에 대한 현장조사가 계절별로 수행되었다. 그리고 이들 외력에 반응하는 해빈의 변화양상을 파악하기 위해, 정기적으로 해안선 및 해빈표고가 측량되었고, 과거에 간헐적으로 수행되었던 측량자료도 분석에 활용되었다. 대상해역에서 조류는 해빈변화에 영향을 줄 만큼 충분하지 않았으나, 남측으로 열려있는 이 해역에서 유의파고 1m 이상의 입사파들은 모두 S ~ SE 파향으로 춘하추계에 출현하였으며, 유의파고 2m 이상의 고파랑은 하추계에 태풍의 영향으로 나타났다. 이에 따라 태풍의 영향이 2년 동안 없었던 2018년 7월의 해빈면적은 2019년 3월에 비해 30,138m² 증가해 있었고, 이후 2차례의 태풍의 영향을 겪었던 2020년 3월은 해빈면적이 61,210m²가 줄어든 것으로 나타났다. 그리고 2018년 7월 이후 2차례의 태풍 내습이 있었던 2019년 3월은 5.4%의 해빈체적이 감소한 상태였고, 이후 2019년 9월까지 다시 2차례의 태풍내습에 의해 해빈체적이 7.3% 감소하였으며, 2020년 3월은 해빈체적이 4.4% 감소로서 추동계동안 다소 회복되는 경향을 보였다. GSTA에 의한 퇴적물 이동벡터는 해빈중앙의 소하천으로 부터 토사가 약하게 유입되며, 서측해빈에서 이동경향은 두드러지게 나타나지 않으나, 동측해빈에서 육상역의 토사가 바다쪽으로 그리고 동측에서 서측으로 퇴적물이 이동하는 경향이 아주 우세하게 나타났다. 이러한 퇴적물 이동경향벡터는 해빈에 대해 반시계방향으로 24° 기울어져 있어 연평균파향의 파랑이 입사할 때 서향의 해빈류가 발달하는 것으로 설명할 수 있었다. 이에 따라 서측해빈역은 모래가 풍성하지만, 동측해빈역은 표사공급원의 부재로 자갈이 드러나고 곳곳에 사구포락이 발생하는 것과 같은 침식이 심각하였다. 따라서, 이같은 토사이동구조를 가진 동측해빈역에 양빈과 같은 새로운 표사원을 조성하고, 동측해안 끝단역에서 입사파를 저감시키는 것과 같은 노력이 필요할 것으로 판단되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권5_2호
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• pp.1329-1340
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• 2021

해양과 육상사이의 전이지대인 조간대는 인위적 활동과 자연적 교란에 의해 다양한 변화가 빠르게 일어나 지속적인 모니터링이 필요하다. 원격탐사 방법을 활용한 연안지형변화 모니터링은 조간대 접근성에 대한 한계를 극복하고, 조간대의 장기적인 지형변화를 관측하는데 효과적인 것으로 평가된다. 원격탐사를 이용한 기존 연안지형 모니터링연구는 대부분 Landsat 위성시리즈와 Sentinel 위성 영상 분석을 통해 수행되었다. 본 연구는 GOCI-II(천리안 해양위성 2호)영상에서 NDWI 지수를 이용해 수륙경계선을 추출한 후 다양한 조위에 따른 경기만 일대 조간대 면적 변화를 파악하고 짧은 기간 동안 DEM제작과 지형고도변화 관측의 유용성에 대해 살펴보았다. 2020년 10월 8일부터 2021년 8월 16일까지 경기만 일대에서 획득된 영상은 GOCI-II 249장, Sentinel-2A/B 39장, Landsat 8 OLI는 7장이었다. 조간대 DEM을 제작할 경우, Sentinel과 Landsat 영상은 최소 3개월에서 1년 이상의 자료수집이 필요했지만, GOCI-II 위성은 단 하루의 자료를 이용해서 조위에 따른 경기만 일대 조간대 DEM생성이 가능하였고 조간대 노출빈도 계산을 통해 지형고도변화도 관측하였다. GOCI-II 위성을 활용해 연안지형변화를 관측시 짧은 주기의 높은 시간해상도로 지형 변화를 조기 감지하고 부족한 공간해상도는 고해상도의 다중복합자료를 이용해 정밀하게 보간하여 활용하는 방안이 좋을 것으로 생각된다. 향후, 위 결과들을 바탕으로 연구 영역을 확대하고, 자동 분석 및 탐지 가능한 기술 개발을 통해 한반도 연안의 최신 지형도와 연안관리에 필요한 정보를 빠르게 제공 가능할 것으로 기대된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제10권1호
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• pp.100-112
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• 2005

갯벌의 온도구조와 열적 특성변화를 조사하기 위해 서해안 공소만 갯벌조간대에서 고도가 다른 3개 지점을 설정하여 40 cm깊이까지 계절별로 1개월간의 온도관측을 수행하였다. 표층에서 평균온도는 하계에 아래층보다 높고 동계에는 낮아져 표층가열과 냉각에 의한 온도구조와 변화 형태를 보여주었으며 표준편차는 아래층으로 갈수록 감소하였다. 주기성이 뚜렷한 일사량과 조위 변화가 주로 단기적 온도변화를 야기하였고, 간헐적으로는 강우와 강한 풍속도 영향을 주었다. 시계열분석에 의하면 24시간, 12시간 그리고 8시간 주기 성분에 강한 에너지 첨두(peak)를 보였으며, 24시간 주기성분이 가장 큰 에너지를 보였다. 24시간 주기 성분은 일사량변화, 12시간 주기는 반일주조 조위변화 그리고 8시간 주기성분은 일사량과 조위변화의 상호작용에 의한 온도파동으로 해석되었다. EOF분석에서 제 1모드와 제 2모드가 수직온도구조 변화의 96%를 차지하였다 제 1모드는 갯벌 표층에서의 가열과 냉각에 의한 현상으로, 제 2모드는 갯벌내부의 열 전파과정에서 발생하는 지연효과로 해석되었다. 교차스펙트럼 분석에서 24시간 주기성분 온도파동에 의한 열전달위상은 깊이에 따라 선형적으로 증가하는 평균위상 차이를 보였고, 표층에서 10 cm, 20 cm, 40 cm 깊이까지의 위상 차이에 의한 지연시간은 각각 3.2시간, 6.5시간 9.8시간이었다. 일차원적 열확산모델에서 산출된 24시간 주기성분 온도파동의 수직 확산계수는 깊이와 계절에 걸쳐 평균하였을 때 중부조간대 정점에서는 $0.70{\times}10^{-6}m^2/s$, 하부조간대 정점에서는 $0.57{\times}10^{-6}m^2/s$의 값을 보였다. 깊이 평균된 확산계수는 봄철에 크고 여름철에 작았고, 계절 평균된 확산계수는 2cm부터 10cm깊이까지 증가하고 10cin부터 40cm깊이까지는 감소하는 수직구조를 보였다. 평균 열확산계수를 사용하여 구한 온도전파 확산속도는 2 cm 깊이로부터 10 cm, 20cm, 40cm까지 각각 $8.75{\times}10^{-4}cm/s,\;3.8{\times}10{-4}cm/s,\;1.7{\times}10^{-4}cm/s$정도의 값이 되어 표층에서 깊어질수록 작아졌다.