• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.20 no.4
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• pp.372-389
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• 2008

In this study, we formed a detailed grid at the estuary area of the Nakdong and collected the surface sediments. Particle size analysis and comparison with existing data were conducted to investigate the characteristics of seasonal and long-term changes in the sediments. As a result of investigation, the distribution of the sediments showed a great change per season and was greatly influenced by the quantity of outfall discharge at the Nakdong estuary barrier and the incident wave climate. The sandy sediments showed dominant movement toward the front of Jinwoodo west of the estuary area of the Nakdong due to the influence of the ENE wave, the annually-dominant wave. And the muddy sediments showed deposition by being moved toward the deep open sea along with a current. The present conditions of the sediments at the estuary area of the Nakdong showed great differences from the results of previous studies.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.10 no.1
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• pp.111-117
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• 2010

A three-dimensional numerical model is employed to investigate wave deformation due to a submerged structure. The three-dimensional numerical model solves the spatially averaged Navier-Stokes equations for two-phase flows. The LES(large-eddy-simulation) approach is adopted to model the turbulence effect by using the Smagorinsky SGS(sub-grid scale) closure model. The two-step projection method is employed in the numerical solutions, aided by the Bi-CGSTAB technique to solve the pressure Poisson equation for the filtered pressure field. The second-order accurate VOF(volume-of-fluid) method is used to track the distorted and broken free surface. A simple linear wave is generated on a constant depth and compared with analytical solutions. The model is then applied to study wave deformation due to a submerged structure and the predicted results are compared with available laboratory measurements.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1953-1956
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• 2008

본 연구에서는 금강의 하류부의 시간적 공간적 수질변화를 자세하게 분석하기 위하여 3차원 수리동역학 모델인 EFDC 와 비정상상태 수질모델인 WASP 7.2와 를 연계 적용하였다. 본 연구의 대상 구간은 금강하류 부중 대청댐 조절지 방류구 지점부터 공주의 정안천 유입 직전까지 총 48km의 구간이다. 하천의 수심별 수질은 일정하다고 가정하였으나 폭방향의 수질은 좌 중 우로 3개의 소구간으로 나누고 하천의 흐름 방향으로 나누어 전체적으로는 2차원적으로 구분하였다. 하천의 바닥 형상을 이용하여 모델 격자를 구성하였으며 수리모델은 건교부의 수위자료를 이용하여 보정하였고 수질자료는 환경부의 수질측정망 자료를 이용하여 보정하였다. 2차원 수리동역학-수질 연계모델링 결과, 대전 갑천이 유입되고 난 후의 청원지점에서 그리고 청주지역의 영향을 포함하는 미호천이 유입되고 난 연기 지점 그리고 본 연구의 최하류인 공주지점에서는 하천의 폭 방향으로 상당한 수질 차이가 있음을 확인하였다. 이는 대전 갑천 또는 청주 미호천 등이 유입된 이후 효과적으로 혼합되지 않는다는 것을 의미한다. 이는 해당지역의 수질시료 채취 위치에 따라 수질에 현격한 차이가 있을 수 있다는 것을 나타내며, 현재 환경부 수동측정망의 시료채취 방법을 고려하여 볼때 하천수질의 대표성을 나타낼 수 있는가 하는 문제의 차원에서 매우 심각하게 받아들여져야 할 것으로 생각된다. 한편, 현재 우리나라에서 시행되고 있는 오염총량관리제나 대부분의 환경영향평가에서는 하천의 폭 방향의 수질 차이에 대한 고려가 전무하며 이에 대한 전면적인 재검토가 시급하다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1219-1223
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• 2007

수온은 수계에서 가장 중요한 물리적 특성 중 하나로서, 생물 군집, 특히 어류와 무척추 동물에 관련된 많은 수질 인자에 영향을 미친다. 하천의 생태학적 모습을 개선하기 위한 하천 복원 사업 수행에 있어서, 서식처 및 산란처 조건으로서의 수온 조사 및 모델링의 필요성이 점차 증가하고 있는 상황이다. 본 연구는 낙동강의 중상류에 위치한 반변천 합류부에 평면 이차원 비정상 수치모형인 KU-RLMS 모형을 적용하여 수온의 변화 특성을 규명할 목적으로 수행하였다. KU-RLMS 모형은 하천 및 저수지의 국부적인 수리, 수질, 유사이동 해석을 위해 개발된 평면 이차원 비정상 수치모형이다. 직사각형 격자를 사용하는 유한차분법의 단점을 보완하기 위해, 수심적분된 2차원 연속방정식, 운동량방정식, 이송확산방정식을 불규칙한 경계를 현실적으로 모사할 수 있는 직교곡선 좌표계로 변환한 방정식을 사용한다. 이 모형은 흐름, 농도, 지형변화를 조합하여 계산할 수 있는 모형으로서 점착성 및 비점착성 유사의 이동, 보존성 및 비보존성 오염물질의 이동, 수온 변화를 모의할 수 있다. 수치모형 적용을 위한 현황분석으로 안동 및 임하 조정지댐의 방류량, 안동 수위관측소의 수위, 법흥교 및 포진교 지점의 수온 자료를 분석하였다. 이송확산모형의 보정을 위해, 안동대교 지점의 수온 횡분포 측정자료를 사용하여 확산계수에 대한 매개변수 추정 및 검증을 수행하였다. 또한, 안동조정지댐과 임하조정지댐의 방류량 및 방류수온을 고려하여 수치모의조건을 결정하였으며, 각 조건에 대한 수온 변화 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.503-503
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• 2023

Hwang(2022; J.KWRA, 55, 10)은 수심 적분 모형으로 불연속 지형을 경사로 완화하지 않고 직접 해석하는 Hwang(2015; J.KSCE, 35, 6)의 기법이 적용된 수치 모형의 정확도를 높이기 위해 지형 전면에 실제로 작용하는 정수압 분포와 차이를 해명하는 흐름률 보정 계수(flux correction coefficient)를 도입하였다. 직각 광정 위어 실험 중에서 널리 알려진 다섯 가지 월류 실험으로부터 218회의 시행을 추려 실험과 모의에서 월류량 값이 서로 잘 일치하는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였는데, 이때 광정 위어를 지나는 흐름을 모의하기 위해 계산 영역을 평면 2차원으로 두고 삼각형 계산 격자로 분할하였다(Hwang, 2022). 실험에 사용된 실험 수로들이 수로의 길이 방향으로 그 폭이 일정하므로 옆벽의 영향이 크지 않다면 수로의 단위 폭에 모형을 적용함으로써 계산 영역의 차원을 한 수준 낮출 수 있다. 실질적으로 1차원 모의가 되어 모의 시간을 획기적으로 줄일 수 있으므로 다양한 분석이 가능하겠으나, 2차원 모의로부터 결정된 흐름률 보정 계수를 수정없이 그대로 적용하는 것이 적절한지 검토할 필요가 있다. 이 연구에서는 Hwang(2022)이 검토한 218회의 직각 광정 위어 실험 시행에 수로의 단위 폭에 불연속 지형을 직접 해석할 수 있는 Hwang(2015)의 1차원 모형을 적용하고 모의와 실험에서 월류량의 차이가 최소가 되는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였다. 결정된 흐름률 보정 계수의 평균값을 별도로 선정된 두 가지 직각 광정 위어 실험에 적용하였으며, 보정에 따른 모형의 성능을 평가하기 위해 Willmott의 일치 지표(index of agreement)를 이용하였다. 흐름률 보정 계수를 적용하였을 때, 한 실험 경우에 대해 모형의 성능이 대폭 개선됨을 확인하였고 성능 개선이 미미한 나머지 실험 경우는 보정 전에 일치 지표가 이미 상당히 높은 편이었다. 2차원 문제에 이어 1차원 모형의 적용에서도 흐름률 보정 계수를 결정함으로써 계단이나 직립 보와 같은 불연속 지형을 넘나드는 천수 흐름의 월류량을 더 쉽고 정확하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.18 no.4
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• pp.14-30
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• 2015

This paper attempted to analyze the hydraulic effects that the dredging can take as an alternative to reduce possible damages of flooding due to the overflow of river levee in meandering rivers, where riverbed aggradation, seepage and erosion may occur. In order to make a hydraulic analysis in a section of meandering rivers, a two-dimensional hydraulic analysis model, RMA-2, was selected. The GIS was applied to construct two-dimensional finite element grids to consider the hydraulic conditions before and after dredging. The water surface elevations, depths, velocities, and tractive forces were compared before and after the dredging. The difference of water surface elevation between the inside and outside of river was turned out to be the maximum value of 0.58m under the design flood condition. It could be evaluated that the tractive force at the bank decreased about 42 to 67% on average for all the sections. These results could give valuable information that the dredging of the stream channel at the meandering sections decreased the risk of overflow, seepage and erosion of the banks. The methodologies given in this study will contribute to mitigating the flood damages in the surrounding farmlands.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.29 no.6
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• pp.286-304
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• 2017

In this study, we proposed a new-type of circular perforated caisson breakwater consisting of a bundle of latticed blocks that can be applied to a small port such as a fishing port, and numerically investigated the hydraulic characteristics of the breakwater. The numerical method used in this study is OLAFOAM which newly added wave generation module, porous media analysis module and reflected wave control module based on OpenFOAM that is open source CFD software published under the GPL license. To investigate the applicability of OLAFOAM, the variations of wave pressure acting on the three-dimensional slit caisson were compared to the previous experimental results under the regular wave conditions, and then the performance for irregular waves was examined from the reproducibility of the target irregular waves and frequency spectrum analysis. As a result, a series of numerical simulations for the new-type of circular perforated caisson breakwaters, which is similar to slit caisson breakwater, was carried out under the irregular wave actions. The hydraulic characteristics of the breakwater such as wave overtopping, reflection, and wave pressure distribution were carefully investigated respect to the significant wave height and period, the wave chamber width, and the interconnectivity between them. The numerical results revealed that the wave pressure acting on the new-type of circular perforated caisson breakwaters was considerably smaller than the result of the impermeable vertical wall computed by the Goda equation. Also, the reflection of the new-type caisson breakwater was similar to the variation range of the reflection coefficient of the existing slit caisson breakwater.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.9
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• pp.801-811
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• 2010

A three-dimensional numerical model called NEWTANK is employed to investigate solitary wave run-up with an internal wave-maker on a steep slope. The numerical model solves the spatially averaged Navier-Stokes equations for two-phase flows. The LES (large-eddy-simulation) approach is adopted to model the turbulence effect by using the Smagorinsky SGS (sub-grid scale) closure model. A two-step projection method is adopted in numerical solutions, aided by the Bi-CGSTAB (Bi-Conjugate Gradient Stabilized) method to solve the pressure Poisson equation for the filtered pressure field. The second-order accurate VOF (volume-of-fluid) method is used to track the distorted and broken free surface. A solitary wave is first internally generated and propagated over a constant water depth in the three-dimensional domain. Numerically predicted results are compared with analytical solutions and numerical errors are analyzed in detail. The model is then applied to study solitary wave run-up on a steep slope and the obtained results are compared with available laboratory measurements.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.30 no.2
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• pp.69-83
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• 2018

The South China Sea (SCS) is a typical marginal sea characterized with the deep basin, shelf break, shallow shelf, many straits, and complex bathymetry. This study investigated the tidal characteristics and propagation, and reproduced typhoon-induced storm surge in this region using the regional real-time tide-surge model, which was based on the unstructured grid, resolving in detail the region of interest and forced by tide at the open boundary and by wind and air pressure at the surface. Typhoon Haiyan, which occurred in 2013 and caused great damage in the Philippines, was chosen as a case study to simulate typhoon's impact. Amplitudes and phases of four major constituents were reproduced reasonably in general, and the tidal distributions of four constituents were similar to the previous studies. The modelled tide seemed to be within the acceptable levels, considering it was difficult to reproduce the tide in this region based on the previous studies. The free oscillation experiment results described well the feature of tide that the diurnal tide is prevailing in the SCS. The tidal residual current and total energy dissipation were discussed to understand the tidal and sedimentary environments. The storm-surge caused by typhoon Haiyan was reasonably simulated using this modeling system. This study established the regional real-time barotropic tide/water level prediction system for the South China Sea including the seas around the Philippines through the validation of the model and the understanding of tidal characteristics.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.10
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• pp.871-876
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• 2020

Understanding the wave characteristics near the outlet of coastal power plants for cooling water in the vicinity of the dredged areas is critically important for the construction and operation of the plants. By Employing the eigenfunction expansion method, in this study, we analyzed the reflection of monochromatic water waves over (1) shear currents near the outlet and (2) multi-arrayed trenches representing dredged areas. We firstly optimized the number of grids expressing shear currents and the number of evanescent modes based on a convergence test. We then analyzed the sensitivity of the reflection coefficients depending on (1) magnitude of shear currents, (2) width of shear currents, (3) a distance between adjacent trenches, and (4) a number of trenches. The results showed that the reflection coefficient was more sensitive to the number of trenches and the distance between trenches than the velocity of shear currents and the width of shear currents. We also found that even the effect of shear currents is relatively small, the effect is not negligible in a relative water depth from shallow to near shallow water waves (0.01 < kh ≦ 0.70).