해안 및 해양에 설치되어 있는 해저관로는 원유, 가스, 물과 이들의 혼합된 유체들을 전달하기 위한 수단으로 사용되고 있다. 관로 내부 유체의 열과 압력 차이는 해저관로의 팽찰을 야기시킨다. 해전관로 팽창은 관로와 연결되는 구조물들에 응력을 유발시킨다. 작용 응력이 연결 부재의 항복점을 초과하거나 전체 시스템의 허용변형을 초과할 경우 구조물에 손상이 발생된다. 해안 및 해양에 설치되는 해저관로는 주로 위험 물질이나 유독 유체를 포함하기 때문에 만약 이런 유체의 유출이 발생될 경우 인명 피해는 물론 큰 경제적 손실을 가져온다. 비록 해저관로는 시간적/공간적 제약 없이 유체를 전달할 수 있지만, 이런 관로 설계시 안전하게 그 기능을 수행할 수 있도록 고려되어야 한다. 본 논문에서는 해저관로의 열변형 해석에 사용되는 여러 개의 이론을 조사하였고, 관로의 요소들이 관로 팽창에 미치는 영향에 대해 조사하였다.

비선형 상호작용에 의한 풍파 성분간 에너지 전달은 스펙트럼의 발달에서 중요한 역할을 한다. 비선형 전달을 표현하는 Boltzmann적분을 계산하는 데에는 방대한 계산시간이 필요하기 때문에 파랑모형에서 비선형 상호작용을 고려하는 것을 불가능하다. 본 연구에서는 산란계수의 특성과 상호작용의 상세균형의 원리를 이용하여 비선형 전달을 효율적으로 계산하는 방법에 대하여 고찰하였다. Webb의 방법(IWm)은 특이점을 퇴화시켜 매우 안정한 계산 결과를 주지만 상세균형의 원리를 적용할 수 없기 때문에 계산의 효율성에는 한계가 있는 것으로 나타났다. 한편, Masuda의 방법(IMM)에서는 특이점을 해석적으로 처리하며 계산시간은 Pentinum 300MHz Processor에서 1.3초가 소요되었다. 따라서 IMM은 1차원 파랑모형에 실용적으로 사용할 수 있으며 취송시간과 취송거리에 의한 풍파 스펙트럼의 성장 과정 연구등에 매우 유용하다.

심해에서 풍파의 성장은 바람에 의한 에너지 입력, 비선형 상호작용에 의한 에너지 전달 및 백파에 의한 에너지 소산에 의하여 결정된다. 본 연구에서는 두가지의 비선형 계산법(IMM 모형과 WAM 모형)을 사용하여 풍파 스펙트럼의 시간발전 특성을 상호비교하였다. 비선형 에너지 전달은 첨두주파수의 저주파 천이, 스펙트럼의 과대평가 현상, 스펙트럼의 자기상사적 발달 등에서 중심적인 역할을 하는 것으로 나타났다. 특히, 고주파 성분의 방향 분포가 쌍봉형으로 발전되는 경향이 있는데 이러한 현상도 비선형 상호작용의 역할로 설명되었다. 주파수 스펙트럼에서 고주파측의 꼬리는 주파수의 -4승에 비례하는 형상으로 발전되는 것이 확인되었다. 외부의 원인으로 스펙트럼에 도입되는 섭동은 자기상사 기구에 의하여 빠르게 제거되는데 이는 파랑수치 모형에서 비선형 상호작용이 모형의 안정화에 크게 기여함을 의미한다.

장기적 해면상승에 대한 해안선 변화 모델의 적용성을 실험적으로 검증하고, 한국과 일본 연안지역의 장래의 잠재적 해안선 후퇴량을 산정하였다. 모델의 적용성 검토 실험을 통해 해면상승에 의한 해안선의 후퇴는 수위 상승에 의한 정적 후퇴와 파도에 의한 부가적인 후퇴의 합으로 나타낼수 있으며, 고파랑 조건에서는 부가적 후퇴의 영향이 커짐을 알 수 있었다. 검토 대상지역인 한국과 일본 연안의 41개 지역의 과거 약 30년 간의 해수면 장기 변동량을 분석할 결과, 29개 지역이 상승경향을 12개 지역이 하강경향을 나타내었으며 평균적으로 1.79mm/year의 속도로 상승하고 있음을 알 수 있었다. 지구 온난화에 의한 해수면 상승의 가속화를 고려하여 각 지역의 미래의 해수면 상승률이 과거 실측치의 2배라고 가정하고 50년 후의 잠재적 해안선 후퇴거리를 계산했다. 그 결과, 현재보다 해안선이 수 m에서 수십 m정도 후퇴하여 상당한 부분이 침수될 것으로 예상된다.

진해·마산만의 장기 수질변동을 예측할 수 있는 평면 2차원 수질계산 모형을 구성하였다. 유역내 22개 하천의 오염부하량 및 해역내 16개 정점의 수질을 월별, 계절별로 관측 (1995.5~1996.4)하여 모형의 보정·검증자료로 이용하였으며 저면퇴적물로부터의 오염물질 용출률을 측정하여 저층에서의 지역적 오염편차를 반영하였다. 구성된 모형을 적용하여 하계의 농도분포를 모의한 결과는 다음과 같다. 하천을 통한 오염물질 유입지점의 오염도가 매우 높으며, 외해방향으로 급격하게 농도가 감소하는 경향을 보이고 있다. 특히 마산만으로 유입되는 다량의 오염물질은 해역의 정체성으로 대부분이 침전되어 저질의 오염을 가중시키고 있다. 방류수역에서는 질소 및 인이 미처리상태로 방류되기 때문에, 해역의 부영양화가 진행되고 있는 것으로 파악되었다.

모멘트 입도분석을 통해 구해진 퇴적물 입도조직변수(평균입도, 분급도 및 왜도)를 이용하여 동해 연안사질 퇴적물 이동경향을 밝힐수 있는 Gao and Collins(1992) 방법을 소개하였다. 그 결과로서 파랑에 기인한 연안류가 연안 퇴적물 이동에 관여하는 것으로 밝혀졌다. 동해 연안 표층퇴적물의 이동 경로를 제시할 수 있는 퇴적물이동벡터가 제시되었으며, 실제 이를 반영하는 지형적인 형태로서 남대천 입구에 사취가 존재하는데 연안류에 의한 퇴적물 이동의 결과로 사취가 남쪽으로 길게 발달해 남대천과 바다와의 순환을 차단하는 결과를 가져왔다. 차후 이를 검증할만한 계절적인 조사와 수역학적인 관측이 보완되어야 할 것이다.

장기간의 해양 모니터링을 위해서는 종합관측부이를 국산화하여 활용하는 것이 요구된다. 이런 요구에 부응하여 한국과 비슷한 여건의 대만 성공대학과 공동연구를 통해 종합관측부이 제작기술을 도입하여 이를 한국에서 효율적으로 해양 환경 모니터링에 활용할 수 있게 발전·개선시켰다. 부이의 크기는 육상 운반과 해상 설치에 편리하도록 직경 2.5m로, NOAA의 3.0m 부이보다 작다. 부이의 동적특성을 수치모델로 해석하였는데, 주기가 4초 이상의 파랑을 관측하는 데는 문제가 없는 것으로 나타났다. 부이의 관측 및 제어 시스템을 개선하여 더 많은 관측센서를 부착할 수 있고, 전원 소모량을 줄이고 또 자료의 분석 및 관리 기능을 높혔다. 이 논문에서는 개선된 종합관측부이의 각 구성부분을 자세히 설명하였다. 종합관측부이는 풍향, 풍속,기온, 습도, 기압 및 파랑 등 기존의 해양 기상 요소에다 수온, 염분, DO, pH 및 탁도 등 해양환경 요소를 첨가하였다. 원해에 설치된 부이로부터 실시간 자료 전송을 위해 Inmarsat 위성통신 시스템을 이용하였다. 개선 제작된 부이는 포항 앞바다에서 1개월 간의 시범 운영을 통하여 계류, 자료 송신에 대한 성능 실험과 파랑자료를 검증하기 위하여 네덜란드의 Datawell사의 Wave-rider부이와 동시 관측 실험을 수행하였는데, 좋은 결과를 얻었다.

본 연구에서는, 等水深의 港內波高分布 計算을 목적으로 이미 확립되어져 있는 Green 函數法을 變水深場에 適用하기 위하여 變數深場의 点源波에 대한 基本解를 구한다. 平面波浪場의 가장 일반적인 緩傾斜方程式을 基礎方程式으로 하여, 点源波가 圓環狀으로 전파하는 狀況을 나타내기 위하여 이것을 極座標로 표시하고, 進行性의 波를 간편하게 計算할 目的으로 抛物形 方程式으로 근사화하였다. 유도된 抛物形 波動方程式으 差分化하여 變水深場에서의 点源波의 基本解를 數値的으로 구하였으며 嚴密解와 비교하여 수치해의 타당성을 검토하였다.