• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.18 no.1
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• pp.1-14
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• 2006

This paper presents the techniques developed using the line source method to internally generate waves on an arc in a rectangular grid system. For five different types of wave generation layouts, quantitative experiments were conducted under the following conditions: the propagation of waves on a flat bottom, the refraction and shoaling of waves on a planar slope, and the diffraction of waves to a semi-infinite breakwater. Numerical experiments were conducted using the extended mild-slope equations of Suh et al. (1997). The fifth type of wave generation layout, consisting of two parallel lines connected to a semicircle, showed the best solutions, especially for a small grid size.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.10 no.2
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• pp.83-92
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• 1998

To evaluate the hydraulic resistance behind bodies in a large scale grid numerical model, a drag stress term which is formulated by the drag force is introduced in the depth-integrated Reynolds equations. And also, the applicability and problems of this model are discussed through various numerical experiments where the analytical solutions exist. In the case of a single body, the error range of velocity difference between analytical and numerical solutions is within $\pm$10% and the wake width behind the body shows a good agreement with the analytical solution. When the drag coefficient and the eddy viscosity are precisely decided, the numerical solutions behind a row of bodies will be efficiently used in real situations.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.13 no.1
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• pp.1-8
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• 2001

Wave-induced currents drive nearshore transport processes, and hence an accurate understanding of wave-current interaction is required for proper management of coastal zone. This paper presents details of an adaptive quadtree grid based numerical model of the coupled wave climate and depth-averaged current field. The model accounts for wave breaking, shoaling, refraction, diffraction, wave-current interaction, set-up and set-down, mixing processes, bottom friction effects, and movement of land-water interface at the shoreline. The wave period- and depth-averaged governing equations arc discrctized explicitly by means of an Adarns¬Bashforth second-order finite difference technique on adaptive hierarchical staggered quadtree grids. Results from the numerical model are in reasonable agreement with the laboratory data of longshore current generated by oblique waves on a plane beach (Visser 1980, 1991).

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.23 no.3
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• pp.205-214
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• 2011

Finite element grid refinements with different intensities having 14 K, 52 K and 211 K on the Yellow Sea (YS) have been constructed to make precise tidal simulations. In the meanwhile 57 K grid was made to the extended North Western Pacific (NWP) sea. Numerical simulation were done based on 32 parallel processors by using pADCIRC v 49.21 model. In the YS tidal simulation on YS-G52K and YS-G211K grid structure, KorBathy30s and ETOPO1 bathymetry data are used and 4 major tidal constituents are prescribed from FES2004. Computed results are in good agreement within 0.138 meter in RMS error for amplification and 14.80 degree of phase compared to observed tidal records. Similar error bounds are acquired in the extended NWP tidal simulation on NWP-G57K grid with 8 tidal constituent prescription on the open boundary.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1032-1035
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• 2008

제주도 연악해역의 해일재해의 현황을 파악하기 위하여 제주도 연안해역의 폭풍해일과 기상조에 등에 의한 해일발생 및 피해의 자료를 분석 검토하고 제주도 연안해일의 위험도를 분석하기 위하여 제주도 연안해역을 대상으로 과거 태풍 중 각종 기록경신과 많은 피해규모를 준 태풍들을 대상으로 바람장 및 해일고를 분석 검토하여 태풍의 진로에 따른 해수면 상승을 산정하기위해 폭풍해일 수치모형(POM) 실험을 실시하여 폭풍해일고를 산정하였다. 제주항과 서귀포항 주변해역의 폭풍해일고를 산출하기 위해 16년간($1987{\sim}2003$)까지의 우리나라에 영향을 미친 태풍 중 8개를 선정(Maemi, Rusa, Prapiroon, Olga, Yanni, Janis, Gladys, Thelma)하여 폭풍해일고를 산출하였다. 수치모의 한 결과를 보면, 제주와 서귀포 연안해역에서 발생한 8개의 태풍에 대한 폭풍해일고의 발생시각은 대체적으로 관측된 해일고의 발생시각 보다 약간 늦게 해일이 발생하였지만 전체적인 해일의 시간변화나 크기는 비교적 잘 재현된 것으로 나타났다. 제주항 연안해역의 서귀포항 연안해역보다 높은 해일고를 보였으며, 해일고는 제주항, 서귀포항 모두 1m를 넘지 않았다. 제주항이 서귀포항에 비해 약간 높게 나온 이유는 태풍의 위치, 지형 및 수심, 태풍이 통과할 당시의 조석상황 등의 차이인 것으로 사료된다. 또한, 제주항과 서귀포항 연안해역이 폭풍해일고가 서해안이나 남해안에 비해 작게 나타났는데, 이는 제주도 해안선이 비교적 평탄하고 평행하게 이루어 졌으며 남해안에 비해 수심이 깊고 만의 형태나 V자형 및 긴내만이 발달한 지형이 없기 때문인 것으로 사료된다. 보다 정밀한 예측을 위해서는 정밀한 수심자료 및 격자를 이용한 계산의 결과가 필요하며, 연안개발로 인한 지형과 수심변화에 따른 지속적인 수치해도 DB구축이 요구된다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.14 no.2
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• pp.151-160
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• 2002

A modeling system for three-dimensional flow (FEMOS) has been developed and applied to simulate the tidal currents of Asan Bay. The system can consider tidal flats changing with time and uses a finite element method that can adapt coastline change effectively. The simulation results for Asan Bay with large tidal flats, shallow water depth and high tidal range showed good agreements with the observed currents of long-term variations at the medium layer and short-term variations of vertical profiles. Based on the simulated tidal currents, the horizontal distributions of bottom shear stress were calculated and showed close relation with the change of bottom topography. The system can be used widely to study coastal circulation in the coastal region with complex geography.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.43-43
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• 2011

최근 컴퓨터 기술의 발전으로 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 이용하는 3차원 수치모형에 의한 연구가 기초과학 분야인 수학에서부터 공학은 물론 의학 분야까지 광범위하게 진행되고 있다. 3차원 수치모형을 이용한 연구는 이론적으로 매우 우수하긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 근래의 컴퓨터 기술이 엄청난 속도로 발전하고 있는 점을 감안할 때 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 이러한 흐름에 따라 해안공학 분야에서도 3차원 수치모형을 이용한 다양한 연구가 시도되고 있다. 복잡한 해안구조물로 인한 파랑변형 및 구조물의 안전성 등을 검토할 때 기존의 평면 2차원 수치모형이나 연직 2차원 수치모형으로는 재현이 힘들어 상대적으로 수치모형을 활용한 연구의 효용성이 낮았던 것에 비해 3차원 수치모형을 활용할 경우 복잡한 지형 및 구조물의 형상을 재현할 수 있기 때문에 좀 더 유용하게 사용될 수 있다. 한편, 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 2차원 수치모형을 중심으로 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔으나 Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 3차원 Navier-Stokes 방정식 모형에서 내부조파기법을 도입하여 목표 파랑을 조파하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 유한차분모형으로 자유수면 추적에는 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용한다. 수치모형실험 결과를 일정한 수심을 전파하는 정현파의 해석해와 비교하였으며, 수치모형실험 결과가 비교적 정확하게 목표 파랑을 조파할 수 있음을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.372-372
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• 2019

본 논문에서는 격자 기반의 2차원 침수해석 모형인 G2D(Grid based 2-Dimensional land surface flood model)의 GUI 개발에 대해서 기술하였다. G2D 모형은 ASCII 래스터 포맷의 DEM을 이용하여 정형 사각격자로 구성되는 침수모의 도메인을 설정하고, 수위, 수심, 유량 등의 경계조건과 강우와 유량을 연속방정식의 생성항으로 사용하여 2차원 침수모의를 한다. 주요한 침수모의 결과는 ASCII 래스터 포맷을 가지는 수심과 수위 등이다. 이와 같이 G2D 모형은 ASCII 래스터 파일을 주로 이용하고 있다. 본 연구에서는 우선 래스터 파일의 전후처리와 침수모의 결과의 가시화에 대한 편의성을 높이기 위해서 GIS 소프트웨어를 이용하여 GUI를 개발하고자 하였다. 이와 더불어 사용자들이 소프트웨어 구매 비용에 대한 부담을 없애고, 편리하게 사용할 수 있는 오픈소스 소프트웨어를 이용하고자 하였으며, 이 두 가지 조건을 만족할 수 있는 QGIS를 이용해서 G2D 모형의 GUI인 QGIS-G2D를 개발하였다. QGIS-G2D는 QGIS의 plug-in으로 실행된다. QGIS-G2D는 G2D 모형의 실행에 필요한 프로젝트 파일(.g2p)을 GUI를 이용해서 만들 수 있으며, 모의결과를 애니매이션 등으로 가시화 할 수 있는 후처리 기능을 포함하고 있다. 또한 QGIS-G2D는 DEM 수정 기능과 같이 G2D 모형의 입력자료 전처리를 위해서 QGIS plug-in으로 제공되는 여러 가지 기능을 함께 이용할 수 있다. 또한 물리적 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)의 QGIS plug-in인 QGIS-GRM과 연계하여, 유역 유출모의와 침수모의를 QGIS 환경에서 함께 수행할 수도 있다. 개발된 소프트웨어는 오픈소스 플랫폼인 GitHub(https://github.com/floodmodel/)를 통해서 제공된다. 본 연구를 통해서 홍수해석에 필요한 강우-유출 모의와 침수모의를 위한 모형을 제공하고, 이를 편리하게 활용할 수 있는 오픈소스 소프트웨어를 제공할 수 있었다. 이러한 연구들은 홍수 분야의 전문가들에 의해서 다양한 분야의 홍수해석에 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.102-102
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• 2021

광양만의 해수교환은 주로 여수해만을 통해 이루어지고, 만의 동측에는 노량수로를 통해 진주만으로의 해수교환이 일어나고 있으며, 만의 북측에는 섬진강을 끼고 있다. 광양항 건설 전 만내의 수심은 약 10 m 이내로 얕았으며, 만의 입구인 여수해만과 노량수로에서의 수심은 약 20 m 이상이었다. 광양만은 1982년 광양제철소의 건설을 시점으로 하여 광양항의 확장 개발, 폐기물처리장 건설 등으로 인한 매립이 진행되었다. 특히, 섬진강 하구는 광양만 개발 전에는 넓은 조간대 퇴적층의 발달로 다양한 생태계환경을 유지하고 있었으나, 광양항 건설 및 하구에서 모래 준설 등으로 인해 근래에 와서는 해수의 역류가 심각한 상태이다. 1982년 광양제철소 건설이후 계속적으로 광양만을 개발함으로써 해양환경에 큰 변화가 발생하였다. 따라서, 본 연구에서는 광양만 개발 전·후의 조석 및 해수유동의 변화특성을 해석하기 위해 조석 및 조류에 대한 현장관측과 3차원 해수유동 수치모형실험을 수행한 후 남해도를 둘러싸고 있는 광양만, 진주만 등의 조석 및 조류의 변동특성을 해석하였다. 광양만 개발 전·후의 해수유동의 변동특성을 해석하기 위해 김 등(1999)에 의해 개발된 3차원 layer·level 혼성 해수유동 모델을 광양만, 진주만을 포함하는 남해도 주변해역에 적용하여 30일간의 수치계산결과를 이용하여 해수유동의 변동특성을 해석하였다. 모델에서 격자간격은 동서-남북방향 동일하게 200 m, 시간간격은 20 sec, 계산영역은 동서방향으로 52 km, 남북방향으로 65 km인 260×325 격자체계로 구성 운영하였다. 외해 개방경계에서 조위는 수로국에서 관측한 조위와 본 연구에서 관측한 조위를 보간하여 사용하였다. 광양만 개발전·후의 조류의 변동특성을 수치해석한 결과 여수해만에서는 광만만 개발전이 개발 후보다 유속이 강하게 나타났으나, 노량수로에서는 개발 후가 개발전보다 유속이 훨씬 강하게 나타났다. 이와 같은 현상은 광양만 개발로 광양만으로 유입되는 조량이 감소함으로 인해 여수해만에서는 유속이 감소한 것으로 생각된다. 노량수로에서 개발 후가 개발전보다 유속이 증가한 것은 여수해만을 통해 유입한 해수가 개발 후에는 광양만의 해수면적 감소로 광양만의 서측으로 유입하는 조량이 감소한 반면에 광양만의 북측(섬진강 하구) 또는 동측(노량수로)으로 유입하는 조량이 많기 때문인 것으로 사료된다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.17 no.4
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• pp.243-258
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• 2005

A fully-nonlinear two-dimensional dynamically interfaced nested tidal model has been developed with improved efficiency, usability, relocatability and also adopting different time steps for economizing computational times, which is based on two-dimensional tidal model of Choi(1990) with resolution of $1/15^{\circ}$ inlatitude by $1/12^{\circ}$ in longitude covering the whole Yellow and East China Seas continental shelf. To illustrate the validity and applicability of the present model, numerical model experiment was carried out for tidal distribution in the Yellow Sea and the East China Sea emphasizing the Saemangeum area with enhanced grid system. The results from comparison with observed value showed that the present model gives reasonable agreement. The present modeling system is a relocatable tide forecasting system designed to predict tides at any location within the Yellow Sea and the East China Sea continental shelf sea.