• 한국해안해양공학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.57-65
• /
• 2007

천해파랑을 산정하기 위하여 천수, 굴절, 회절, 반사 및 쇄파 등의 파랑변형요소를 고려하는 대부분의 수치모델은 천해역에서의 바람장을 수치모델과 결합하여 천해파랑을 산정하고 있다. 그리고, 일반적으로 천해역에서 바람장을 산정하는 경우에 태풍모델로부터 얻어진 바람장을 해상풍으로 변환하여 사용하고 있다. 그러나, 이러한 해상풍 산정법은 해상풍의 평가에 중요한 요소로 작용될 수 있는 육상지형의 영향에 대해서는 고려하고 있지 않다. 본 연구는 천해역에서의 해상풍 산정에 대하여 육상지형의 영향을 고려함으로써, 결과적으로 정도 높은 천해파랑산정을 목적으로 한다. 먼저 지역적으로 차폐 및 개방되어 있는 해역을 대상으로 태풍모델로부터 얻어진 해상풍과 본 연구에서 적용하는 육상지형의 영향을 고려할 수 있는 MASCON모델로 산정된 해상풍의 결과를 상호 비교 검토한다. 그리고, 각 모델로부터 얻어진 해상풍을 SWAN모델에 적용하여 천해파랑을 산정하며, 이의 결과를 상호 비교 검토한다. 검토된 결과로부터 정도 높은 천해파랑산정을 위한 MASCON모델의 필요성을 논의한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.56-56
• /
• 2011

본 연구에서는 파랑의 변형을 예측하는 방법 중 하나인 고유함수전개법을 이용하여 축대칭 형태의 지형 위를 통과하는 파랑의 소멸파 성분을 검토하였다. 기울기와 곡률이 변하는 지역에 고유함수 전개법을 적용하여 해석할 때 필요한 적절한 구간의 수와 소멸파 성분의 개수를 산정하였다. 고유함수전개법을 이용하여 파랑의 변화를 예측하는 연구는 Bremmer(1951)가 전자기파에 적용하면서 처음 제시한 후 Takano(1960)가 파랑 변형 연구에 적용하면서 본격적으로 진행되었다. 이밖에 Kirby and Dalymple(1983), Liu et al.(1992), Cho and Lee(2000), Bender and Dean(2003), 조용식과 이창훈(1998) 및 강규영 등(2007)에 의해 국내 외로 많은 연구가 진행되었다. 그러나 기존의 연구의 대부분이 연직 2차원 지형에 대하여 수행되어 왔다. 3차원 지형에 대한 고유함수전개법은 Bender and Dean(2005)에 의해 처음으로 시작되었다. 그러나 그들의 연구에서는 수렴해를 얻기 위한 구간 및 소멸파 개수에 관한 구체적인 검토가 이루어지지 않았다는 한계가 있다. 그러나 실제 해저 지역은 다양한 지형의 영향을 받게 된다. 따라서 본 연구에서는 축대칭 지형에 대하여 수렴해를 얻기 위해 구간을 나누어 해의 수렴성을 확인하여 적절한 구간의 수를 결정한 후 소멸파의 수를 변화시키면서 소멸파가 파랑의 변형에 미치는 영향을 검토하였다. 천해역 및 중간수심 영역을 구간의 수와 소멸파 성분의 수에 변화를 주면서 수렴성 검사를 한 결과, 천해 영역에서는 소멸파 성분의 영향이 적게 나타났으나 중간수심 영역에서는 적절한 개수의 소멸파를 고려해야 보다 정확한 예측을 할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.34-40
• /
• 2002

본 연구에서는 해안선 부근의 장주기파가 해안침식과 관련이 있음에 주목하며 심해파의 특성으로부터 천해역의 장주기파의 파고를 추정하기 위해 파고계 3대를 해안으로부터 외해방향의 해안종단 방향으로 일직선상에 배치하여 현장관측을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 아울러, 장주기파의 발생기구에 관한 기존의 이론을 현장관측을 통해 검증하고, 장주기파의 발생기구를 토대로 심해파 제원과 천해역의 장주기 파고와의 관계를 검토하였다. 관측된 장주기파는 기존의 이론과 대체적으로 일치하였으며, 심해파와 장주기파 사이에는 선형적인 대응이있음을 확인하였다. 또한, 장주기파의 공간적·시간적 변화를 추가하기 위하여 각 지점별로 관측된 장주기파를 합성함으로서 장주기파의 파고를 계산하였다. 그 결과, 장주기파와 심해파 사이의 관계는 더욱 뚜렷한 경향을 나타내었으며, 양자로부터 장주기파의 추정식을 도출할 수 있었다. 따라서, 이를 이용함으로서 해당지역의 천해역에 존재하는 장주기파랑의 규모가 심해파랑의 자료로부터 예견될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
• /
• 한국해안해양공학회 1992년도 정기학술강연회 발표논문 초록집
• /
• pp.100-105
• /
• 1992

Hughes와 Borgman(1987)이 천해파고의 특성을 잘 나타낼 수 있는 통계적 표현으로 Beta-Rayleigh 분포를 제안하였다. 본 고에서는 기존의 파랑이론을 이용하여 천해파의 특성을 재조명하여 Beta-Rayleigh 분포의 출발점을 확인하고 Beta-Rayleigh 분포가 갖는 상한조건인 H$_{b}$가 무한대가 되면 Rayleigh 분포로 되어버리는 수학적인 과정을 밝힌 후 현장관측치를 통한 검증을 해보고자 한다.(중략)

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제21권1호
• /
• pp.79-90
• /
• 2009

본 논문에서는 심해부터 천해에 까지 적용가능한 동적결합형 태풍 해일-조석-파랑 수치모델을 태풍 매미에 적용하여 모델의 안정성과 정확성을 검증하였다. 동적결합형 모델은 해수유동 모델인 POM을 수정한 모듈과 심해 풍파모델인 WAM을 심해부터 천해까지 적용가능하도록 수정한 모듈로 구성되어 있다. 수정 POM 모듈에서 조위, 조류 와 해일을 계산하며, 수정 WAM 모듈에서 풍파를 계산하여 상호 계산된 결과를 주고 받도록 결합된 동적결합형 모델이다. 수정 WAM 모듈에서는 잉여응력과 바람에 의한 마찰응력, 해수면 조도계수 등의 계산결과가 POM으로 제공되며 수정 POM 모듈에서는 유속, 조위면 등의 정보가 WAM으로 제공된다. 개발된 수치모델을 태풍 매미에 적용하여 계산된 결과를 관측된 파랑 및 조위자료와 비교하여 정확성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.89-89
• /
• 2015

항만 및 어항 구조물을 구성하는 다양한 해안구조물은 파랑의 천수효과, 굴절, 회절, 부분반사, 해저마찰, 쇄파의 영향 등을 고려해야하며 파고 및 파향 등의 해양특성의 검토가 반드시 이루어져야 한다. 실제의 해양파가 방향스펙트럼을 갖는 다방향 불규칙파라는 것은 잘 알려져 있으며, 기존의 해안구조물의 내파설계 또는 천해역의 파랑변형 검토에 있어서도 실제 해양파에 보다 가까운 다방향 불규칙파를 이용한 수리모형실험에 의해 파랑현상을 정도 높게 재현하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 실제 해양파를 정도 높게 재현할 수 있는 다방향 불규칙파 조파장치를 사용하여 구조물 전면해역에서의 파랑스펙트럼을 재현하고, 심해에서 발달된 파랑이 천해로 진행될 때 지형에 의해 발생되는 천수변형과 구조물 주위에서 나타나는 파랑변형의 현상을 고려하여 항내로 유입되는 파랑의 분포 특성을 검토하였다. 특히, 다방향 불규칙파로 인한 항내 파고분포 특성을 검토하기 위하여 동일 파랑에 대한 규칙파 및 불규칙파랑을 조파하여 그 결과를 상호 비교하였다. 아울러, 정온수역유지를 위한 월파현상을 수리적으로 재현할 수 있는 3차원 수리모형실험 수행하여 월파현상이 항내정온도에 미치는 영향을 고찰, 해석하여 항만 시설물 계획시 안정한 정박 및 이용에 대한 가능한 정온유지여부를 검토하였다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제7권4호
• /
• pp.313-320
• /
• 1995

일정 경사를 갖는 해안에 입사하는 같은 주기의 두개의 파열이 교차하는 경우에 대하여 천해역에서 파랑 변형에 대한 수치해석을 수행하였다. 본 모형은 파랑 에너지 평형 및 파랑운동 보존식에 기초하여, 시간과 수심에 대해 평균한 질량 및 수평방향 운동 보존방정식을 반복적으로 계산하여 해를 구하였다. 계산된 결과를 이용하여, 천해역에서 파열이 교차할 때 파고와 평균수위변동에 영향을 주는 입사 파향각 및 심해파고와 같은 매개변수 변화에 따른 파랑 변형에 대해 고찰하였다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.87-95
• /
• 2000

스펙트럼 천해파 모델을 두 가지의 다른 조위조건을 각기 합성하여 경기만 해역에 적용하였다 첫 번째의 조석과 파운동의 합성으로 일정 조위시 파운동의 파수보존식과 에너지 보존식만을 이용한 파랑수치모델링이다. 이와같은 일정조위시에는 조류가 존재하지 않는다 두 번째 조합은 조석의 연속방정식과 운동량방정식 파운동의 파수보존식과 에너지 보존식을 동적으로 연계한 수치 모델링이다. 전해역에 조위를 일정하게 지정하였을 때 주요 참고 지점의 유의 파고 및 파향 등을 검토하였고 조석과 파랑을 연계수치 모델링하였을때에 산정되는 유의 파고와 파향 등을 일정 조위로 가정하고 산정되는 결과와 비교 분석하여 제시하였다 이러한 수치모형의 계산결과시 조석조건에 따라 파고 및 파향의 변이가 심대하게 다를 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.586-591
• /
• 2007

최근 몇 년간 속초해역에서 발생한 이상고파의 특성을 현장관측 자료를 분석하고 수치모형실험 결과와 비교하여 검토하였다. 2004년 이후의 현장 관측을 통해 최소한 4회 이상 파고 5.0 m를 초과하는 이상고파가 발생하였다. 특히 2006년 10월 23일 11시에는 유의파고 9.69 m에 이르는 매우 큰 파가 관측되었다. 한편 천해역 파랑추산모형 SWAN을 사용하여 속초해역의 50년 및 100년빈도 심해설계파로부터 천해설계파를 산정하여 이상고파 관측 결과와 비교하였다. 수치모형실험에 의한 50년빈도 천해설계파의 최대치는 파향이 ESE 방향일 때 4.9 m에 지나지 않아서 관측된 이상고파의 파고에 비해 현저하게 작았다. 따라서 통상적으로 이루어지고 있는 수치모형을 이용한 천해설계파 산정만으로는 최근 몇 년간 수 차례 관측된 동해안에서의 이상고파를 적절하게 모의할 수 없으며 이에 대한 개선방안이 마련되어야 할 필요성이 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.103-103
• /
• 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.