본 연구에서는 칠발도, 거문도, 동해에서 20년 이상 관측된 파랑자료를 16 방위별 극치확률분석을 통해 재현빈도별 심해설 계파를 산정하였고, 이 값을 방향을 고려하지 않은 전방향파의 심해설계파와 비교하였다. Weibull 분포함수를 확률분포함수로 사용하였 으며, 최소자승법을 사용해서 매개변수를 결정하였다. 추정된 분포함수는 Kolmogorov-Smirnov 방법을 사용하여 적합도를 검증하였다. 그 결과 방향별로 구한 심해설계파가 전방향파의 심해설계파보다 모든 방향에서 상대적으로 작은 것으로 나타났다. 파향별로 구한 50년 빈도 설계파고는 칠발도, 거문도, 동해에서 각각 7.46 m(NNE), 12.05 m(S), 9.69 m(SSW)가 최대값이지만, 전방향파로 구한 설계파고는 각각 7.91 m, 13.82 m, 10.38 m이었다. 이는 현재 해양 및 연안 구조물 설계에 사용하고 있는 16 방위별 심해설계파고가 과소산정되었을 가능 성이 있음을 보여준다.

본 연구에서는 강한 한파가 발생했던 2018년과 온난 한파가 발생했던 2019년의 기온에 따른 수온의 반응 및 지연시간과 북풍계 열 바람 빈도와의 상관관계를 분석하였다. 사용된 시간 자료는 국립수산과학원에서 제공하는 7개 지점 해역별 수온자료와 수온관측소 인 근 7개 지점 AWS 기온자료를 이용하였다. 관측되지 못한 자료는 내삽법으로 근사값을 계산하였고, FIR Filter를 이용하여 자료의 주기성을 파악하였다. 그 결과, 강한 한파가 발생했던 2018년은 북풍계열 바람을 통해 차가운 공기가 남하하면서 기온을 하강시켜 전 해역에 저수온을 유발한 반면 온난 한파가 발생했던 2019년은 평년 수준의 기온으로 하강하였지만 수온은 크게 변화하지 않았다. 강한 한파가 발생했 던 2018년 기온 하강에 따른 수온의 지연시간은 평균 14시간으로 0.7 이상의 높은 상관성을 나타냈고 온난 한파가 발생했던 2019년은 평균 지연시간이 20시간으로 0.44-0.67 사이의 상관성을 보였다. 본 연구를 통해 해역별로 기온 하강에 따른 표층수온의 반응을 해석하였고 지연시간을 파악함으로써 양식생물의 피해를 최소화하고 한파 피해의 신속한 대응에 기여할 수 것으로 기대한다.

급격한 기후 변화와 해양 온난화에 의해 지난 수십 년 동안 파고의 변동성이 증가하였다. 상위 1% (또는 5%) 파고와 같은 극한 파고는 국지적인 해역 뿐만 아니라 전 지구 대양에서도 평균 파고에 비해 현저하게 증가하였다. 1991년부터 인공위성 고도계를 활용하여 유의파고를 지속적으로 관측하고 있으며 통계적 기법을 기반으로 100년 빈도 유의파고를 추정하기에 비교적 충분한 자료가 축적되었다. 이어도 해양과학기지에서 유의파고 극값을 추정하기 위하여 2005년부터 2016년까지 위성 고도계 자료를 활용하였다. 대표적인 극값 분석 방법인 Initial distribution Method (IDM) 와 Peak over Threshold (PoT)를 위성 도고계 유의파고 관측 자료에 적용하고 이어도 해양과학기지에서 관측된 실측 자료와 비교하였다. 이어도 해양과학기 관측 자료에 IDM과 PoT 기법을 적용하여 추정된 100년 빈도 유의파고는 각각 8.17 m와 14.11 m이며, 인공위성 고도계 관측 자료를 활용하였을 때는 각각 9.21 m와 16.49 m이었다. 관측 최대값과의 비교 분석에서 IDM을 활용한 분석은 유의파고 극값을 과소추정 하는 경향을 보였다. 이는 IDM 보다 PoT 기법이 유 의파고의 극값을 적절하게 추정하고 있음을 의미한다. PoT 기법의 우수성은 높은 유의파고가 발생하는 태풍의 영향을 받는 이어도 해양과학기지 실측 자료를 활용한 결과에서도 증명되었다. 또한 PoT 기법으로 추정된 유의파고 극값의 안정성은 고도계 자료의 감소에 따라 저하될 수 있음을 확인하였다. 인공위성 고도계 자료를 활용하여 유의파고 극값 추정시 발생할 수 있는 한계점과 인공위성 자료를 검증할 수 있는 자료로써 이어도 해양과학기지 관측 자료의 중요성에 대하여 논의하였다.

본 연구에서는 2016년 8월 해역(서해, 남해, 동해)별로 기온에 따른 수온의 반응 및 지연시간을 연구하였다. 사용된 1시간 간 격의 자료는 국립수산과학원에서 제공하는 8개 지점 해역별 수온자료와 수온관측소 인근 8개 지점 기상청 AWS 기온자료를 이용하였 다. 내삽법을 이용하여 관측되지 못한 자료값을 계산하였고, FIR Filter를 이용하여 조류 및 일변화 영향을 제거하여 자료의 주기성을 파 악하였다. 남해 2 지점은 기온과 수온이 유사한 주기성을 가졌으며, 0.8의 높은 상관계수와 약 50시간의 지연시간을 나타냈다. 서해 4 지점은 얕은 수심과 조석차로 인해 기온변화에 따른 수온의 지연시간이 약 12시간으로 반응시간이 다른 해역에 비해 빨랐다. 동해는 해안지형에 따른 환경적 요인과 깊은 수심으로 인해 기온과 수온의 상관성을 보이지 않았다. 본 연구를 통해 AT-SST 간의 지연시간을 파악함으로써 양식생물의 피해를 최소화 하는데 기여할 것이고, 수산업에서의 폭염 피해에 대한 신속한 대응 체계가 마련될 것이라 기 대한다.

해양구조물에 유기되는 파랑력과 해양파에 의한 해양 구조물의 운동특성에 대한 연구는 선형이론에 근거한 통계적인 방법에 의해 꾸준히 진행되어왔다. 이러한 연구는 선형이론의 제한성으로 인해 파 스펙트럼의 극한에 해당하는 극한파에 대해서는 적용하기 어려운 점이 있다. 본 연구에서는 극한파에 의해 구조물에 작용하는 파랑하중을 추정하는 수치기법을 개발하였다. 수치기법으로는 변분법에 근거한 유한요소법을 사용하였다. 선형 파랑 집중법을 이용하여 수치적으로 극한파를 구현하였으며, 이를 이용하여 바닥면에 고정된 수직 실린더에 작용하는 파랑하중을 추정하였다. 또한 수직 실린더의 유탄성 응답을 고려하여 강체인 경우와 탄성체의 경우에서 극한파에 의한 파랑하중 변화를 고찰하였다.

본 연구근 신 등(2004)의 후속연구로서, 연근해의 상세 공간 분할의 계산에 적용하여 높은 정밀도의 파랑 추산이 가능한 수정 WAM cycle 4모형을 토대로 2003년 9월 한 달 동안의 파랑을 상세히 추산하고, 태풍 ‘매미’가 야기한 우리나라 남해안 일대의 극한파랑 특성을 분석한 것이다 계산된 파랑 제원은 이어도 해양종합기지에서 관측된 파랑 제원과의 비교를 통하여 모형의 정밀도를 확인하였고, 우리나라 남해안주요 4개 지점의 전면 해상에 대해서는 1시간 간격의 파랑 추산 결과의 분석을 통해 태풍 ‘매미’가 야기한 외해 극한파랑을 다음과 같이 추산하였다. 1) 제주도 서편 차귀도 전면 해상； 2003년 9월 12일 16시에 최대 유의파고 7.41m, 평균 주기 13.6s, 평균 파향 6.4˚, 2) 마산만 입구； 12일 21시에 최대 유의파고 12.50m, 평균 주기 13.65s, 평균 파향 1.2˚, 3) 부산 수영만 전면 해상； 12일 22시에 최대 유의파고 13.85m, 평균 주기 13.81s, 평균 파향 0.2˚, 4) 울산항 전면 해상； 12일 23시에 최대 유의파고 11.00m, 평균 주기 13.25s, 평균 파향 2.8˚.

WAM 모형은 대양의 파랑추산에 있어서 높은 정밀도를 가지고 있으면서도 타 모형에 비해 상대적으로 간결한 구조를 가지고 있어 국내외 많은 연구자들이 널리 활용하고 있으나, 모형의 특성상 심해ㆍ광역조건과 더불어 비교적 큰 격자에 적합하도록 설계되어 있고 파향의 격자 분할 방법으로 인해 경우에 따라서는 예기치 못하는 계산 결과를 산출하기도 한다. 본 연구에서는 WAM Cycle 4 모형을 대상으로 이 같은 문제점을 상세히 검토하고 관련 내용을 수정하여 천해ㆍ상세 해역에 대한 적용성을 확장하였으며, 수정된 WAM 모형은 이어도 해양과학기지에서 관측한 2003년 9월 한 달 동안의 정밀 파량관측 자료를 토대로 검정하여 그 타당성을 확인하였다.

Extreme environments and freak wave characteristics in the coastal waters of Korean Peninsula are analyzed using the observed wave data. Freak wave has been intensely emphasized as an important environmental force parameter in several recent research works. However, the mechanism and occurrence probability of freak wave are not clarified. The aims of this study are: to summarize the distribution of extreme environment for wind waves, and to find occurrence probability of freak wave in the coastal waters of Korean Peninsula. These extreme sea conditions are discussed by applying extreme value analysis method, and the statistic characteristics are summarized which can be used to the design and analysis of coastal structures. The mechanism and the occurrence probability of freak wave are also discussed in detail using wave parameters in considered with wave deformation in the coastal waters.