• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.218-222
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• 2010

본 연구에서는 ${\sigma}$-좌표계를 기반으로 하는 3차원의 이송확산 모형과 depth-integrated eddy simulation 모형을 결합한 효율적인 3차원 근역 (near-field) 해석모형을 제시하였다. 흐름 모형은 Boussinesq-type equations과 stochastic backscatter model을 기본으로 하고 있다. 이 흐름 모형은 수면의 변화와 바닥으로부터 발생하는 전단력과 파랑의 유동으로부터 발행하는 수심방향의 유속분포를 예측할 수 있다. 이와 같은 흐름 정보를 3차원 ${\sigma}$-좌표계의 이송확산모형에 제공하고 scalar의 이송과 확산에 대한 거동을 계산한다. 기본적인 이송과 이송-확산에 대한 검증 및 개수로에서 정량적 검증과 정성적 검증을 수행하였다. 전반적으로 타당한 결과가 도출되어 모형의 적합성이 있음을 확인하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권3호
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• pp.198-210
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• 2006

본 연구에서 이용한 3차원 유동모델인 POM(Princeton Ocean Model)은 저층수의 거동예측에 유리한 ${\sigma}$ 좌표계를 채용하고 있는 모델로서 범용성이 높고, 해양유동모델로서 개발되었지만 최근에는 연안역에서의 적용 예(박경 등, 1998)도 증가하고 있다. 기존의 POM은 ${\sigma}$좌표계 모델의 좌표변환에 기인한 수치오차에 대한 보정을 실시하지 않은 모델로서, 이러한 수치오차를 축소시키는 것은 저층부근의 유속의 정도향상에 매우 중요하지만 오차의 축소를 시도하지 않고 그대로 적용하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 $Sl{\Phi}rdal$(1997)이 제안한 방법을 이용하여 오차보정을 통한 3차원 유동모델인 POM의 정도향상을 실시하였다. 구축된 모델을 이용하여 우리나라의 대표적인 기수호중 하나인 영랑호에 적용하여 저층수의 거동을 파악하고 빈산소수괴를 포함한 저층수의 거동 및 형성기구를 명확히 할 수 있는 자료로서 활용하고자 하였다. 적용결과, 기존 POM모델과 비교하여 개량형 POM모델을 이용하였을 경우 수역에서의 저층수의 거동재현에 있어서 더욱 효과가 있음을 볼 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.38-47
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• 1995

연안해역에서의 해수의 유동을 추정하기 위하여, $\sigma$ 좌표계를 이용한 3차원 해수유동 수치계산 기법을 개발하여, 이를 다양한 해저지형을 가진 정방형의 유체영역 및 인천항부근의 실해역에 적용한 바 있다. 수치해의 수렴성 및 안정성에 있어서 몇가지 제약이 뒤따랐던, 기존의 수치계산기법을 다음과 같은 몇가지 개선을 하여, 수치해의 수렴성 및 안정성을 도모하였다. (1) 개방경계조건으로서 무반사 경계조건을 도입하였다. (2) 시간의 전개에 있어서, 속도장과 수면변위의 추정시각을 교대로 취하였다. (3) 운동방정식중의 이류항의 공간차분을 중앙차분법에서 상류차분법으로 치환하였다. 그 결과, 유체영역내부의 질량 및 운동량보존의 향상이 얻어졌으며, 시간영역에서의 진동이 대부분 억제되었고, 수치해의 수렴성 및 계산정도 등에 있어서 괄목할 만한 향상이 얻어졌다. 또한, 개선된 3차원 해수유동 수치계산기법과 동경대학의 3차원 해수유동 수치계산기법 상호간의 유효성을 검증하기 위하여 공동연구를 수행하였다. 물리좌표계를 이용한 동경대학의 해수유동 추정결과와, $\sigma$ 좌표계를 이용한 울산대학교의 해수유동 추정결과를 비교한 결과, 일부 다소간의 차가 생기는 점을 제외하고는 대부분 상당한 일치를 보이는 유용한 결과를 얻었다.

• 한국해양공학회지
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• 제22권3호
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• pp.1-7
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• 2008

In this study, a mathematical model for flaw with silt protector is proposed that adds a second-order energy loss term in the momentum equation. The three-dimensional numerical model was developed based on mathematical models and verified through comparison with flume test results. Loss coefficients were evaluated through the flume tests and applied to the numerical model. It was found through the investigation of various example cases that the downstream flow pattern was affected mainly by penetration of the silt curtain, not by the approach velocity, and also that the blocking effect of velocity was increased by the increase in mesh density of the silt curtain, below a certain mesh density. The blocking effect did not increase further above a certain mesh density.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.327-336
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• 2014

물에 잠긴 얇은 벽은 잠제 사각형 블록의 극단적인 경우라고 할 수 있으며, 하천이나 해안지역에서 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 잠제구조물의 얇은 벽 주위 흐름과 압력을 계산하기 위하여 동수압이 포함된 ${\sigma}$-격자체계의 3차원 수치모델을 수행하였고, 그 주변의 유속 흐름을 파악하였다. ${\sigma}$-격자체계는 완경사 하상에 유동 시뮬레이션을 적용할 수 있는 강력한 장점을 가지고 있다. 반면에 ${\sigma}$-격자체계는 하상에 날카로운 구조물등에 대한 해석에는 한계를 갖고 있다. 동압력 계산은 직교격자 시스템에서만 유효하다. CST3D시스템 내에 SOLA 기법을 ${\sigma}$-격자체계에 맞게 수정하여 채택하였다. 모델은 2차원 수조에서의 1차원 전자자기식유속계를 통한 관측자료를 통하여 검증하였고, 정수압 가정의 ${\sigma}$-격자체계 수치모형과의 비교를 통하여 정량적인 비교 검토를 수행하였다. 전체적으로 계산된 수평유속과 측정된 수평유속이 유사한 것으로 나타났다. 수리모형실험을 통한 관측자료의 결과를 수치모형이 10% 이내로 정확하게 모의하였고, 관측자료와 대조하였을시 와도의 분포를 유사하게 재현하였다. 수정 SOLA 방식을 채택하여 동수압이 고려되었고, ${\sigma}$-격자체계에 적용한 본 연구는 실제 관측자료를 잘 재현하였으며, 하구, 하천등의 구조물 주변에서의 유속분포를 검증할 시 매우 유용한 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제8권3호
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• pp.116-121
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• 2005

본 연구에서는 자유표면을 갖는 대규모의 환경유동의 해를 구하는데 있어 비정수압의 효과를 고려하는 새로운 계산 기법을 제시하였다. Sigma 좌표계에서 시간은 전진차분으로, 공간은 중간차분 및 풍상차분을 혼합하여 2단계 해법을 도입하였다. 계산기법의 타당성과 유효성을 검증하기 위하여, 자유표면을 갖는 정상유동과 비정상유동에 대한 전형적인 예를 설정하여 정수압 계산과 비정수압 계산을 수행하고 이들을 비교하였다. 계산결과 복잡한 해저지형을 갖는 자유표면 유동에 있어, 지정수압효과가 무시할 수 없는 유동영역이 존재함이 입증되었으며, MAC기법과 같은 3차원 유체동역학적 기법을 적용하기에는 비경제적인 문제에 대해 본 계산기법이 매우 유효하게 적용될 수 있다는 가능성이 입증되었다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.187-190
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• 2003

한반도 서남부해역은 하계 양자강의 방류에 의해 저염분 현상이 발생한다. 양자강 방류량은 해마다 일정하지 않으며, 과거 시계열자료에 의하면 최대값이 최소값보다 2배 이상이 됨을 알 수 있다. 다라서 양자강의 방류량을 달리하여 저염분포를 수치모델로 연구하고자 하였다. 수치모델은 POM(Princeton Ocean Model)을 사용하였다. POM은 연직적으로 $\sigma$-좌표계를 사용하는 3차원 순환모델이다. 모델 수행 후 연구해역내 대륙사면부에서 유속이 강하게 나타남을 알 수 있다. 또한 제주도 서쪽을 통해 북상하여 황해중앙부로 들어가는 흐름이 있으며, 대륙연안을 따라 남하하는 흐름이 있음을 알 수 있다 양자강 방류량을 부여한 수행한 모델의 결과를 보면 양자강 방류량이 많을수록 저염분역이 제주도에 가깝게 나타남을 랄 수 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제26권5호
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• pp.55-62
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• 2012

In this paper, the rigid lid boundary condition is applied to simulate the influence of floating structures such as ships or pontoons, and the pressure term in both the momentum equations and continuity equation are modified. The pressure of a floating structure under the free surface is dependent on the draft of the structure, generally called a ship. If the free surface is covered by a floating structure, the free surface cannot move freely. The water level should be fixed, using a rigid lid boundary condition. This boundary condition is implemented by reducing the storage area of the grid cell with a factor between zero and one. The numerical model developed by Hong (2009) is verified through a comparison with experimental results, and the influence of the reduction factor is investigated using the verified numerical model.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.70-82
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• 1995

본 연구에서는 복잡한 해저지형을 고려한 조류의 거동을 예측하기 위한 3차원 다중기법을 개발하였다. 복잡한 해저지형을 보다 정확하고 효과적으로 고려하기 위하여 연직방향으로 $\sigma$좌표계를 도입하였다. 시간의 전개에 있어서는 계산상의 오차를 감소시키기 위하여 강한 감쇠효과를 가지는 것으로 알려진 Euler backward scheme을 Leapfrog scheme과 결합하여 사용하였다. 또한, 격자체계로는 해의 안정성을 위하여 교차격자체계를 사용하였다. 본 논문에서는, 계산예로서 다양한 해저지형을 가진 직육면체 유체영역을 설정하여 조류의 연직구조와 조류의 방향에 미치는 해저지형의 효과를 조사하였다. 본 연구에서 제안된, 해저지형을 직접적으로 고려한 3차원 다중기법의 계산결과와 2차원 수심평균기법에 의한 계산결과를 비교하여, 조류의 크기와 방향은 특히 복잡한 해저지형을 가지는 천수역에서 해저지형에 의하여 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제9권2호
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• pp.53-57
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• 2003

한반도 서남부해역은 하계 양자강의 유출에 의해 저염분 현상이 발생한다. 중국 대통(Datong)에서 지난 65년(1922­1986)간 장기관측한 자료에 의하면 매년 양자강 유출량은 일정하지 않으며, 최대 유출량은 최소유출량의 2배 이상이 됨을 보여주고 있다. 따라서 양자강의 유출량을 달리하여 저염확산을 수치모델로 연구하고자 하였다. 수치모델은 POM(Princeton Ocean Model)을 사용하였다. POM은 연직적으로 $\sigma$­좌표계를 사용하는 3차원 해양순환모델이다. 모델 수행 후 연구해역내 대륙사면에서 유속이 강하게 나타났다. 또한 제주도 서쪽을 통해 북상하여 황해중앙부로 들어가는 흐름이 있으며, 대륙연안을 따라 남하하는 흐름이 있음을 알 수 있다. 양자강 유출량을 부여한 후 수행한 모델의 결과를 보면 양자강 유출량이 많을수록 저염분역이 제주도에 가깝게 나타남을 알 수 있다.