• 대한조선학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.51-57
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• 1994

본 연구는 실선 내파성시험 분석시 시험해역의 파랑을 다방향파로 분석하여 신뢰성 있는 주파수 전달함수를 도출하는 기법에 관한 연구이다. 다방향파에서의 주파수 전달함수를 도출하기 위하여 다방향 수조 모형시험 분석에서 적용하는 Takezawa의 역추정법을 도입하였으며, 실선 상황에 적합하도록 주파수 영역을 3영역으로 구분하여 취급함으로써 추파 범위에서도 주파수 전달함수의 도출이 가능하도록 하였다. 본 연구의 타당성을 검증하기 위하여 수치 시뮬레이션을 수행한 결과, 다방향파 해상에서의 선박운동 응답을 이용한 주파수 전달함수 도출시 단방향파 분석방법보다 다방향파 분석방법이 보다 더 신뢰성 있는 결과를 획득할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.484-484
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• 2023

지진해일은 해저지진, 화산활동, 해저 산사태 등에 의해 발생되는 장주기 파랑이다. 지진해일은 발생빈도가 낮지만, 한번 발생하면 많은 에너지가 연안으로 유입되어 인명 및 재산피해를 야기 시킬 수 있다. 따라서, 과거 수십년동안 지진해일에 대한 연구는 지진해일의 역학관계를 이해하고, 이를 바탕으로 한 수치모델 개발에 초점을 두어 연구가 진행되어 왔다. 더욱이, 지진해일 실험적 연구는 많은 경제적 비용을 지불해야 하기에 수치모델개발 연구가 더욱 중점적으로 수행되어 왔다. 지리학적으로 우리나라는 지진해일에 안전하지 못하다. 하나의 예로, 1983년 5월 26일, 일본 서해안에서 발생한 지진해일은 동해로 전파되어 동해안 지역에 커다란 피해를 야기시켰다. 이 당시, 강원도삼척시 원덕읍에 위치한 임원항에서는 2명의 사상자와 2명의 부상자가 발생하였고, 당시 금액으로 약3억원의 재산피해가 발생하였다. 이 연구는 인공지능 기법 중 하나인 인공신경망을 이용하여 인명과 재산피해가 발생한 임원항에서 최대지진해일고를 예측하고자 하였다. 지진해일 수치모델은 뛰어난 정확도를 나타내는 반면, 결과를 산출하는데 상당한 시간을 필요로 한다. 이에 반해, 인공신경망은 수치모델과 유사한 정확도 및 결과를 신속하게 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 지진해일 인공신경망 모델 개발은 지진의 단층파라미터를 바탕으로 작성된 지진해일의 시나리오를 토대로 연구가 진행되었고, 우리나라 동해에 위치한 외해 관측 지점의 지진해일고 자료를 통해, 임원항에서의 최대 지진해일고가 예측되도록 개발되었다. 이를 위하여, 인공신경망의 학습 및 검증 과정을 수행하였고, 향후 발생 가능한 다양한 지진해일에 대해 평가함으로써, 인공신경망 모델의 예측성능을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.86-86
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• 2020

수리구조물에 관한 기존 연구들은 대부분 기능성과 안정성 측면에서 본체에 작용하는 유체력에 대한 안정성에 주안점을 두고 있다. 수리구조물 상·하류의 수위차에 기인한 기초지반내의 흐름 및 간극수압 변화는 하천 구조물의 안정성을 연구하는데 매우 중요하다. 해양에서는 파랑하중에 의한 과잉간극수압이 액상화를 발생시켜 해안구조물의 안정에 큰 영향을 미치는 것으로 보고되며, 이에 관련 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 반면, 하천구조물 주변 지반의 흐름 및 간극수압 뿐 아니라, 액상화에 관한 연구는 아직 미진한 실정이다. 본 연구에서는 수리구조물 주변의 유동 및 와동 현상 뿐 아니라, 수위차에 따른 지반 내부 유동장과 간극수압에 관한 특성을 분석하기 위해 유체-구조물-지반 비선형 상호작용을 고려할 수 있는 수치수조를 새롭게 제안하였다. 그리고 제안하는 수치수조의 타당성 및 유효성을 검증하기 위해 기존 실험값과 비교·검토를 수행하였고, 그 결과는 거의 유사한 경향을 나타내었다. 또한 이 수치수조에 다양한 입사조건(상·하류 수위차)에 적용하여 유체-구조물-지반의 비선형동적상호간섭 해석을 수행하였다. 최종적으로 수치수조에서 측정한 구조물 주변의 유동, 와동, 수위로부터 수리특성을 논의하였다. 게다가 지반내의 흐름과 간극수압을 측정하여 상·하류 수위차가 수리구조물의 안정성에 미치는 영향을 분석할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.49-53
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• 2012

해안사면의 침식을 막기 위한 해안구조물이 해저면과의 경계면에서 파랑에 의하여 세굴이 발생 할 수 있으며, 세굴에 의한 기초지반의 유실로 해안구조물의 붕괴에 이를 수 있다. 이러한 세굴 현상을 방지하기 위하여 기존의 직립식 해안구조물을 다양한 형태의 해안구조물로 개선하여 제작할 수 있다. 이러한 해안구조물의 세굴 방지 효과를 검증하기 위해서는 많은 비용이 요구되는 조파 실험이 필요하다. 조파실험에 선행하여 모델링을 수행하고 실험결과의 검증 및 추가 분석을 하는 과정을 통해서 큰 비용 절감 효과를 기대할 수 있게 된다. 본 연구에서는 조파실험 해석기법을 제안하기 위해서 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 유체-구조 상호 작용을 고려한 조파 실험 모델링을 하고, 해안구조물과 상호작용에 의한 유체 흐름을 분석하였다. 본 연구에서는 직립형, 경사형, 계단형, 사석형의 4가지 해안구조물의 세굴이 발생 가능성이 높은 위치를 선정하여 유속을 통하여 성능을 비교 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.595-605
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• 1994

해운대(海雲臺) 해수욕장(海水浴場)의 단(短) 장기적(長期的)인 해빈변형기구(海濱變形機構)를 파악하기 위하여 기존자료(旣存資料)의 수집분석(收集分析), 현지조사(現地調査) 및 수치모형실험(數値模型實驗)을 실시하였다. 해안선(海岸線) 및 해빈기면(海濱祈面) 측정자료(測定資料)의 해석(解釋)을 통하여 태풍통과(颱風通過)에 의한 해빈(海濱)의 퇴적(堆積) 및 침식기구(浸蝕機構)를 모식적(模式的)으로 설명하였다. 이러한 단기적(短期的)인 해빈변형기구(海濱變形機構)는 입사파(入射波)의 파향(波向)과 쇄파대(碎波帶)에서 발생하는 해빈류(海濱流)와 밀접한 관계(關係)가 있는 것으로 나타났다. 그리고 해빈폭(海濱幅) 실측자료(實測資料)를 이용한 해안선변형모형(海岸線變形模型)의 검증(檢證)을 통하여 대표파(代表波)의 제원(諸元)과 검증(檢證)파라미터를 도출하였다. 해운대(海雲臺) 해안(海岸)은 주입사(主入射) 파향(波向)이 SE계(系)이므로 장기적(長期的)으로는 동쪽에서 서쪽으로의 연안표사(沿岸漂砂)가 탁월하게 존재한다. 따라서 동쪽해안에서는 표사(漂砂)의 공급원(供給源)이 없으므로 해안침식(海岸浸蝕)을 일으키게 되고, 서쪽해안에 퇴적(堆積)한 모래는 폭풍시(暴風時) 고파랑(高波浪)에 의하여 외해(外海)쪽으로 유실(流失)된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권2호
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• pp.116-126
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• 2003

본 논문은 사석이나 소파블록 투과방파제로 이루어진 항만의 평면파랑장 해석모델에 있어서 중요한 변수인 구조물 내부의 투과파 속도와 저항계수를 수치모델에 사용하기 편리하도록 정의하고, 시간의존 완경사방정식 모델에 이들 방법과 임의투과율 경계조건을 사용하여 투과 사석방파제 주변의 평면파랑장을 해석할 수 있는 모델을 제시하였다. 모델의 검증은 조파수로 내에서 투과제에 대한 단면 수리모형실험을 실시하여 구조물 전$.$후 면의 수위변동을 측정하고 모델의 결과와 시계열로 비교하였으며, 현지 항만의 소파블록 투과제에 대한 3차원 수리모형실험 결과와 모델의 결과를 항내 구역파고비로 비교하여 이루어졌다. 본 모델은 검증을 통하여 수리모형의 실험결과에 대한 재현성이 매우 좋음을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.19-30
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• 2012

최근 캠코더와 같은 영상 장비의 고성능화 및 대중화, 그리고 화상 처리(image procession) 기술의 발달 등으로 인하여 영상 기반의 구조물 동적변위 계측에 관한 연구가 활발하며, 이러한 연구개발의 결과로 관련 시스템의 사용성 및 정확도가 많이 개선되고 있다. 그러나 이러한 영상 기반 시스템의 경우 장비 측면에서 볼 때 영상 장비 자체의 진동에 의한 오차, 화상 처리 과정에서의 오차 등을 개선할 필요가 있으며, 또한 적용 측면에서 볼 때 교량의 수직 처짐이나 건축구조물의 수평변위 계측에 제한되어 있어 부유체의 파랑응답과 같은 3차원 운동을 하는 구조물에 대한 확장이 필요한 시점이다. 이 연구에서는 이러한 영상 기반 동적변위 계측방법을 3차원 문제에 적용하기 위하여 다중 표적(multiple target)을 사용한 방법을 제시하고, 또한 화상 처리 과정에서의 정량적 판단 기준을 제시함으로써 간접적으로 영상 기반 시스템의 계측 정확도를 평가하여, 영상 기반 방법에 의하여 계측된 동적변위 계측결과의 유효성을 판단할 수 있도록 하였다. 제안된 방법을 $50m{\times}30m{\times}5m$ 규모의 대형 부유체에 대한 실해역 파랑 응답 실험에 적용하여, 부유체의 동적변위를 계측하였으며, 그 결과를 기존의 RTK-GPS(Real Time Kinematics-Global Positioning System), MRU(Motion Reference Unit) 등의 장비를 이용한 계측결과와 비교함으로써 그 성능을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.5-14
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• 2015

해저지반에 고파랑이 장시간 지속적으로 작용하는 경우 과잉간극수압이 크게 발생할 수 있고, 이로 인한 유효응력의 감소로 최악의 경우는 액상화를 유발할 수 있다. 따라서, 파작용에 의한 발생되는 해저지반의 동적응답을 정확히 예측할 수 있는 수치해석방법이 필요하다. 본 연구에서는 복합모델(2D-NIT 모델 & FLIP 모델)을 사용한 새로운 수치 해석법을 제안하였다. 해저지반과 파동장이 접하는 경계면상에서 작용하는 파압과 유속을 2D-NIT모델로부터 산정하고, 이를 해저지반상의 외력으로 입력하여 FLIP으로부터 해저지반의 동적응답 거동을 조사하는 것이다. 복합모델의 신뢰성 확보를 위해 본 연구에서는 2D-NIT & FLIP 모델에 의한 수치해석결과를 기존의 Yamamoto 이론해 및 Chang 실험결과와 비교하였다. 그 결과 2D-NIT & FLIP 해석값과 차이는 있지만, 전체적으로 깊이에 따라 지반내의 유효응력 증분과 과잉간극수압증분의 변화양상이 상당히 잘 일치하고 있기 때문에 본 연구에서 제안된 2D-NIT & FLIP모델이 상당한 타당성을 가지고 있음을 확인 할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.39-50
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• 2018

본 연구는 공중사용허가서(오픈소스 기반) 라이선스 기반의 olaFlow를 적용하여 투과성잠제 주변에서 쇄파를 동반한 불규칙파와 흐름장의 비선형 상호작용을 고찰하였다. 본 연구에서 적용한 olaFlow의 불규칙파랑의 조파성능은 목표주파수스펙트럼과 조파파랑의 주파수스펙트럼을 비교 검토하여 불규칙파랑의 적용성을 검증하였다. 이로부터 지금까지 거의 검토되지 않은 불규칙파와 흐름의 공존장에 설치된 투과성잠제에 대해 배후경사면을 모래 혹은 자갈로 고려한 경우 흐름방향 등의 변화에 따른 잠제 주변에서 파고, 주파수스펙트럼, 쇄파, 평균유속 및 난류운동에너지 등의 변동특성을 면밀히 검토하였다. 수치해석결과로부터 투과성잠제의 천단상에서 발생하는 쇄파의 형태 및 평균유속의 형성은 흐름방향 및 배후사면의 형태에 따라 좌우됨을 알 수 있었다. 또한, 흐름방향에 따른 파고의 변화는 난류운동에너지와 밀접한 관계를 가지는 것 등의 중요한 사실을 확인할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.230-241
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• 2020

포항신항이 단계별로 완공된 후 제기되어 온 항내정온도 불량 문제는 항만가동율 저하의 주요 원인으로 제기되어 왔으며 이의 개선을 위해 2018~2020년 포항신항 외항방파제의 외해 측에 도제(Detached breakwater)를 건설하고 있다. 본 연구에서는 도제의 효과를 검증하기 위하여 도제 설치 전후로 취득된 항내외의 파랑 관측자료를 분석하여 항내에서의 파고감소율을 비교한 결과를 제시한다. 먼저 이전 수치모델 연구를 통해 예측된 파고는 항내 4개 지점 중 3개 지점에서 관측값과 비슷하게 나타났으며 나머지 1개 지점에서의 오차는 수치모델이 부두 안쪽에 발생하는 중복파 현상을 잘 재현하지 못했기 때문으로 판단된다. 도제 건설 전후 기간의 관측값을 비교한 결과 도제 설치가 항내정온도 개선에 기여한 것으로 나타났는데, 항내 4개 관측지점 모두에서 포항신항 정온 목표파고인 0.3 m를 초과하는 파고의 출현빈도가 도제 건설 후에 크게 감소하였다. 또한 항내외 파고를 비교한 항내 파고 감소율도 모든 파향에 대해 도제 건설 후에 유의미하게 개선된 것으로 나타났다. 본 연구결과는 적절하게 설치된 연안구조물이 항내정온도 향상에 기여하는 효과를 증명한 것으로 향후 유사한 경우의 문제 해결에 유용하게 적용될 수 있음을 보여준다.