• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.468-468
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• 2016

3차원 동수역학 모델을 이용하여 연안 순환에서 발생하는 이안류의 연직 분포를 조사하였다. 이안류 흐름은 변수심 위에서 발생하는 파의 쇄파와 모멘텀 전달에 의해 발생하는 외해방향의 흐름을 의미하는 것으로 해안의 보전, 유지 및 개발 측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 지난 수십년동안 이안류와 관련된 현상을 해석하기 위해 많은 연구들이 수행되어 왔다. 하지만 대부분의 연구들은 수심적분된 2차원 모델을 사용하거나 위상 평균된 3차원 모델을 사용하여 이안류 흐름이 발생할 시 유속의 3차원 분포나 각 종 물리량의 시간적인 변화 등을 모의하기 어려웠다. 본 연구에서는 3차원 동수역학 모델 NHWAVE (Non-Hydrostatic WAVE model)을 이용하여 이안류의 연직분포를 조사하였다. 이안류를 발생시키기 위하여 이상적인 이안류 지형을 만들었으며 여러 지점에서 연직분포를 측정하여 수심적분된 Boussinesq 모델과 비교하여 특성을 파악하였다. 수치모의 수행결과, 두 모델 모두 이안류 현상을 잘 재현하였으나 Boussinesq 모델은 수평유속의 연직방향 변화를 잘 재현하지는 못하였다. 또한, 파고가 상대적으로 큰 경우에는 3차원 모델에서는 작은 순환류가 외해 영역에서 발생하였으나 Boussinesq 모델에서는 관측하지 못하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.142-149
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• 2019

본 연구에서는 인천광역시 중구 을왕동 충의휴양소 전면 해역에서의 과거 침식이력 및 현황을 세밀히 조사하고 해안선 침식원인을 찾기 위해 파랑 및 해빈류 등을 조사하여 분석 하였다. 관측결과 유의파고($H_{1/3}$)는 0.07~1.57 m의 범위로 나타났고, 평균값은 0.21 m로 나타났다. 또한 최대파고($H_{max}$)는 0.02-4.76m 범위로 나타났고, 평균값은 0.27 m로 나타났다. 파랑변형 수치모형실험을 통해 법선파고 및 주기를 산정하였고, 50년 빈도 설계파고는 0.82 m~3.75 m의 범위를 나타내었다. 해빈류 실험 결과 이안제 및 도류제 설치 이후 충의 휴양소 해안 부근의 해빈류가 감소하는 경향을 나타냈다. 반면, 마루높이를 5 m까지 높였을 경우에는 큰 변화가 없었지만 8m로 높이면 낮아진 수심의 영향으로 강한 해빈류가 수중방파제 주변에 발생하였다. 또한, 충의휴양소의 주된 침식원인은 외해로부터 입사하는 파랑특성이 백사장 전면에 집중적으로 내습하기 때문이다. 백사장 전면으로 집중되는 파의 변형으로 백사장과 평행하게 흐르는 연안류와 횡단방향으로의 이안류를 추가적으로 유발시킴으로써 연안표사가 전면외해로 이동/유출하기 때문으로 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 백사장 원상복구 및 효율적인 침식방지시설 선정의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제6권1호
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• pp.23-60
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• 2016

The major objective of this study was to develop further understanding of 3D nearshore hydrodynamics under a variety of wave and tidal forcing conditions. The main tool used was a comprehensive 3D numerical model - combining the flow module of Delft3D with the WAVE solver of XBeach - of nearshore hydro- and morphodynamics that can simulate flow, sediment transport, and morphological evolution. Surf-swash zone hydrodynamics were modeled using the 3D Navier-Stokes equations, combined with various turbulence models (${\kappa}-{\varepsilon}$, ${\kappa}-L$, ATM and H-LES). Sediment transport and resulting foreshore profile changes were approximated using different sediment transport relations that consider both bed- and suspended-load transport of non-cohesive sediments. The numerical set-up was tested against field data, with good agreement found. Different numerical experiments under a range of bed characteristics and incident wave and tidal conditions were run to test the model's capability to reproduce 3D flow, wave propagation, sediment transport and morphodynamics in the nearshore at the field scale. The results were interpreted according to existing understanding of surf and swash zone processes. Our numerical experiments confirm that the angle between the crest line of the approaching wave and the shoreline defines the direction and strength of the longshore current, while the longshore current velocity varies across the nearshore zone. The model simulates the undertow, hydraulic cell and rip-current patterns generated by radiation stresses and longshore variability in wave heights. Numerical results show that a non-uniform seabed is crucial for generation of rip currents in the nearshore (when bed slope is uniform, rips are not generated). Increasing the wave height increases the peaks of eddy viscosity and TKE (turbulent kinetic energy), while increasing the tidal amplitude reduces these peaks. Wave and tide interaction has most striking effects on the foreshore profile with the formation of the intertidal bar. High values of eddy viscosity, TKE and wave set-up are spread offshore for coarser grain sizes. Beach profile steepness modifies the nearshore circulation pattern, significantly enhancing the vertical component of the flow. The local recirculation within the longshore current in the inshore region causes a transient offshore shift and strengthening of the longshore current. Overall, the analysis shows that, with reasonable hypotheses, it is possible to simulate the nearshore hydrodynamics subjected to oceanic forcing, consistent with existing understanding of this area. Part II of this work presents 3D nearshore morphodynamics induced by the tides and waves.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.177-188
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• 1991

해빈변형(海濱變形)은 주로 파랑(波浪)과 흐름의 작용을 받아 표사이동(漂砂移動)에 의하여 생긴다. 본 연구(硏究)는 표사이동이 주로 발생되는 천수역(淺水域)에서 해빈변형을 예측(豫測)할 수 있는 3차원(次元) 해빈변형(海濱變形) 수식모형(數式模型)을 개발(開發)하였다. 파랑변형(波浪變形)은 흐름과 파랑이 공존(共存)하는 경우의 모형을 개발하였고 흐름조건은 이안류(離岸流)가 존재하는 경우를 상정(想定)하였으며, 표사량(漂砂量) 산정식(算定式)은 Flux모형(模型)을 사용하였다. 본(本) 연구(硏究)의 모형을 일정(一定) 구배를 가진 해빈(海濱)에 적용해 본 바, Watanabe의 수치해석 결과와 정성적(定性的)으로 유사한 결과를 얻었으며, 해안구조물(海岸構造物)이 있는 경우에 해빈류(海濱流)의 계산이 가능한 해역(海域)에서는 본(本) 모형(模型)의 적용이 가능할 것으로 판단된다. 매개변수(媒介變數)들이 해빈변형에 미치는 영향은 입사파고(入射波高)가 클 때, 흐름이 강할 때, 저질입경(低質粒徑)이 작을 때, 해저(海低) 구배가 클 때 큰 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.611-620
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• 2008

해안침식의 과정은 여러가지 원인이 복합적으로 작용하여 발생되는 경우가 많다. 일반적으로 해안침식은 표사이동의 평형파괴, 호안의 건설 및 이안류 발생 등과 같은 다양한 원인으로부터 야기된다. 따라서, 이러한 해안침식현상을 제어하기 위해서는 해안침식을 야기시키는 주된 원인을 정확히 파악하는 것이 가장 우선시 되어야 하고, 그 주원인에 대한 대책을 수립해야만 한다. 본 연구에서는 파랑이 탁월한 동해안의 전촌-나정해안을 대상으로 표사이동에 따른 침식현상을 검토하고 침식의 주원인을 도출하고자 하였다. 원인분석방법으로는 현장관측자료, 항공사진분석 및 수치모형실험을 이용하였다. 그 결과 대상해역에 있어서 해안침식의 주원인은 전촌, 나정항의 건설 및 호안건설에 의한 것임을 확인할 수 있었다.

• Ocean and Polar Research
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• 제31권4호
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• pp.415-422
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• 2009

The wave observation system in Korea has been established with an emphasis on pointmeasurement based on in situ instrumentations. However, the system cannot fully investigate the coastal wave-related problems that are significantly localized and intensified with three-dimensional regional geometries. Observation technique that can cover local processes with large time and spatial variation needs to be established. Video imaging techniques that can provide continuous monitoring of coastal waves and related phenomena with high spatial and temporal resolutions at minimum cost of instrumentation risks are reviewed together with present status of implementation in Korea. Practical applications of the video imaging techniques are suggested to tackle with various coastal issues of public concern in Korea including, real-time monitoring of wave runup and overtopping of swells on the east coast of Korea, longshore and rip currents, morphological and bathymetric changes, storm surge and tsunami inundation, and abnormal extreme waves in the west coast of Korea, etc.

• 대한원격탐사학회지
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• 제27권4호
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• pp.403-410
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• 2011

연안 환경에 대한 효과적인 관측을 위해서는 높은 주기 및 공간 해상도의 지속적인 관측이 필요하다. 지상에 설치한 기기로부터 이루어지는 원격 관측은 소수의 현장 기기 개수로는 관측할 수 없는 넓은 범위의 해역을 통시에 관측할 수 있고 또한 높은 빈도의 지속적인 관측이 가능하다. 본 연구에서는 연안 환경에 대한 대표적인 지상 원격 관측 기기인 마린 레이다와 카메라 시스템의 활용에 대하여 고찰해본다. 마린 레이다는 시간적으로 연속된 레이다 영상으로부터 파수 스펙트럼을 계산하고 이를 통합 적분하고 조정 전달함수를 적용하여 시간에 따른 주파수 스펙트럼을 산출할 수 있다. 또한 시간에 따른 파랑 레이다 영상을 평균함으로서 쇄파대와 이안류 그리고 연안사주의 위치 등에 대한 분석도 기능하다. 카메라 시스템은 해안선의 변화뿐만 아니라 오염 등으로 인하여 해안에서 발생하는 거품 발생량의 변화에 대한 분석을 할 수 있다. 빗각 촬영된 거품 영상을 기하 보정 후 거품부분을 따로 추출함으로서 거품량에 대한 정량적인 분석이 가능하다. 위의 두 기기는 각기 그 특성이 다른 센서로서 이를 동시에 활용하면 연안환경 관측에 있어 시너지 효과를 얻을 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권6호
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• pp.663-671
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• 2013

해운대 해수욕장은 육지로부터 유입되는 모래 공급원의 감소와 고파랑 및 반사파 등의 영향으로 백사장의 폭이 매년 감소하는 것으로 나타났다. 표사이동에 따른 해빈변형 문제를 해결하기 위해서는 해빈류의 특성을 예측할 필요가 있다. 본 연구에서는 해운대 해수욕장에 대한 장기적이고 종합적인 관측자료를 바탕으로, 계절별 대표파랑과 이상파에 대한 해빈류 및 표사이동 수치실험을 실시하였다. 여름에는 평상파 및 S계열 파랑에 의해서 해빈류는 연안을 따라 동쪽으로 흘러 미포측에서 퇴적되는 양상을 보이고, 겨울에는 평상파 및 E 계열의 파랑에 의해 해빈류는 서향하여 동백섬 인근에서 퇴적양상을 보이고 있다. 50년빈도 고파랑 내습시 SSW 파랑은 해운대 중앙에서 이안류가 발생하고, ESE 파랑은 미포측에서 연안을 따라 서측으로 흐름을 발생시키는 것으로 나타났다.