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.

현재 지진과 관련된 토목구조물의 내진설계 규정의 제정은 활발하게 이루어지고 있는 편이나, 연안구조물의 지진해일에 대비한 설계 규정은 아직 전무한 실정이다. 하지만 2011년 동일본 대지진을 통한 지진해일의 위험성이 크게 대두되고 있으며, 특히 우리나라 동해 연안지역은 일본 서해안에서 발생하는 지진해일에 의해 피해를 입을 수 있는 지역으로서 특히 이 지역의 연안구조물의 지진해일에 대한 대비가 필요하며 피해 발생 시의 피해 예측이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 2011년 동일본 대지진에서 지진해일에 의하여 발생한 피해사례 중 토목구조물의 피해사례에 관하여 중점적인 조사와 분석을 수행하였다.

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.

Recently, extreme tsunami waves generated by submarine earthquake have caused tremendous damages to the coastal cities and ports. Strong seiche oscillations and runups are observed in specific sea areas around the world. Although no frequent impacts to the coast of Korean peninsula, there exist some important events in the east of Korea in the past. This study focuses on two historical events and recalculate with different fault and rupture mechanism for prediction considering the recent trend of submarine earthquake. The present study of the 1983 Akita tsunamis demonstrates the multi-scale resonance along continental coasts. Together with the Nankai tsunami for inland sea, we have confirmed the inland sea resonance surrounded by islands in defining the impact along the coast. Coherence and wavelet analyses for deducing a predominant period and time frequency are useful in reasoning the inundation. The resonance modes, which are largely independent of the tsunami source, allow identification of at-risk communities and infrastructure for mitigation of tsunami hazards. Furthermore, understanding of the resonance and the predicted runups for the site of power plant and industrial complex in the east coast of Korea would allow better preparation for the future disasters.

In this study, a modified dispersion-correction scheme describing tsunami propagation on variable water depths is proposed by introducing additional terms to the previous numerical scheme. The governing equations used in previous tsunami propagation model

2011년 3월 11일 발생한 일본동북대지진에 의한 지진해일의 피해는 전 세계를 경악시킨 재난이었다. 우리나라도 예외는 아니어서 일본의 서쪽 해안에서 지진이 발생할 경우 우리나라 동해안에 지진해일 피해가 발생하고 있음에도 지진해일 대책 및 시스템이 미비하다는 지적을 받고있다. 이에 본 논문에서는 강원도 동해안의 삼척지역을 중심으로 지진해일 대피소 41개소를 조사하였다. 그리고 대피소 지정 및 운영에 관한사항과 향후발전방안에 대하여 검토시하였다.

이번 연구에서는 주문진항에서 가상의 지진해일 내습 시 발생하는 범람영역에 대해 인명피해를 발생시킬 수 있는 위험지역을 확률적으로 선정하였으며, 이는 재해정보도 제작에 있어 효율적으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 이를 위해 주문진항에서의 지진해일 수치모의를 수행하였으며, 얻어진 범람데이터를 이용하여 적합도 검정을 수행하였다. 적합도 검정에는 PPCC 기법을 활용하였고, 가정한 4가지 확률분포형(Normal, Log-Normal, Exponential, Gumbel 분포)에 적용하였다. 또한 범람 데이터를 활용하여 특정 높이 이상의 범람이 발생할 확률을 계산하였고, 이를 지도상에 도시하였다.

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.

해안으로부터 먼 거리에서 발생하여 전파해오는 지진해일을 수치모의할 경우, 분산효과를 고려하는 것이 중요하다. 따라서, 약분산이 고려되어있는 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하는 경우가 많다. 그러나 분산항은 고차 미분항으로 이루어져 있어 직접 풀기위해서는 많은 시간이 필요하고, 큰 컴퓨터 용량이 필요하다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 기존의 연구에서는 선형 천수방정식을 차분하였을 때 발생하는 수치분산항의 형태를 선형 Boussinesq 방정식의 물리적 분산항과 같은 형태로 만들어 수치모의를 수행하였다. 하지만 기존의 기법은 수심이 일정하다는 가정에서 유도된 지배방정식을 사용하였으며, 이는 수심변화가 존재하는 실제 지형에 적용할 경우 이에 따른 오차가 발생할 가능성이 있다. 본 연구에서는 수심변화를 고려한 지배방정식을 사용하여 기존의 수치기법을 수정하였다. 수정된 기법의 정확성 검토를 위하여 가상의 지진해일이 원형천퇴지형을 통과하는 문제에 적용하였으며, 검증된 Boussinesq 모델인 FUNWAVE를 이용한 수치모의 결과와 비교하였다.

지진해일 재해를 저감하는 가장 바람직하고 경제적인 방법은 예측하지 못하는 지진해일의 급습이 예상되는 해안을 따라 비상대처계획을 수립하는 것이다. 비상대처계획은 과거에 발생했던 지진해일과 사전에 기획된 시나리오에 근거하여 작성해야 한다. 본 연구에서는 비상대처계획의 일부분으로 임원항에 대하여 기획된 시나리오에 따라 대피 시뮬레이션을 제작하였다. 제작된 대피 시뮬레이션은 관련기관에서 지진해일 급습에 대비한 방재훈련에 이용될 수 있다.

최근 지구온난화의 영향으로 지구가 불안정기에 접어들어 지구적 규모의 재해가 자주 발생하고 있는 가운데, 어떻게 하면 이러한 재해를 예방하고, 피해를 최소화 할 것인지에 대해 고려해 봐야 할 시점이다. 특히 거대지진에 의한 쓰나미의 발생을 경고하고 있는 상황이기 때문에 쓰나미에 의한 계류선박의 영향을 고려하는 것은 대단히 중요한 일이다. 또한 항내 계류선박의 장주기 동요에 동반하는 선체동요로 인하여 하역중지나 계류시설의 손상에 관한 문제가 보고되었다. 이러한 장주기 동요의 주요 발생 원인이 항내 장기주파와 계류선박의 고유주기가 일치하는 공진현상에 의한 것으로, 수조실험을 통해 공진현상의 계류선박에의 동요영향을 파악하였다. 그리고 쓰나미의 내습으로 인한 항만내 계류중인 선박의 거동에 대한 수치 시뮬레이션을 행하여 공진주기파를 고려한 선박운동에의 영향 및 계류하중을 실험적으로 평가한다.

최근 거대 지진에 의한 쓰나미 발생 확률이 대단히 높다고 경고하고 있다 특히, 항만내의 선박 운용이라는 관점에서, 쓰나미에 의한 막대한 재산 및 인명 피해가 염려되기 때문에 쓰나미에 의한 계류 선박의 영향을 고려하는 것은 대단히 중요한 일이다. 쓰나미가 발생하면 항만 부근에서 입출항중의 선박은 표류를 시작하게 되며, 계류중인 선박도 계류색이 절단되어 표류에 이를 가능성이 높다. 또한, 좌초 및 안벽 충돌 등에 의한 엄청난 사고가 발생할 가능성이 존재한파. 한편, 쓰나미는 수분 정도의 성분파를 포함하고 있기 때문에 계류 선박의 장주기 운동과 공진할 가능성이 높으며, 쓰나미의 유속은 항내에서 발생하는 조류에 비해 대단히 크기 때문에 른 항력이 선박에 작용할 가능성이 있다. 본 연구에서는 대규모 쓰나미의 내습으로 인한 선박 운동의 관점에서 수치 시뮬레이션 과정을 검토하고, 선박 운동에의 영향 및 계류 하중을 수치실험으로 평가한다.

Planning for the construction of ports and harbors usually takes place without the consideration of tsunamis because of their rare occurrence, approximately once every 100 years. However, recent warnings indicate that massive earthquakes could occur in Japan within the next 30 years. Earthquakes may generate large-scale tsunamis. Therefore, any tsunamis in the vicinity of Japan would also be expected to affect eastern Korea. Therefore, with the looming concerns of tsunamis and earthquakes, immediate attention must be given to the planning of ports and harbors. The warnings deserve an immediate response. The threatened regions cover a very large territory, and the degree of severity of the tsunamis is forecasted to be varied. Therefore, any modeling of the potential scenarios will require a broad array of possibilities. The objective of this paper is to consider the potential damage from tsunamis to ports and moored ships in Japan and Korea. In addition, consideration will be given to how the construction plans of ports and harbors should be changed to cope with the threats from earthquakes and tsunamis.

본 연구에서는 근해 지진해일에 의한 원형섬 주변에서의 처오름높이를 산정하기 위하여 사면구조(quadtree) 격자기법을 이용한 수치모형을 개발하였다. 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였으며, 적합화된 계층적 사면구조 격자를 이용하여 leap-frog 기법으로 양해적으로 유한차분하였다. 원형섬 주위를 따라 적용된 사면구조 격자는 사각형 및 원형의 형상으로 세밀화 되었다. 계산된 수치해석결과를 검증하기 위해 수리실험결과와 비교하였으며, 본 연구의 결

우리나라 남해안 지역은 다도해 지역이므로 대규모 지진해일이 발생하였을 때 섬과 섬 사이의 상호간섭으로 인한 예기치 않은 지진해일 피해가 우려될 수도 있다. 본 연구에서는 두개의 원형 섬 사이의 처오름높이 변화를 입사파 폭과 두 섬 사이의 거리와 같은 매개변수를 이용하여 계산하였다. 두 개의 원형섬 주위에서 입사파 수평길이가 두 섬의 양끝 바깥쪽 해저지름 거리보다 클 경우 두 섬 안쪽 부분에서 처오름높이가 급격히 증가하였으며, 두섬 사이의 간격이 줄어들수

동해에서 발생한 1983년 지진해일의 동해안에서 처오름 과정을 수치해석하였다. 비선형 천수방정식에 근거한 유한차분 수치모형을 이용하였으며, 임원에서 최대 처오름높이를 예측하였다. 예측된 결과는 현장 관측자료와 비교적 잘 일치하였다. 지진해일 범람 위험을 강조하기 위해 처오름높이를 근거한 시험적인 최대범람도를 제작하였다.

본 연구에서는 지난 수십 년간 가장 파괴적인 지진해일로 기록된 1983년 동해에서 발생한 지진해일이 동해를 거쳐 우리나라 동해안으로 전파해오는 과정을 수치해석하였다. 천수방정식에 근거한 수치모형을 이용하였으며, 물리적 분산은 leap-frog 유한차분기법에 의해 발생하는 수치분산으로 어느 정도 대체하도록 하였다. 진원으로부터 지진해일 전파도와 파향선법에 의한 전파제적을 산정하였다.