최근 지진해일에 의한 막대한 인명 및 재산피해로 인해 지진해일 위험을 경감시키기 위한 연구가 증가하고 있다. 하지만 지진해일에 관한 기존의 연구는 주로 수치모형실험을 통해 처오름 높이를 예측하는 것에 초점이 맞추어졌다. 본 연구에서는 확률론적 개념을 도입함으로써 급작스런 지진해일에 의한 위험지역을 예측하였다. 위험지역 예측을 위해 먼저 범람데이터의 확률분포형이 결정되고, 이후 누적분포함수를 이용하여 기준높이를 초과하는 범람이 발생할 확률이 산출되었다. 앞서 언급한 기준높이를 초과하는 범람 발생 확률은 14가지 지진해일의 경우에 대해 계산되었다. 최종적으로 지진해일 위험지역은 가능최대범람확률(Probable Maximum Flooding Probability) 개념을 도입하여 예측되었다.

본 연구에서는 수치실험을 통하여 규칙파의 주기와 파고를 변화시키면서 수리적 특성을 분석하였다. 수치해석에 사용한 모형의 지배방정식으로는 Navier-Stokes 방정식을 사용하였다. 또한, 자유수면의 변위를 정확하게 해석하기 위하여 VOF기법을 적용하였다. 수치모형실험을 통하여 수중방파제의 기울기 입사파의 주기와 파고 그리고 수중방파제의 유공율을 변화시키면서 월파유량 및 수리적 특성을 연구하였다. 연구결과 불투수성 수중방파제보다 투수성 수중방파제에서 월파유량을 더욱 저감시킴을 알 수 있었으며, 주기가 크고 파고가 클수록 월파유량이 증가함을 알 수 있었다.

과거 1983년에 발생한 동해 중부 지진해일과 1993년 북해도 남서외해 지진해일에 의해 삼척항 지역에 피해가 발생하였다. 1983년에 지진해일이 내습했을 당시 인명피해 및 재산피해가 발생하였다. 이에 본 연구에서는 지진해일로 인한 삼척항의 자연재해가 재발하지 않도록 범람방지시설 설치를 통한 방재 효율에 대해 알아보고자 한다. 과거에 발생한 2개의 지진해일 및 가상지진해일 2개의 경우로 범람방지시설의 설치 전과 후를 각각 수치모의 하여 범람지역의 변화를 관찰하였다.

해안 근처에서의 파의 변형은 매우 복잡하다. 그러므로 해안 근처에서의 파의 거동은 매우 정밀하게 분석하고 예측해야 한다. 또한, 해안구조물 건설시 파고가 제방 중량, 형상 등을 결정하는데 직접적인 영향을 미치기 때문에 구조물 근처의 변형된 파의 분석은 경제적이고 안전한 해안구조물의 건설과 밀접한 관련이 있다. 그러므로 더욱더 정확한 분석을 위해, 3차원 수치모형은 현재 널리 사용되고 있는 2차원 수치모형 대신 파의 변형을 분석하는데 사용되어야만 한다. 3차원 수치모형의 정확성을 파악하기 위해, 이번 연구에서는 고립파 처오름높이에 관련된 실험을 수치모형에 적용하였다. 본 수치모형은 Navier-Stokes 방정식에서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 Space-filtered averaged Navier-Stokes 방정식의 해를 구한다. 본 연구에서 사용되는 LES 기법은 Smagorinsky SGS model을 이용하여 난류 해석을 한다. 그리고 Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식을 해석함으로서 압력장을 계산하였다. 또한 변형된 자유수면의 추적을 위하여 2차 정확도 VOF 기법을 사용하였다. 위의 기법들을 사용하는 모델은 가파른 경사에서의 처오름 해석에 적용하였고, 수리실험결과와 비교 및 분석하였다.

본 연구에서는 기존에 많이 사용되고 있는 정수압 가정을 하지 않고 수압의 변화를 고려할 수 있는 동수압이 고려된 수치모형을 제시하였다. 제시한 모형은 크게 2단계로 구성되어있다. 이는 x-, y- 그리고 z- 방향의 유속성분, 자유수면변위와 동수압을 해석하기 위한 것으로 첫 번째 단계에서는 이전단계에서 구한 동수압과 자유수면변위를 이용하여 운동량방정식을 해석하고, 두 번째 단계에서는 최종적인 유속장과 자유수변변위를 계산한다. 본 연구에서 개발한 수치 모형을 이용하여 원형섬 주변에서의 처오름 해석을 실시하였다. 수치모의 결과는 미국 육군 공병단 해안공학연구소(CERC)의 수리실험 결과와 비교하였다. 수치모의 결과는 실험결과와 잘 일치하였다. 이는 본 연구에서 제시한 수치모형의 이동경계(wet-dry) 문제에 대한 적용성을 알아보기 위한 연구로써, 추후 범람해석등에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

지진해일은 대표적인 자연재해 중 하나로 빠른 속도로 해안에 전파되어 심각한 인명 및 재산 피해를 초래한다. 또한, 지진해일은 큰 에너지를 가지고 있어 유사와 각종 부유물 등 많은 물질을 이동시켜 해안 지형 변형, 구조물 피해 등을 발생시킨다. 따라서 지진해일에 의해 발생되는 유사이송을 예측하는 것은 범람으로 인한 피해지역 예측과 더불어 매우 중요하다. 본 연구에서는 지진해일에 의한 유사이송으로 해저지형이 변화하는 것을 예측하기 위해 수치모의실험을 수행하였다. 본 연구에서 사용한 유사이송모델은 유사가 발생하는 영역을 소류사에 의해 구성되는 소류층과 부유사의 거동이 주가 되는 부유층으로 분리하여 고려하는 방법으로 유도되었다. 해안으로부터 먼 거리에서 발생하여 전파해오는 지진해일을 수치모의할 경우에는 분산효과를 고려하는 것이 중요하기 때문에 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하여 차분하였을 때 발생하는 수치분산항을 통해 보정하였고, 근해의 경우 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 지진해일 전파와 유사이송을 결합해 울진 원자력발전소에 대하여 1983년 동해 중부 지진해일에 의한 유사이송 수치모의를 수행하였다.

2011년 동일본 지진해일은 엄청난 피해 상황을 눈으로 확인할 수 있었다. 이에 국내에서도 지진해일 방재를 위하여 많은 연구가 수행되고 있으며 동해안 주요 항구에 대한 침수피해방지시설 설치계획도 진행 중이다. 국내에서 지진해일 피해가 예상되는 동해안에서 큰 인명 피해가 예상되는 곳은 많은 사람들이 모여 있는 항구이다. 그래서 항구에서의 인명피해를 막을 방재대책이 무엇보다 필요하다. 대체로 항구가 하천의 하류에 위치하고 있다는 점을 주목할 필요가 있다. 하천은 수리학적으로 수로로써 물을 통행하게 하는 역할을 수행하게 된다. 그렇기 때문에 지진해일이 왔을 경우에 해일로 인한 해수를 일부 받아들임으로써 항구에서의 범람을 줄이는 효과가 있는지를 알아보기 위하여 본 연구를 수행하였다. 지진해일의 범람정도를 확인하기 위하여 수치모의실험을 수행하였다. 수치모의에 사용한 지진해일 발생원은 일본 서쪽 근해에서 발생하여 과거 동해안에 직접적인 피해를 주었던 역사지진을 이용하였으며 원해지진해일에 대한 분산효과를 고려하였다.

본 연구에서는 지금까지 연구된 수심에 따른 한계위험유속 산정 식을 근거로 이를 지진해일 범람 가능 지역의 위험도를 산출하였다. 한계 위험유속 산정 식은 아동과 어른의 경우에 각기 적용되었으며 각 지점 별로 유속 및 침수심의 변화 양상과 함께 위험도의 변이 양상을 확인하고 방재대책에 적용가능성을 확인하였다. 대상 지역은 강원도 삼척시 임원항으로 지정하였고 지진해일 수치모델은 지진해일의 전파에 대해서 2차원 선형 천수방정식, 범람에 대해서는 2차원 비선형 천수방정식이 적용되었다.

본 연구에서는 외부흐름이 존재하는 함몰 지형을 통과한 파랑의 반사율을 고유함수전개법을 이용하여 해석하였다. 수심이 급격하게 변하는 지점과 외부흐름이 변하는 부분을 작은 구간으로 나누었으며, 정확한 반사율 계산에 필요한 구간의 수와 소멸파 성분의 개수를 검토하였다. 그리고 외부흐름과 함몰지형의 변화에 따른 반사율의 특징을 서술하였다.

2006~2007년까지 2개년에 걸쳐 전국 8개도 27개 지역 28개 시험구에서 재배한 시료를 바탕으로 등숙기 온도가 벼의 등숙형질에 미치는 영향을 분석하고 식미치 향상에 적합한 등숙온도를 추적한 결과는 다음과 같다. 1. 출수기~출수 후 30일까지의 평균기온이 출수 후 40일까지의 평균기온 보다 벼의 등숙정도를 나타내는 현미 천립중과 식미치 변이를 더 잘 설명할 수 있었다. 2. 시험에 사용된 중만생종 벼 품종들은 출수기~출수 후 30일까지의 평균기온이 21℃ 이하일 경우에는 저온으로 등숙이 불량하였고 22℃ 전후에서 현미천립중이 최고를 나타내었으며 그 이상의 온도에서는 온도가 올라갈수록 현미천립중이 감소하였다. 3. 현미천립중이 최대가 되는 출수기~출수 후 30일까지 평균기온은 22.2℃ , 식미치가 가장 높았던 평균기온도 22.2℃ 로 같은 경향을 나타내었다. 4. 출수기~출수 후 30일까지 평균기온이 증가할수록 현미단백질 함량은 증가하였고 현미천립중이 증가할수록 현미단백질 함량은 감소하였으며, 현미천립중이 증가하면 식미치가 증가하였고 현미단백질이 증가하면 식미치가 감소하였다. 5. 식미치가 최고를 나타내는 출수기~출수 후 30일까지의 평균기온은 남평벼에서 22.1℃ , 일품벼와 주남벼에서는 22.5℃ 였지만 동진1호는 23.1℃ 로 다소 높았다. 6. 출수기~출수 후 30일까지 평균기온이 21℃ 이상인 경우 온도가 높아질수록 현미단백질 함량은 유의하게 증가하였고, 현미천립중과 현미단백질 함량과의 관계는 부의 유의성을 나타내었다. 7. 식미치는 현미천립중과 정의 유의성을 보였고 현미단백질 함량과는 부의 유의성을 나타내었다.

Abrupt and gradual levee breach analyses on the flat domain were implemented by laboratory experiments and numerical simulations. To avoid the reflective wave from the side wall the experiment was performed in a large domain surrounded by waterway. A nume

연구대상 부두는 한국에서 두 번째로 큰 도시인 부산에 위치하고 있으며 해양경찰에 소속된 해경함정을 위해 건설된 부두이다. 그러나 이 부두는 운영을 시작한 이후 낮은 항만가동률로 문제가 있어왔다. 특히, 항내의 높은 파고에 의한 대형선박들의 피해가 자주 일어났다. 따라서 본 연구에서는 해경부두의 효과적이고 경제적인 보강 방법을 제안하였다. 주어진 바람데이터와 그때의 파랑 자료를 조사하였고, 모든 데이터를 종합적으로 비교 분석하여 선박의 피항 원인을 분석하였다. 또한, 이를 바탕으로 수치모형실험을 수행하여 평면배치계획을 수립하였다.

테트라포드(Tetrapod)는 입사파의 에너지를 소멸시키는 역할을 수행하는 콘크리트 불록으로 해안 구조물에 폭넓게 사용된다.본 연구에서는 건설 현장에서 테트라포드 제작하여 효율성을 높이는 기술을 제안하였다. 스틸로 만들어진 4개의 거푸집을 등분배하여, 여러 번 걸쳐 설치되고 해체 되어져야 한다. 비록 제안된 기술은 현존하는 기술과 유사한 4개의 파트로 구성된 거푸집을 사용하더라도 기존의 제작 방법과 다른 3개의 작은 분절이 모여 1개의 큰 상부 거푸집이 되며 바닥이 큰 거푸집이 이용된다. 새롭게 제안된 기술은 기존 기술과 비교하여 더 작은 노력과 시간을 들여 테트라포드를 생산할 수 있다.

항만개발은 선박통항의 안전을 고려하여 계획되어야 한다. 따라서 해상교통 안전진단은 항만 개발계획 후 위험요소와 안전대책을 알아내기 위해 수행된다. 해상교통 안전진단의 선박조종 시뮬레이션은 실제 상황을 가상의 공간에서 재현하는 것이다. 재현을 위해 중요한 요소는 바람, 조류, 수심, 파랑, 안개와 같은 자연조건과 통항형태, 통항규제, 예선운용, 대상선박의 조종성능과 하중상태와 같은 통항조건으로 분류될 수 있다. 특히 통항조건의 통항형태에는 Target Ship방법과 Own Ship방법이 있으며 선박통항의 장애요인 파악과 안전대책 수립에 가장 중요한 요소이다. Target Ship방법과 Own Ship방법으로 각각 시뮬레이션을 수행한 결과 근접도, 제어도, 운항자의 평가에서 많은 차이가 있음을 확인하였다. 따라서 항만개발은 선박통항의 안전을 위해 Own Ship방법에 의한 선박조종 시뮬레이션의 결과가 고려되어야 한다.

울산신항의 평면배치계획은 1995년 4월 전국항만기본계획고시 당시에 반영되어졌으며, 1997년 5월 신항만 예정지역지정 및 신항만건설기본계획이 수립되었고, 1999년 3월 울산신항 건설 기본계획 및 예정지역이 고시되었다. 기본계획 수립후 IMF등 국내여건변화로 인하여 울산신항 개발이 지연되었으나, 2004년 남방파제 건설을 시작으로 현재 남항지역 안벽 9선석 개발이 진행중에 있으며, 북항지역은 북방파제 1, 2공구가 착공하였고 3공구는 2011년 착공예정에 있다. 당초 울산신항의 평면배치계획시 적용된 심해파랑은 1988년 보고된 “해역별 심해파 추정(수산청)”자료이며, 주 파향은 S계열이고 6.4m~7.9m 정도의 파고분포를 적용하여 계획되었다. 2005년 12월 “전해역 심해설계파 추정보고서”에 의해 심해파가 재추정 되면서 울산신항의 주 파향이 SE~E계열의 다방향으로 바뀌었으며, 파고 또한 3.0m이상 상향되어 기존에 수립되었던 평면배치로는 항내정온도 확보가 불가능하게 되었다. 현재 울산신항은 북방파제 1,2공구가 시공중으로 방파제의 평면배치계획 변경이 불가능하였고, 항내정온도 확보를 위하여 울산신항의 평면배치계획이 변경되었다. 이에 수리모형실험을 통해 심해설계파 상향에 따른 울산신항의 평면배치계획을 검토하였다.

국내 시설물의 성능저하로 인하여 보수·보강에 투입되는 비용이 매년 증가하고 있으며, 이와 같이 성능저하가 발생된 구조물을 보강하여 공용 사용기간을 연장하거나, 저등급 구조물의 성능을 향상시켜 높은 등급의 구조물로 활용하면 기존 구조물을 교체 또는 개축하는 비용에 비하여 직접경비의 경우 약 80%정도의 비용을 절약할 수 있으며 이러한 직접비용의 절감 이외에도 사회간접적인 비용의 절감분은 수배에 이르게 된다. 본 연구에서는 시설물의 노후화에 따라 보수·보강방안 결정시 가장 중요한 발생된 손상의 종류와 더불어 노출환경, 시간에 따른 진행성 여부를 현장조사를 통하여 분석하였으며 이를 위하여 노후 잔교식 안벽 시설물인 광양항 제품부두 30,000DWT×3선석(L＝720m), 여수항 낙포부두 50,000DWT×2선석(L＝510m)에 대하여 정밀점검과 정밀안전진단을 실시한 결과를 가지고 발생된 손상을 형태별, 등급별 등 결정에 대하여 연구하고자 한다.

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.

본 연구에서는 동수압 모형을 이용하여 트렌치 수로에서 발생하는 흐름해석을 실시하였다. 기존의 정수압 모형은 수식이 간단하고 수치기법의 적용이 상대적으로 쉬운 반면 수심이 파의 길이에 비해 상대적으로 작은 경우에만 적용이 가능하므로 수심이 커지게되면 비 물리적인 결과를 계산하게 된다. 따라서 흐름방향으로 밀도차가 큰 경우나 수중구조물로 인하여 바닥경사가 변하는 경우에는 동수압이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 압력항을 정수압과 동수압으로 분리하고 일반 좌표계를 사용함으로써 자유수면이 매시간단계마다 변화하는 계산격자를 구성해야하는 문제점을 보완할 수 있었다. 자유수면과 동수압을 고려하기 위해서 계산단계를 3단계(정수압 계산단계, 동수압 보정단계, 자유수면 보정단계)로 나누어 해석하였고 트렌치 수로에서의 수리실험 결과 (van Rijn, 1982)와 비교를 통해 수치모형을 검증하였다.

현재 대부분의 하천관리는 일차원 분석이 주로 행해지고 있다. 하지만 유량이나 유속이 커지는 홍수시에는 하상 및 만곡부에 큰 변화가 발생하기 때문에 일차원 분석으로는 한계점이 따르며 결과적으로 오차를 야기시킨다. 본 연구에서는 2차원 유한요소모형인 RMA-2 모형을 한강의 주요 만곡부인 이촌-반포 구간에 적용시켜 편수위 값을 구하고, 이를 기존에 나와있는 편수위 산정공식의 결과값과 비교를 했다. 그 결과, 유량이 클수록 RMA-2 모형과 편수위 산정공식의 결과값의 차이가 커지는 것을 볼 수 있었다.

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.