• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.14 no.2
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• pp.116-127
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• 2002

Most of finite difference numerical models for the simulation of tsunami propagation developed so for are based on the shallow-water equations which are frequently solved by the leap-frog scheme. If the grid size is properly selected, this numerical scheme gives a correct dispersion effect fur constant water depth. However, if the water depth changes, the dispersion effect of tsunamis can not be accurately considered at every grid point in the whole computational domain. In this study we improved the existing two-dimensional dispersion-correction finite difference numerical scheme. The present scheme satisfies the local dispersion relationships of tsunamis propagating over a slowly varying topography while using uniform grid size and time step. To verify the applicability of the improved numerical model, a tsunami due to 1983 East Sea central earthquake is simulated for Korean harbors with the tide gage records such as Sokcho, Mukho, Pohang and Ulsan in the East Sea. Numerical results of the 1983 tsunami are compared with the measured data and the accuracy of the present numerical model is evaluated.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2011.06a
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• pp.34-36
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• 2011

ENCs is edited based on the numerical charts for publishing paper charts and serviced in forms of grid styles. For this reason, the density of sounding information of ENCs is not consistent and was required for improvement. In this study, K-Means, ISODATA clustering algorithm as classification methods for satellite image was reviewed and adopted to case study. The developed results include loading module of ENC data, improvement algorithm of sounding information, writing module of ENC data. According to the results of algorithm, we could confirm the improved result.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.11 no.1
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• pp.15-25
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• 2008

Ocean-bottom seismometer (OBS) positions are one of the key parameters in an OBS-airgun seismic survey for crustal structure study. To improve the quality of these parameters, we have developed a new method of determining OBS positions, using airgun shot data and bathymetric data in addition to available distance measurements by acoustic transponders. The traveltimes of direct water waves emitted by airgun shots and recorded by OBSs are used as important information for determining OBS locations, in cases where there are few acoustic transponder data (<3 sites). The new method consists of two steps. A global search is performed as the first step, to find nodes of the bathymetric grid that are the closest to explaining the observed direct water-wave traveltimes from airgun shots, and acoustic ranging using a transponder system. The use of precise 2D bathymetric data is most important if the bottom topography near the OBS is extremely rough. The locations of the nodes obtained by the first step are used as initial values for the second step, to avoid falling into local convergence minima. In the second step, a non-linear inverse method is executed. If the OBS internal clock shows large drift, a secondary correction for the OBS internal clock is obtained, as well as the OBS location, as final results by this method. We discuss the error and the influence of each measurement used in the determination of OBS location.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.414-414
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• 2020

고전 천수방정식을 적용한 2차원 도시홍수 모델링에서는 지형의 정확한 반영을 위해 고해상도 격자가 요구되며 이는 많은 계산시간과 노력을 필요로 한다. 최근에는 다공성 천수방정식을 적용한 도시홍수해석으로 많은 계산 노력이 요구되는 도시홍수모델링의 한계를 극복한 연구가 많이 이루어지지고 있다. 이러한 연구는 도시 홍수에서 흐름이 공간적으로 변화할 때 불균일 공극이 존재하므로 격자의 크기를 다르게 하여 이러한 불균일성을 해결하고자 하는 등방성 천수모형의 적용에서 시작되었다. 하지만, 등방성 공극을 고려한 도시홍수 해석모형은 대표요소체적(REV)보다 더 큰 격자의 적용을 해야 하는 제한성을 가진다. 반면, 비등방성 공극은 대표요소체적의 적용이 필요하지 않아 불균일 공극의 크기에 관계없이 이론상으로는 동일한 해상도의 격자가 사용가능하긴 하지만, 실제 도시홍수 해석에서 중요하면서도 도전적인 연구이다. 본 연구에서는 도시홍수의 효율적 계산을 위해 비등방성 공극을 고려한 적분형 다공성 천수방정식을 기반으로 하는 2차원 도시홍수 해석모형을 개발하였다. 모형의 개발을 위해, 적용 격자내에서 도시지역의 건물이 차지하는 길이 및 면적을 산정하고 그 값을 2차원 천수방정식에 적용 가능하도록 체적공극(𝜙_j)와 면적공극(𝜓_k)을 2차원 고전 천수방정식에 추가하였다. 개발모형은 고전 천수방정식, 등방성 공극 고려(미분형 다공성) 천수방정식 및 비등방성 공극 고려(적분형 다공성) 천수방정식의 적용이 가능하여, 각 모형에 적합한 2차원 격자 생성, 각 모형의 매개변수를 보정 그리고 정확성, 효율성, 적용성이 비교 가능하다. 각 모형의 정확성과 효율성 비교를 위해 3가지의 오차 비교 (구조적 오차, 격자크기 오차, 공극 모형 오차), 계산시간 비교, 공간 변동성 검증을 위한 수심 종단형상 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.103-103
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• 2021

실험실에서의 파랑생성에 흔히 사용되는 피스톤형 조파장치는 수심에 따라 유속이 동일하게 생성된다는 제약이 있어 주로 천해파의 생성에 적합한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 제약조건 없이 다양한 유속분포의 파형을 생성하는 수직 다열화된 조파장치가 개발되었다. 우선, 수심방향으로 이산화된 각 패들(paddle)의 스트로크에 대해 선형해석해가 유도되었다. 개발된 해석해는 패들의 수 및 유속분포에 따라 기존의 피스톤형 혹은 플랩형 조파장치 해석해로 근사함이 밝혀짐으로써 포괄적으로 활용될 수 있음이 확인되었다. 즉 개발된 해석해를 활용하면 선택적으로 피스톤형 및 플랩형 조파성능이 구현될 수 있다. 더불어 개발된 해석해는 다상유체의 내부파 생성에도 확정되어 적용가능함이 확인되었다. 다음으로, 개발된 조파장치를 수치적으로 구현하였다. 오픈소스 3차원 수치모형인 OpenFOAM 중, 두 개 이상의 불연속 및 비압축 유체에 대한 Navier-Stokes 방정식을 해결하는 수치 모듈을 사용하여 제안된 수직다열화된 조파장치의 성능이 평가되었다. 이때 동적격자모델(olaDyMFlow)을 결합함으로써 개발된 조파장치 움직임이 물리적 조파장치와 흡사하도록 수치적으로 구현하였다. 모의결과, 여러 개의 다열화된 패들이 층류 흐름 조건에서 심해파를 효율적으로 생성시키고, 중간수심 파랑조건에서는 제안된 조파장치가 상대적으로 덜 유리함을 확인할 수 있었다. 마지막으로 공기, 기름 및 물 등 3상의 흐름조건에서 단 두 개의 패들을 활용하여 각각 내부파 및 표면파를 생성하되었으며, 모의 결과는 해석해과 비교됨으로써 개발된 조파장치의 성능이 검증되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.105-105
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• 2021

본 연구에서는 2차원 비선형 천수모형과 수심평균된 스칼라 이송모형을 해석하는 수치모형에 대해 기술하였다. 수치모형의 정확성을 보장함과 동시에 안정성을 높이기 위해 유한체적법, 플럭스 재구성 및 minmod 제한자를 사용하였다. 비선형 천수방정식의 이송항과 바닥 경사항은 계산된 수심의 양수 보존과 흐름의 정상 상태를 보장하기 위한 second order well-balanced positivity preserving central-upwind method를 이용하여 수치적으로 이산화되었다. 마찬가지로, 이송-확산 방정식 내 이송항은 동일한 2차 풍상차분법을 통해 수치적으로 풀이하였다. 격자점 경계면에서의 불연속으로 인한 수치진동을 방지하기 위해 이송항의 계산에 포함된 보존항의 차이로 인해 발생하는 스칼라의 수치확산을 최소화하기 위해 무차원의 비소산함수를 도입하였다. 또한, 확산항은 유한차분법을 이용하여 이산화하였다. 제안된 수치모형은 시간미분항의 계산을 위해 오일러 기법을 적용하여 계산된 수심 및 스칼라의 양수 보존여부와 함께 정지된 흐름의 정상 상태의 보존여부를 확인하였다. 제안된 수치모형의 해석 정확성을 평가하기 위해 1, 2차원 공간 내 다양한 흐름 조건에서의 해석해를 이용한 3개의 벤치마크 테스트를 수행하였다. 평균 제곱근 오차(Root Mean Squared Error, RMSE)를 산정하여 수치모형의 성능을 정량적으로 평가하였으며, 비소산함수를 적용함에 따라 스칼라의 수치확산이 감소하게 되었음을 확인하였다. 또한, 세 차례의 벤치마크 테스트 결과는 공통적으로 수치모형에 의해 계산된 결과값이 비소산함수를 고려함에 따라 해석해와 잘 일치함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1358-1362
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• 2007

자연하천에서 합류부 흐름 및 하상변동 특성이 매우 복잡하기 때문에 하천 복원 사업을 수행하면서 합류부에서 이에 대한 분석이 간과되고 있다. 특히 합류부 주변에 설치된 교량이 흐름에 미치는 영향에 대해 연구가 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 실제 교각의 배치, 형상 및 제원이 고려된 격자망을 이용하여 합류부 주변에 위치한 교량에 의한 흐름 특성을 분석하였다. 연구 대상 구간은 대전광역시를 관통하여 흐르는 갑천과 지류인 유등천이 합류하는 지점으로서, 빈도별 홍수량(200년 빈도)에 대하여 흐름특성을 분석하였다. 유등천은 합류점 상류부에서 갑천 고속화도로를 위한 교량이 건설되기 전보다 설치 후에 유속 분포 변화가 크게 나타나며, 특히 우안 고수부지 지역에서 유속 감소가 뚜렷하게 나타났다. 또한 교각 설치 후 수심 분포는 배수영향으로 증가하지만 증가량은 0.2m 미만으로 크지 않았다. 합류 후 단면에서는 수심 분포가 교량 설치 전후 전체적으로 일치하는 형태를 나타내고 있지만, 유속은 좌안에서 우안으로 갈수록 교량 설치 전 유속이 설치 후 유속보다 크게 나타나는 현상이 나타나고 있다. 교량 설치 후 좌안에 단위 폭당 유량과 유속이 증가하고, 우안에서는 유속이 감소하며 홍수량이 증가할수록 그 특징은 뚜렷하게 나타나고 있다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.23 no.4
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• pp.313-325
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• 2011

Finite element grid system using h-refinement on the Yellow Sea was constructed based on previous study (Suh, 1999b) from 14 K to 210 K and special attention was concentrated on refining the coastal zone. In grid generation, depth change between adjacent points and non-dimensional tidal wave length ratio were considered. As a result approximately a quarter of the total nodes are located nearby 5 m of shallow area. Accurate bathymetry data using 30's and ETOPO1 with open boundary conditions of 8 major tidal constituents extracted automatically from FES2004 have been applied. In tidal simulation a 3-dimensional nonlinear harmonic model was setup and tidal amplification due to changes in vertical turbulent and bottom friction were simulated. In this study not only 8 major tidal constituents but also nonlinear shallow tides $M_4,$, $MS_4$ and long period $M_f,$, $M_{sf}$ were reproduced. It is found that implication of spatial variation of friction coefficient plays a very important role in reproduction of astronomical and shallow tides which are computed by iterative computation of nonlinear terms. Also it should be considered differently with respect to tidal periods. To understand the distribution of tidal asymmetry, amplitude ratio of $M_4/M_2$ and phase differences $2g(M_2)-g(M_4)$ were calculated. Tidal distortion ratio marks up to 0.2 on the west coast showing shallow coastal characteristics and somewhat wide range of ebb-dominances in front of Mokpo area are reproduced.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.36 no.6
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• pp.629-639
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• 2018

In this study, the application of the single beam echosounder and multi beam echosounder was analyzed for the Youngsan river, from the Juksanbo to the Juksan bridge, length of 840m, width 230m and area $0.16km^2$. A single beam echosounder and a multi beam echosounder are mounted on an USV (Unmanned Surface Vessel), and each data is acquired. Then, TIN (Triangular Irregular Network) is created and the grid depth of 10m intervals is extracted. The grid depth of the single beam echo sounder and the grid depth of the multi beam echo sounder were overlapped to compare the two data. As a result of analysis using 5,024 data, the mean depth difference was 0.0319m and the standard deviation was 2.4095m. The river bed shape was similar to each other. If the multi-beam echo sounder is regarded as the standard, the volume difference of the stream is $161,882m^3$. With a multi-beam echo sounder installed, the operating distance increased by approximately 55% to 4595.85m, and the operating time increased by approximately 59% to approximately 47%.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 1996.10a
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• pp.156-161
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• 1996

컴퓨터의 공학적용과 더불어 천해파의 산정은 파향선식(Ray Equation)에 근간을 두어 격자상에서 이를 산정하는 방법이 이용되어 왔는데 수심이 복잡하여 파향선이 서로 교차되는 경우, 파의 중복에 따른 영향이 반영되지 못한다. Dobson이 제시한 모형이 이러한 파향선법중에서 가장 보편적으로 적용되어 왔다. 이러한 한계를 극복할 만한 접근이 꾸준히 전개되어, Berkhoff (1972)에 의해서 완경사 방정식이 유도되기에 이르렀고 천수, 굴절, 회절, 반사등 파랑의 제 현상을 반영할수 있는 모델이 수립되기 시작하였다. (중략)