• 제목/요약/키워드: 천수이론

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선형파 이론을 사용하여 수심 변화에 따른 파랑변형 예측 시 소멸파의 중요성 검토 (Investigation of importance of evanescent modes in predicting the transformation of waves on a varying topography by the linear wave theory)

  • 이창훈;조용식;조대희
    • 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해안해양공학회 2002년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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    • pp.62-65
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    • 2002
  • 파랑은 주로 먼바다에서 바람에 의해 생성되어 육지로 전파해오면서 천수, 굴절, 회절, 반사, 부서 짐 등의 여러 가지 변형의 과정을 거친다. 이러한 파랑의 변형을 예측하는 한 방법은 비압축성 유체와 비회전류의 연속방정식인 Laplace 방정식을 지배 방정식으로 하고 해수면에서의 운동학적 경계조건과 동역학적 경계 조건, 그리고 바닥에서의 운동학적 경계조건을 적용하여 해를 구한다. (중략)

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불연속 갤러킨 유한요소법을 이용한 1차원 천수방정식의 댐 붕괴류 및 천이류 해석 (Dam-Break and Transcritical Flow Simulation of 1D Shallow Water Equations with Discontinuous Galerkin Finite Element Method)

  • 윤광희;이해균;이남주
    • 대한토목학회논문집
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    • 제34권5호
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    • pp.1383-1393
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    • 2014
  • 최근, 급속한 컴퓨터 하드웨어의 성능 향상과 전산유체역학 분야의 이론적 발전으로, 고차 정확도의 수치기법들이 계산수리학 분야에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 1차원 천수방정식에 대한 수치 해법으로 TVD Runge-Kutta 불연속 갤러킨(RKDG) 유한요소법을 적용하였다. 대표적인 천이류(transcritical flow)의 예로 순간적인 댐 붕괴에 의한 댐 붕괴류(dam-break flow) 흐름과 지형변화에 의한 천이류를 모의하였다. 리만(Riemann) 근사해법으로 로컬 Lax-Friedrichs (LLF), Roe, HLL 흐름률(flux) 기법을 사용하였고, 불필요한 진동을 제거하기 위하여, 기울기 제한자로서 MUSCL 제한자를 사용하였다. 개발된 모델은 1차원 댐 붕괴류와 천이류에 적용하였다. 수치해석 결과는 해석해, 수리실험 결과와 비교하였다.

일정경사면에서의 파에너지 바닥마찰손실계수 (Frictional Wave Energy Dissipation Factor on Uniform Sloping Beach)

  • 유동훈;엄호식;장문엽
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제22권2호
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    • pp.73-78
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    • 2010
  • 파에너지는 쇄파되기 이전까지 주로 해저면과의 마찰력에 의하여 감소한다. 파마찰력을 산정하기 위한 연구는 여러 연구자들에 의해 진행되어 왔으며 어느 특정지점에서의 파마찰력 또는 파마찰손실률은 선형파이론으로 주어지는 해저면 입자유속과 연관된 파마찰계수의 도입으로 상당히 정확하게 간단하게 산정할 수 있다. 그러나 장구간에 걸쳐 파마찰력에 의하여 점차적으로 감소되는 파고변이는 상당한 반복 과정을 거쳐야 산정할 수 있었다. 본 연구에서는 기존 경험식을 이용해 전난류, 완난류 경우에 대해 일정경사면에서 천수효과와 마찰손실에 의한 파고 변화를 비교적 간단한 방법으로 추정하는 방법을 제시하였다. 해빈경사가 일정할 때 파고 변이률은 천수계수와 파고 마찰손실계수의 곱으로 간단히 구할 수 있다. 실제 해안과 비슷한 조건의 경우에 대하여 반복시산 과정으로 구한 수치와 간편 산정식으로 간단히 계산한 결과를 비교하여 제시하였다.

측면 위어가 있는 수로의 천수 흐름에 대한 2차원 수치모의 (2D Numerical Simulations for Shallow-water Flows in the Channel with a Side Weir)

  • 황승용
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.337-337
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    • 2015
  • 홍수 저감, 생태계 복원, 위락 등 다양한 목적의 충족을 위해 강변에 저류지, 즉 다목적 유수지(detention basin)를 조성하는 사례가 나타나고 있다. 하천에서 홍수의 발생으로 수위가 어떤 기준보다 높아지면, 흐름의 일부를 돌려 저류지로 보냄으로써 본류의 부담을 덜 수 있다. 이때, 흐름의 분기를 위해 설치되는 하천구조물 중 하나가 측면 위어(side weir) 또는 횡월류 위어(side discharge/overflow weir)이다. 하천의 계획과 설계에서 위어가 적용될 때, 위어에 대한 수위-유량 관계, 즉 그 형식과 제원에 적합한 유량계수(discharge coefficient)의 결정이 관건이 된다. 일반적인 위어와 달리 흐름 양상이 복잡한 측면 위어의 경우, 이론과 실제의 괴리가 아직까지 해소되지 않아 실물 또는 3차원 수치 모형을 이용한 시험으로 수위-유량 관계를 수립할 필요가 있다. 이렇게 결정된 수위-유량 관계는 1차원 또는 수심적분 2차원 모형의 내부 또는 외부 경계로 사용되며, 본류의 수위 증감에 따른 측면 위어의 횡월류량을 통해 저류지의 홍수 조절 능력을 평가할 수 있다. 이 연구에서는, 측면 위어의 수위-유량 관계가 알려지지 않더라도, 저류지에 의한 홍수 조절 효과를 평가할 수 있는 2차원 수치모의에 대해 검토하였다. 수치해법으로서 2차원 천수방정식에 대해 유한체적법을 적용하고, 흐름률(flux)의 정확한 계산을 위해 근사 Riemann 해법을 도입하였다. 먼저, 측면 위어가 없는 실험 조건에 대해 수로 내 한 측선에서 측정된 수위와 유량을 모의 결과와 비교하여 모형을 검증하였다. 이때, 경계조건으로 상류 끝에 측정 유량을, 하류 끝에 측정 수위를 부여하였으며, Manning의 조도계수를 0.014로 설정하였다. 또한, 측면 위어가 설치된 수로에 대해 계산 영역을 340개의 삼각형 격자로 분할하고 측면 위어가 없는 경우와 동일한 조건을 두어 모의하였다. 측면 위어의 하류에 위치한 측선에서 측정치에 대한 평균 제곱근(root mean square) 오차가 수위에 대해 1.9 mm, 유량에 대해 $2.2{\ell}/s$로서 그림과 같이 모의 결과는 실험의 그것과 잘 일치하였다. 이로써, 측면 위어에 대한 수위-유량 관계의 수립을 위한 실물 모형 시험 없이 수심적분 2차원 수치모의를 통해 저류지의 홍수 조절 효과를 평가할 수 있음이 확인되었다.

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불연속 지형조건에 대한 Saint-Venant 방정식의 정해법 (Exact solver of Saint-Venant system with discontinuous geometry)

  • 정재영;황진환
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.256-256
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    • 2021
  • Saint-Venant 방정식은 수평규모가 수심규모보다 큰 천수흐름을 기술하는 수리동역학 모형으로 지난 수십년간 공학적 분야에서 널리 이용되어 왔다. 최근에도 기후변화에 따른 도시 홍수의 위기 증대로 홍수위기관리의 관심이 높아짐에 따라 홍수파(flood wave), 도시침수(urban inundation), 돌발홍수(flash flood) 등의 신속한 예측을 위한 Saint-Venant 방정식의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 도시와 같은 인공구조물이 즐비한 상황에서 천수흐름을 해석하는 고전적인 수치해법들은 다양한 불연속 지형들의 존재로 인하여 불안정하며 지배방정식의 정해로 수치해가 잘 수렴하지 않는 문제가 있다. 지난 수년간 이를 해결하기 위해 불연속한 지형을 안정적으로 해결할 수 있는 수치기법의 연구가 진행되어 왔으나, 정해로의 수렴성, 정확성에 관하여 연구가 부족한 실정이다. 본 연구는 수치해법의 주요 구조를 구성하는 Saint-Venant 방정식의 불연속한 지형조건에 대한 리만 문제의 정해를 연구하였다. 쌍곡선형 시스템의 특징을 고려하여 요소파들(elementary waves)의 공식을 유도하였는데, 질량과 에너지의 보존법칙에 위배되지 않으며 운동량이송부의 비선형성과 지형의 불연속에 의한 비엄격성을 고려할 수 있는 조건을 제시하였다. 또한, 유도된 요소파들을 바탕으로 L-M & R-M 커브이론(Han et al. 2014)을 사용할 수 있는 조건과 당위성을 증명하였고, 이를 바탕으로 Saint-Venant 방정식의 정해법을 구성하였다. 리만문제의 다양한 초기조건들을 바탕으로 모든 경우의 정해 구조를 조사하였고, 이를 통해 불연속 지형에 대한 Saint-Venant 지배방정식의 정해가 다수해를 갖을 수 있음을 보였으며, 이를 근사할 수 있는 수치기법의 전략을 소개하였다.

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지형도, 해도 및 위성영상을 이용한 방조제 축조 후의 간석지 면적 변화 추정 (Estimating the Variations of Tidal Flat Areas after the Seawall Construction from Topographic Maps, Hydrographic Charts, and Satellite Images)

  • 강문성;박승우;김상민
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제34권6호
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    • pp.597-604
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    • 2001
  • 본 연구에서는 지형도, 해도, Landsat TM 영상을 이용하여 아산만과 천수만 지구를 대상으로 방조제 축조 후 의 간석지 면적을 추정하였다. 지형도를 이용한 방조제 축조 후의 간석지 면적의 산정 결과는 아산만 지구와 천수 만 지구 모두 일정한 경향이 없었으며, 이는 지형도의 제작시 항공사진 촬영시간의 조위를 감안하지 않은 결과로 평가된다. 해도의 분석 결과, 아산만 지구와 천수만 지구의 방조제 준공후 연평균 간석지면적은 각각 22.2 ha/yr, 55.6 ha/yr 만큼 증가한 것으로 나타났다. 다시기 Landsat-5 TM 영상을 이용하여 무감독분휴의 ISODATA 기법으로 분석한 결과, 방조제 축조후 간석지 면적은 아산만 지구가 21.33 ha/yr, 천수만 지구가 47.3 ha/yr의 증가를 보였다. 해도 분석에 의한 간석지 면적의 증가 양상은 방조제 축조 후의 증가 비율이 축조 전의 증가 비율보다 크게 나타났으며, 방조제 축조 후의 위성영상 자료에 의한 간석지 면적의 증가 추세는 해도에 의한 분석 결과 의 경향과 유사하게 나타났다.

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『자평진전』, 『적천수』의 부·귀 해석체계 특징 고찰 (A Study on the Characteristics of the Wealth and nobility Interpretation System of 『Japyeongjinjeon』, 『Jeokcheonsu』)

  • 김승종;김기승
    • 산업진흥연구
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    • 제6권3호
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    • pp.71-78
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    • 2021
  • 본 논문의 목적은 『자평진전』과 『적천수』의 부·귀 해석체계 특징에 대하여 고찰해보는 것이다. 명리학은 인간의 부귀(富貴)에 대한 탐구에서 시작된 학문이다. 명리학의 2대 고전으로 『자평진전』과 『적천수』가 있다. 그런데 이러한 대표 저서가 부귀해석에 대한 해석체계에서 서로 비슷한 점도 있지만 다른 면모도 있다. 이를 살펴보면 다음과 같다. 『자평진전』에서는 먼저 그 사주의 성패(成敗)를 판단한다. 성격(成格)이면 길(吉)한 사주가 되고, 패격(敗格)이면 흉(凶)한 사주가 된다. 성격이 되더라도 그 중에 귀격(貴格)이 있고 대귀격(大貴格)도 있다. 대표 대귀격에는 재인병투(財印並透), 식신생재(食神生財), 식신합살(食神合煞), 살용식재(煞用食制), 상관용관(傷官用官)이 있다. 『적천수』에서 부(富)가 있는 사주로는 재기통문(財氣通門)이 있고 귀(貴)가 있는 사주로는 관성이회(官星理會)가 있다. 한국의 대표 재벌인 현대그룹 정주영회장은 『자평진전』의 논법으론 성격이 되고 식신생재격이며 『적천수』 논법으론 재기통문의 첫 번째, 세 번째, 일곱 번째 조건과 부합된다. 삼성그룹 이병철 회장은 『자평진전』의 논법으론 성격이 되고 살용식제격이며, 『적천수』 논법으론 선명한 일곱 번째 조건에 부합된다. 본 연구에서는 그러한 두 고전의 부귀에 대해 어떤 해석방법이 있는지, 어떻게 다른지고전 원문을 통해 알아보고, 아울러, 이론적 구성의 적합성을 현대 대표 인물의 실증적 사례를 통해 부·귀 해석체계 특징을 비교 고찰을 통하여 향후 관련 연구에 조금이나마 도움이 되었으면 한다.

라디에이션 응력의 평가방법에 따른 평균수위변화 (Variation of Wave Set-Up/set-Down due to the Evaluation of Radiation Stress)

  • 김경호;차기욱;조재희;윤영호
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제5권4호
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    • pp.263-270
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    • 1993
  • 일정 경사 해저면을 갖는 해안에 입사한 파가 천수변형을 거치고 쇄파하는 과정에서 발생하는 라디에이션 응력 및 평균수위 변화를 다루었다. 일반적으로 선형파동 이론에 의해 산정된 라디에이션 응력은 쇄파대내 및 그 부근에서 과대 평가되는데, 이것이 평균수위 변동의 계산치와 실험치와의 불일치의 원인이 된다. 본 연구에서는 Svendsen(1984)이 제안한 라디에이션 응력을 수정해서, 수심의 함수로 표시하고, 계산결과를 선형이론, 쇄파의 성분파고 스펙트럼에 기초한 Sawaragi(19梨) 방법 및 기왕의 실험데이타와 비교하였다. 수정된 Svendsen의 방법은 실험치와 비교적 양호한 일치를 보여 주었다.

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주파수 변조 연속파를 이용한 레벨 센서 개발에 관한 연구 (A Study on the Development of Level Sensor using Frequency Modulated Continuous Wave)

  • 박동국;한태경;박인용;윤천수
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.299-303
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    • 2004
  • 본 논문은 주파수 변조 연속파 레이더를 사용하여 화물 선박의 탱크의 내용물의 깊이를 측정하는 레벨 센서의 개발에 관한 것이다. 사용 주파수는 10~11 GHz를 이용하였으며, 테스트용 물체는 RCS가 0.8 $m^2$인 도체판을 사용하였다. 실험은 연구실 내부와 운동장에서 하였으며, 스윕 주기가 100 ms, 안테나 이득이 약 20 dBi인 사각형 혼 안테나를 사용하여 약 5 dBm의 신호를 안테나에 인가하여, 40 m 까지 물체를 움직이며 비트주파수를 측정하여 이론치와 비교하였다. 실험치와 이론치가 잘 일치하였으나 전압제어 발진기의 비선형으로 인해 분해능이 약 10 cm 정도로 측정되었다.

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수심의 영향을 고려한 선형(線形) 조종성 계수의 이론적 해석 (Theoretical Analysis of Linear Maneuvering Coefficients with Water Depth Effect)

  • 공인영
    • 대한조선학회논문집
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    • 제31권3호
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    • pp.47-58
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    • 1994
  • 본 논문에서는 천수역에 위치한 선박의 선형(線形) 조종성 계수를 추정하기 위한 이론적인 해석법에 대한 연구가 수행되었다. 세장체 이론을 사용하여 선체 주위의 유동을 모델화하였으며, 이로부터 물체 근처의 내부 유체 영역에서의 횡방향 유속에 대한 적 미분 방정식을 유도하였다. 이의 수치해법에 관하여 자세히 기술하였고, 특정 경우에 대한 이론해와 계산 결과를 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 이 적 미분 방정식의 해를 이용하여 선체의 선형(線形) 조종성 계수를 추정할 수 있다. Mariner. Series 60, Wigley 선형에 대한 계산을 수행하였으며, 기존의 실험 결과와 비교하여 보았다. 조종 운동을 하고 있는 선체 주위의 복잡한 유동을 모델화하는 과정중에 포함된 여러 가지 가정에도 불구하고, 계산 결과는 실험 결과와 정성적, 정량적으로 잘 일치하며, 선박의 초기 설계 단계시 수심에 따른 기본적인 조종성 변화를 추정할 수 있을 것으로 생각된다.

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