• 한국해안해양공학회지
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• 제18권2호
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• pp.154-165
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• 2006

본 연구에서는 수중 천퇴부에서 쇄파가 발생할 시 주변 파랑과 파랑류의 평형계를 직접 해석할 수 있는 Boussinesq 방정식 모델을 수립하고 이 결과를 수리실험 결과와 비교하였다. 사용된 쇄파모델은 쇄파 감쇠항을 모멘텀 방정식에 포함시키는 일종의 와점성 계수 모델이며, 관련된 쇄파 매개변수의 적정 값들을 Vincent and Briggs (1989)의 규칙파 실험자료를 이용한 민감도 분석을 통하여 결정하였다. 구해진 적정 매개변수 값들을 가지고 수치해석을 수행하여 이 결과를 불규칙파 실험결과와 이어도 천연암초의 수리모형실험 결과와 비교하였다. 그 결과, 천퇴부 하류 쪽에 파 진행방향으로 향하는 강한 쇄파유도류가 발생함에 따라 저파고대가 형성되며 전반적으로 계측파고의 분포와 유사함을 확인하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제2권2호
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• pp.83-95
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• 1990

현재 해안공학에 있어서 불규칙파랑을 표현하는 방법으로서 스펙트럼분석법과 파별해석법이 있다. 그 중,스펙트럼해석법은 수심이 깊고 입사파랑의 분산성이 큰 영역에, 파랑분석법은 수심이 얕고 비선형성이 강한 영역 및 석파와 같은 불연속현상을 취급할 경우에 각각적용 되어진다. 그러므로 현지 불규칙파랑장을 계통적으로 취급하기 위해서는 어느 수심영역에서 스펙트럼해석으로부터 파별분석으로 전의해야 할 것인가에 대한 연구가 필요하게 된다. 본 연구는 현지 불규칙파랑의 전파에 의한 변형을 계통적으로 취급할 수 있는 구체적인 방법을 확립하기 위해서 행한 일연의 연구로서 입사파랑의 방향분석이 없는 2차원 불규칙파에 대한 천수을 행하여 스펙트럼해석법의 적용한계, 스펙트럼에서 추정되어지는 파고, 주기의 결합확률분포, 불규칙파의 천수, 석파변형에 대한 파별분석법의 적용한계 등에 대해서 검토한 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.276-284
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• 2011

파랑 잉여응력의 영향이 자동적으로 고려되므로 파랑으로부터 발생되는 흐름을 수치모의할 수 있는 수평점성 및 난류항이 포함된 Boussinesq 방정식 모형인 FUNWAVE를 이용하여, 다방향 불규칙파 조건으로 해운대 해안에서 발생하는 이안류를 수치모의하였다. 수치모의는 다방향 불규칙파의 전파양상과 지형에 의한 비선형 파랑변형을 잘 보여주고 있으며, 이러한 파랑변형과 해운대 지형특성이 반영되어 시간에 따라 발달하는 파랑유도 연안흐름 양상을 잘 보여준다. 수치모의 결과로 부터 이안류는 연안방향으로 상대적으로 수심이 깊은 곳에서 그리고 파고가 낮은 곳에서 이안류가 돌발적으로 발생 혹은 증폭될 수 있음을 확인하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제13권4호
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• pp.296-308
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• 2001

Wei et al.의 완전비선형 Boussinesq방정식을 4차의 Adams predictorcorrector기법을 사용하여 차분하고 면 내부조파기법과 스폰지 경계충을 사용하였으며 쇄파구조를 추가하였다. 면 내부조파기법을 사용해 목적파를 잘 재현할 수 있었다. 비선형성이 부각되는 고립파의 천수실험을 통해 완전비선형 모형의 정화성을 확인할 수 있었고 해저평붕으로 인한 규칙파의 변형을 모의해 보았다. 쇄파 수치실험을 통해 적용된 쇄파구조의 특성을 확인해 보았고 수중천퇴에 대한 이차원 파랑전파 수치실험을 통해 비선형 모형의 중요성을 확인하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권4호
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• pp.294-300
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• 2006

양해법의 하나인 풍상차분을 사용하는 WAM 모형의 수치기법을 분할차분법을 이용한 음해법으로 바꾸고 수치분산을 줄이기 위해 FCT 기법을 적용하였다. 새로운 수치기법의 특성을 확인하기 위해 구형파 전파실험과 태풍 매미로 인한 파랑모의를 수행하였다. 기존의 WAM 모형에 비해 현저히 수치분산을 줄일 수 있었고, 음해법의 이용으로 비교적 큰 시간 격자 간격에서도 안정적으로 계산이 수행되어, 보다 경제적인 수치모의가 가능함을 확인하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제1권1호
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• pp.1-7
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• 2014

본 연구에서는 파랑과 흐름이 공존하고 있는 해안지역에 이용이 가능한 물에 용해된 물질의 정확한 이동을 예측하기 위한 수심적분형 수치모의 기법을 제시한다. 대상 영역에 일반적으로 발생하는 파랑의 전파와 변형 과정 및 쇄파와 흐름의 발달 과정에 대한 모의가 가능한 boussinesq equation 흐름모형과 동일한 과정을 거쳐 유도된 수심적분형 물질수송모형을 지배방정식으로 이용한다. 지배방정식은 approximate riemann solver를 이용하는 유한체적법을 이용하여 해석한다. 제시된 수치모형을 이용하여 해일발생에 의한 흐름양상을 계측한 실험을 재현하였으며, 해당 수역에 가상의 물질의 이송과 확산에 대한 수치모의를 수행하고 그 결과를 분석하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제3권1호
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• pp.1-13
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• 1991

천수 및 굴절현상을 포함한 이산형 파랑모형을 구성하였다. Inoue의 원천함수와 Gadd의 전파기법을 사용하여 먼저 심해조건에 대한 수치실험을 통해 여타모형과 비교분석하였다. 비교적 빠른 에너지의 성장률을 보여주었고, 비대칭풍장의 영향을 잘 반영하였다. 풍장에 대한 다양한 반응형태에도 불구하고 전반적인 에너지의 분포는 여타모형과 같이 좋은 결과를 보여주었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.59-59
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• 2011

파랑의 전파와 변형에 대한 연구에는 수심방향으로 적분한 2차원방정식인 완경사방정식과 Boussinesq 방정식을 기반으로 한 수치모형을 이용한 연구가 최근까지 가장 활발하게 진행되어 오고 있다. 그러나 실제 구조물의 설계에는 2차원 수치모형에서 고려할 수 없는 수심방향 유속에 기인한 정확도의 문제로 인해 구조물의 형상과 재원을 설계하기 위한 정교한 수치모형실험이 어려워 주로 수리모형실험에 의존해 왔다. 수리모형실험은 실제 현상을 가장 잘 재현해낼 수 있어 신뢰성이 매우 높지만 다양한 실험을 수행하기가 어렵고 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 이에 따라 최근 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 푸는 3차원 수치모형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이론적으로 매우 우수한 모형이긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 컴퓨터 기술이 급격한 속도로 발전하고 있어 Navier-Stokes 방정식 모형의 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 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, 자유수면변위를 변수로 사용하는 모형의 경우 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔다. 한편, Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 자유수면변위를 변수로 사용하는 2차원 모형에 비해 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 기존의 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형에 사용된 연속방정식에 질량 원천항을 추가하는 내부조파기법을 도입하여 3차원 수치모형에서 고립파를 내부조파하고, 급경사에서의 고립파의 처오름 및 처내림 현상을 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 동수압 모형으로서, Two-step projection 기법을 사용하는 유한차분모형을 사용하였다. 본 수치모형은 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 계산하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형으로, 난류 모델링을 위해 Smagorinsky LES 모형을 사용한다. 또한, 압력장의 계산을 위해 Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하였으며, 자유수면 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 수치모형실험이 전체적으로 수리모형실험에서 관측한 파랑의 처오름 및 처내림 현상을 잘 재현하고 있는 것으로 나타났으며, 정량적인 비교를 통해 수치모형의 성능을 검증하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.349-356
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• 2013

본 연구에서는 만 또는 도서지역과 같이 지형적으로 차폐되어 외해로부터 직접적인 파랑전파가 어렵고 바람에 의해 발달된 파랑의 영향이 클 것으로 판단되는 지역에 사용되는 기존 만내설계파 모델의 문제점을 분석하고 개선방안을 검토하였다. 기존 만내설계파 모델은 바람을 고려할 수 있고 타 모델에 비해 복잡한 지형에도 비교적 간편하게 사용할 수 있는 장점을 지니는 반면 인근 대형 구조물 또는 지형에 의한 파랑의 회절 및 반사 등의 고려가 곤란하다. 기존모델의 단점을 극복하기 위해 회절 및 반사각, 수심변화 등의 고려가 가능한 개량된 만내설계파 모델을 현지에 적용하고 기존 모델과 비교 검토한 결과 구조물 주변에서 설계파고의 값에 신뢰성이 향상되는 것을 확인하였다. 따라서 개선된 만내설계파 모델은 차폐되어 있는 해역에서 항만 구조물 설계 시 기존의 방법에 비해 보다 고정도의 설계파를 산정하는 방법으로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권2호
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• pp.146-150
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• 1996

파랑은 해안 구조물의 안정성 및 지형 변화 분석을 위해서 가장 중요한 동역학적 요소의 하나로서, 해안공학분야에서 매우 중요하게 취급된다. 그러나 바람에 의해 발생한 파랑은 매우 불규칙한 형태를 갖고 있으며, 해저 지형과 수심이 변하게 심하게 변하는 천해역으로 전파할 때 굴절, 회절 그리고 천수 효과에 의하여 변형된다. 최근 Vincent등(1989)은 수중 타원형 천퇴에서 단순파 및 불규칙파의 변형에 대한 수리모형 실험을 보고하였다. 이들은 단순파와 불규칙파의 경우 천퇴에서의 굴ㆍ회절 복합 현상에 의한 파랑변형 형태가 판이하게 다르다는 것을 발견하였다. 수년동안 불규칙파 변형에 대한 이론 및 수치해석 연구가 계속되어, 파랑변형에 대한 이론 연구 및 수리 모형 연구는 상당히 발전되었으나, 실제 현상을 예측하기 위해서는 현장관측결과와 수치해석에 의한 해와의 비교 등이 필요하다. 본 연구에서는 여러 종류의 기기를 이용하여 영일만에서의 입사파와 변형된 파를 현장 관측하고, Chae와 Jeong(1992)의 타원형 모형을 이용하여 수중 천퇴 배후에서 불규칙파 변형에 대한 수치모형 실험을 실시하였다. 이들 2종류의 비교 결과가 잘 일치함으로써, 불규칙파 수치모형의 현장 적용성을 입증하였다.