원해 지진해일을 수치모의하기 위해서 엇갈림 격자계를 이용하여 유한차분 기법인 leap-frog 방법으로 차분한 선형천수 방정식을 사용하였다. 지진해일파가 먼 거리를 이동하는 경우에는 분산효과가 중요한 역할을 하기 때문에 수치모의시 반드시 고려해야한다. Cho et al.(2007)은 차분과정에서 발생하는 수치분산을 이용하여 분산효과를 고려하는 실용적인 분산보정기법을 개발하였다. 개발된 분산보정기법은 일정 수심에서 해석해와 비교함으로서 검증되었다. 본 연구에서는 2011년 3월에 발생한 동일본 지진해일을 수치모의하여 DART buoy에서 관측한 값과 비교하였다. 분산보정기법을 적용하여 선형 천수방정식을 계산한 결과값이 상대적으로 분산을 고려하지 않은 선형 천수방정식을 계산한 결과값보다 전파 파형이 잘 표현되었고, DART buoy의 관측값과 비교했을 때는 첫 파의 도달시간 및 파고가 정확하게 계산되는 것을 알 수 있었다.

유류유출사고는 치명적인 해양 생태계파괴를 가져올 뿐만 아니라, 막대한 방제 및 피해보상비용이 발생하므로 일종의 재난으로 받아들여지고 있으며, 초기 방제대책으로써 유출유의 확산범위를 정확히 예측하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 허베이 스피리트호 유출사고에 대하여 외력요소를 고려하여 유출유 확산모형을 구축한 후, 확산분포에 대한 수치계산을 수행하여 만리포 및 신두리 일대 해안에 유류가 유입되었던 유출사고 13시간 후인 2007년 12월 7일 오후 8시와 인공위성 사진이 존재하는 2007년 12월 11일 오전 11시의 확산분포를 관측상황과 비교하여 검증하였다.

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 운동량 원천항을 이용한 내부조파기법을 2차 정확도의 VOF 기법을 사용한 Navier-Stokes 방정식 모형에 적용하였다. 수치모형에 내부조파기법을 적용하여 다양한 주기를 가지는 정현파를 조파하였으며, 수치모형실험 결과와 정확해를 비교하여 검증하였다.

지진해일은 규모가 큰 해양재난으로 지금까지 세계적으로 많은 피해를 주었다. 지진해일은 주기적으로 일어나지 않고, 발생시간에 대한 정확한 예측이 불가능하기 때문에 연구하는데 여러가지 어려움이 있으므로 지진해일의 피해 경감 및 재해대책을 수립할 때는 수치모의실험 결과를 이용한다. 그래서 이렇게 활용성이 높은 지진해일 수치모의 결과가 실제 발생한 지진해일과 비교하여 얼마만큼의 정확성을 같는지 알아보기 위해서 본 연구를 수행하였다. 지진해일은 원해에서 먼 거리를 전파하는 경우, 분산효과의 영향이 상대적으로 중요한 역할을 하기 때문에 수치해석 시 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 이용하는 것이 바람직하다. 그러나 선형 Boussinesq 방정식에서 분산항은 미분의 차수가 높아서 차분하는데 상당한 어려움이 있으므로 본 연구에서는 Cho et al.(2007)에 의해 제안된 분산항을 제외한 선형 천수방정식을 이용하면서, 차분하는 과정에 나타나는 수치분산이 선형 Boussinesq 방정식의 분산항을 대체할 수 있도록 조정하는 기법을 적용하였다. 이를 이용해서 실제 2011 동일본 대지진으로 발생한 지진해일의 초기파형을 재현하여 수치모의실험 결과와 관측값을 비교하였다.