• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.36 no.4
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• pp.158-166
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• 2024

In a numerical method for the study of the circulation model, various vertical coordinate systems are used to simulate the physical response of the ocean and atmosphere to the increasing greenhouse gas emission. In this study, four types of vertical coordinate systems frequently used in oceanic and atmospheric circulation numerical models, i.e., height, general, pressure, and normalized vertical coordinate systems, respectively are introduced. Finally, the hydrostatic pressure equation, vertical velocity, equation of horizontal motion, and continuity equation expressed in a vertical coordinate system were introduced, and the pros and cons of the vertical coordinate system were summarized to promote the accuracy of numerical model development.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.5 no.1
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• pp.21-30
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• 1985

The tension leg platform (TLP) is a kind of compliant structures, and is also a type of moored stable platform with a buoyancy exceeding the weight because of having tensioned vertical anchor cables. In this paper, among the various kinds of tension leg structures, Deep Oil Technology (DOT) TLP was analyzed because it has large-displacement portions of the immersed surface such as vertical corner pontoons and small-diameter elongated members such as cross-bracing. It also has results of hydraulic model tests, comparable with theorectical analysis. Because of the vertical axes of symmetry in the three vertical buoyant legs and because there are no larger horizontal buoyant members between these three vertical members, it was decided to develop a numerical algorithm which would predict the dynamic response of the DOT TLP using the previously developed numerical algorithm Floating Vessel Response Simulation (FVRS) for vertically axisymmetric bodies of revolution. In addition, a linearized hydroelastic Morison equation subroutine would be developed to account for the hydrodynamic pressure forces on the small member cross bracing. Interaction between the large buoyant members or small member cross bracings is considered to be negligible and is not included in the analysis. The dynamic response of the DOT TLP in the surge mode is compared with the results of the TLP algorithm for various combinations of diffraction and Morison forces and moments. The results which include the Morison equation are better than the results for diffraction only. This is because the vertically axisymmetric buoyant members are only marginally large enough to consider diffractions effects. The prototype TLP results are expected to be more inertially dominated.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.144-144
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• 2012

하천 제방의 안정성을 평가하기 위해서는 홍수시 제방 주변의 흐름특성을 분석하는 것이 필요하다. 일반적으로 홍수시 유속은 측정된 홍수량을 이용한 단면평균유속을 이용하여 평가를 하고 있기 때문에 제방 주변의 흐름특성을 정확하게 분석하는데 한계가 있다. 이를 개선하기 위해서는 홍수시 제방 주변의 유속을 측정하여야 하는데 접근이 어렵고 위험하기 때문에 봉부자 또는 유속계를 이용한 유속측정이 어려운 실정이다. 이와 같은 경우 제방 주변의 영상 분석을 이용한 표면영상유속계의 활용이 좋은 대안이 될 수 있다. 표면영상유속계의 경우 원거리에서도 줌을 이용하여 영상을 획득할 수 있고, 측정 시간이 짧기 때문에 제방 주변의 유속을 간편하게 측정 가능하다. 하지만 표면영상유속계(SIV)는 영상좌표와 물리좌표 사이의 좌표 변환을 필요로 한다. 종전까지는 일반적으로 8-변수 좌표 변환법이 널리 이용되었으나, 이 방법은 최소한 4점 이상의 참조점이 필요하기 때문에 수면위에 참조점을 설치해야 하는 어려움이 있다. 또한, 내삽을 하는 방법이기 때문에 참조점 내부의 점에 대해서는 비교적 정확한 변환이 가능하지만, 참조점 외부의 좌표들에 대해서는 부정확한 변환이 되는 단점이 있었다. 따라서 본 연구에서는 카메라 모형을 이용하여, 새로운 좌표 변환식을 유도하였다. 이 영상좌표 변환식은 참조점을 이용하지 않으며, 수면과 카메라간의 연직 거리와 카메라의 기울어진 각도만을 이용하여 좌표 변환이 가능한 방법이다. 참조점을 필요로 하지 않기 때문에 측량의 번거로움이 없으며, 변환식내에서 내삽을 하지 않기 때문에 영상 전체에 대해 고른 좌표 변환이 가능한 장점을 지니고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.555-559
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• 2009

난류응력은 순간속도성분을 시간평균성분과 편차성분의 합으로 보고 Navier-Stokes 방정식으로부터 Reynolds 방정식을 유도할 때 나타나게 된다. Reynolds 방정식으로부터 수심 적분된 천수방정식을 유도하는 과정에서 시간 평균된 유속성분을 수심 적분된 유속성분과 편차성분의 합으로 본다면, 분산응력 (dispersion stress)이라고 하는 추가적인 새로운 항이 잔류하게 된다. 점성응력, 난류응력, 그리고 분산응력을 통칭하여 유효응력 (effective stress)이라고 한다. 일반적으로 수심에 비해 수로 폭이 넓은 개수로에서는 유효응력이 흐름특성의 수치 근사해에 큰 영향을 미치지 못한다고 가정하여 2차원 수심적분 모형에서 유효응력을 생략하기도 한다. 또한 유효응력을 적용하더라도, 점성응력이 난류응력에 비해 무시할 만큼 작다고 가정하여 난류응력만을 적용하며, 분산응력은 무시된다. 하지만 만곡부에서는 원심력과 편수위로 인한 횡방향 압력의 불균형이 발생하기 때문에, 만곡부의 이차류가 발생되며, 유속의 연직방향 분포도 일정하지 않게 된다. 따라서 본 연구의 목적은 만곡부의 이차류 특성을 수심적분 2차원 모형에 반영하기 위해 분산응력을 고려한 모형의 개발 및 검증이다. 불규칙한 모의영역을 원활히 나타낼 수 있도록 곡선좌표계를 사용하는 여타 모형들과 달리 유한유소법을 이용하여 수치해를 구하며, 따라서 x, y 좌표축을 사용하는 데카르트 좌표계를 사용하여 지배방정식을 나타낸다. 분산응력의 유 무에 따른 수치결과를 Rozovskii의 $180^{\circ}$ 만곡수로 실내실험 자료와 비교하여 개발 모형을 검증한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1799-1803
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• 2008

표면영상유속계는 하천 표면의 영상을 분석하여 유속을 산정하는 매우 실용적이며 간편한 장비이다. 그러나, 표면영상유속계를 이용하여 유량을 산정하고자 할 경우, 하천 표면의 평면 측량 자료와 하천의 단면 측량 자료가 반드시 필요하다. 이 때문에 표면영상유속계의 간편성과 유용성에도 불구하고, 이용자들이 쉽게 이용하기 어렵다는 그릇된 인식을 줄 수 있다. 만일 효율적이고 간편하게 하천의 단면을 추정할 수 있다면, 표면영상유속계를 마치 일반적인 프로펠러 유속계처럼 쉽게 이용할 수 있을 것이다. 이 연구는 일반적인 평면 측량없이, 두 대의 비디오 카메라로 이루어진 표면 영상 유속계를 이용하여 하천 평면을 계측하는 방법을 개발하는 것이다. 이를 통하여 표면 영상 분석 과정을 반자동화할 수 있게 된다. 두 대의 카메라를 이용한 평면 측량은 사진 측량 분야이나 컴퓨터 비전 분야에서 오랫 동안 연구되어 왔다. 이 기법을 표면영상유속계에 적용함으로써 간단하게 하천의 평면 좌표를 구할 수 있도록 하였다. 두 대의 카메라에 대해서는 직접 선형 변환법을 이용하여 내부 표정과 외부 표정을 수행하여 변환의 매개 변수들을 추정하였다. 추정된 변수들과 공간 전방 교회법을 이용하여 하천의 고정된 기준점들의 좌표를 측정한다. 측정된 좌표점들은 기울어진 영상을 연직으로 사영된 평면으로 변환하는 데 이용되며, 이 과정을 통하여 번거로운 하천의 평면 측량 과정을 생략할 수 있게 되었다. 온천천에 실제 적용하여 본 결과, 결과는 아직은 만족할 만한 정도는 아니나, 보다 정밀한 카메라의 보정 등을 통하여 보다 나은 결과를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of KOSOMES biannual meeting
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• 2003.11a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.557-561
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• 2006

매년 영산강 본류 수질이 악화되고 있는 영산강 유역주변은 최근 전남도청 이전에 따른 남악 신도시개발, J-Project 및 환경 문화 복원사업의 추진, 기업도시개발등과 관련하여 수질관리개선 및 주요환경현안으로 대두되고 있다. 따라서 영산강 하구역 관리방안 중 담수호 수질개선대책의 일환으로 수문개방을 통한 해수 유입에 의한 수질 개선을 효과를 도모하는 방안이 제시되고 있다. 이에 하구호 방조제의 수문 개통 및 완전 개방에 따른 수질개선 문제에 앞서 발생할 수 있는 환경변화 중 영산강 및 연안역 염분의 확산범위를 평가하기 위하여 수치모형 실험이 실시되었다. 담수 유입에 따른 염분 확산 범위 및 해수 유입에 따른 염분의 역상 범위를 평가 하기위해 수치 모델로는 EFDC를 적용하였고, 하천형상과 연안역을 동시에 고려하기 위해 수평좌표계는 직교곡선좌표로 격자 크기는 $120{\sim}1000m$, 연직방향으로 시그마좌표를 사용하였다. 담수 방류 및 염분역상 효과를 알아보기 위해 1997년부터 2005년까지의 하구 수문 방류량 및 하천 유입량으로부터 홍수기와 갈수기를 선택하여 현재 상황 및 수문의 부분 개통 하구둑 완전 개방에 시나리오를 설정하여 실시하였다. 수문의 부분개통과 하구둑 완전 개방에 따른 염분 확산 범위는 영산강 하구둑을 기준으로 홍수기에는 $13{\sim}17km$, 갈수기에는 36km 이상의 상류지역에서 해수와 담수의 분리 기준인 0.3 psu 범위가 계산됨을 알 수 있다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.39 no.1
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• pp.46-52
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• 2018

This paper is to study the development of three dimensional Digital Surface Model (DSM) using photogrammetry technique based on self-developed Drone (Unmanned Aerial Vehicle (UAV)). To develop DSM, we selected a study area in Jeju island and took 24 pictures from the drone. The three dimensional coordinates of the photos were made by Differential Global Positioning System (DGPS) surveying with 10 ground control points (GCP). From the calculated three dimensional coordinates, we produced orthographic image and DSM. The accuracy of DSM was calculated using three GCPs. The average accuracy of X and Y was from 8.8 to 14.7 cm, and the accuracy of Z was 0.8 to 12.4 cm. The accuracy was less than the reference accuracy of 1/1,000 digital map provided by National Geographic Information Institute (NGII). From the results, we found that the self-developed drone and the photogrammetry technique are a useful tool to make DSM and digital map of Jeju.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.32 no.1
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• pp.70-82
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• 1995

A multi-layer simulation program is developed to estimate the ocean current considering sea bottom geometry. The so-called $\sigma$ coordinate system is introduced in vertical direction to describe sea bottom topography more accurately and effectively. Leapfrog scheme combined with Euler backward scheme is used to reduce computation error which may be possibly accumulated in time evolution by Leapfrog scheme alone. In this paper, very simple examples of rectangular basins with various bottom geometries were taken and the effect of sea bottom geometry on vertical structure of the ocean tidal current and its direction were investigated. Through comparisons between the present three dimensional calculation in which bottom topography is directly taken into consideration and the two dimensional calculation in which depth average concept is employed, it was found that magnitude of surface current and its direction could be largely affected by the sea bottom topography, particularly in shallow region with complex bottom shape.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.9 no.2
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• pp.100-108
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• 2007

The Gwangneung KoFlux supersite, located in a rugged mountain region, is characterized by a low wind speed due to a mountain-valley circulation and rolling terrain. Therefore, it is essential to understand the effect of coordinate rotation on flux measurements by the eddy-covariance method. In this paper, we review the properties of three orthogonal coordinate frames (i.e., double, triple, and planar fit rotations) and apply to flux data observed at the Gwangneung supersite. The mean offset of vertical wind speed of sonic anemometer was inferred from the planar fit (PF) coordinate rotation, yielding the diurnal variation of about $\pm0.05ms^{-1}$. Double rotation $(\bar{v}=\bar{w}=0)$ produced virtually the same turbulent fluxes of heat, water, and $CO_2$ as those from the PF rotation under windy conditions. The former, however, resulted in large biases under calm conditions. The friction velocity, an important scaling parameter in the atmospheric surface layer, was more sensitive to the choice of coordinate rotation method.