인공위성 관측 유의파고는 기후변화에 대한 해양의 반응을 이해하는데 널리 활용되므로 장기간의 지속적인 검 증이 필요하다. 본 연구에서는 1992년부터 2016년까지 25년 동안 북태평양과 북대서양에서 9종의 인공위성 고도계 관 측 유의파고의 정확도를 평가하고 오차 특성을 분석하였다. 위성 고도계와 부이 관측 유의파고 자료를 비교 분석하기 위하여 137,929개의 위성-실측 유의파고 일치점 자료를 생성하였다. 북태평양과 북대서양에서 위성 고도계 유의파고는 0.03 m의 편차와 0 . 27m의 평균제곱근오차를 보여 비교적 높은 정확도로 관측되고 있음을 확인하였다. 그러나 위성 고 도계 유의파고는 지역적인 해역 특성에 따라 오차의 공간 분포 특성이 상이하였다. 실측 유의파고에 따른 오차, 위도별 오차의 계절분포 및 연안으로부터 거리에 따른 오차를 분석하여 오차 요인을 파악하고자 하였다. 대부분의 위성에서 실측 유의파고가 낮을 때 과대추정되었으며 실측 유의파고가 높을 때 과소추정되는 경향이 나타났다. 고도계 유의파고의 오차는 겨울철에 증가되고 여름철에 감소되는 뚜렷한 계절변화를 보였으며 고위도로 갈수록 변동성이 증폭되었다. 연안 으로부터 거리에 따른 평균제곱근오차는 100 km 이상의 외해에서는 0 . 3m 이하로 높은 정확도를 보인 반면 15 km 이 내의 연안에서는 오차가 0 . 5m 이상으로 현저하게 증가하였다. 본 연구의 결과는 인공위성 고도계 자료를 활용하여 전 구 및 지역적인 해역에서 유의파고의 시공간 변동성 분석 시 각별한 주의가 필요함을 시사한다.

해양의 파랑은 지구온난화 및 기후변화의 중요한 지표 중 하나로 인식되고 있다. 기후변화와 동아시아 몬순의 영향을 직접적으로 받는 황해 및 동중국해역에서의 유의파고 및 파향의 시공간 변동성 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유럽중기예보센터(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts; ECMWF)에서 제공하고 있는 5세대 모델 재 분석장 (ECMWF Reanalysis 5, ERA5) 자료를 활용하여 황해 및 동중국해역에서의 유의파고와 파향의 공간분포와 계 절 및 경년변동을 포함하는 시공간 변동성을 분석하였다. 모델 재분석자료를 활용한 유의파고와 파향의 변동성 분석에앞서 이어도 해양과학기지 관측 자료와의 비교를 통하여 정확도를 검증하였다. 평균 유의파고는 0.3-1.6 m의 범위를 보 였으며 북쪽에 비해 남쪽이 높고 연안에 비해 황해 중심부에서 높은 공간분포 특성을 보였다. 유의파고의 표준편차 또 한 평균과 유사한 양상을 나타내었다. 황해에서 유의파고와 파향은 뚜렷한 계절변동성을 보였다. 유의파고의 경우 전반 적으로 겨울철에 가장 높았으며 늦봄 또는 초여름에 가장 낮았다. 파향은 계절풍의 영향으로 겨울철에는 주로 남쪽으로 전파되었으며 여름철에는 북쪽으로 전파되는 특성이 나타났다. 유의파고의 계절변동은 여름철 태풍 등의 영향으로 해마 다 연 진폭의 큰 변화를 가진 강한 경년변동성을 보였다.

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.

카페리 선박의 안전 운항을 위한 요소 중 화물 고박안전성 분야는 2015년 이후 화물고박기준이 적용되어 파랑에 의해 발생하는 선체운동과 고박력을 상호 비교하여 평가하고 있다. 항해 중 카페리 선박의 안전 운항을 담보하기 위해서는 운항해역의 기상정보를 바탕으로 선체운동을 해석하여 화물의 이동을 방지할 수 있는 고박력을 결정하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 부산-제주를 항행하는 총톤수 3,700톤급 카페리 선박을 대상으로 기상청이 운용하는 해상파고부이 3기의 최근 5년간 기상정보를 분석하였으며, 실제 해상에서 선체운동을 계측하고 수치시뮬레이션을 수행하여 선체가속도를 비교하였다. 태풍기간을 제외한 2~3월의 유의파고를 입력조건으로 선체운동을 해석한 결과, 유의파고 2.5 m 조건에서 횡방향 가속도가 실선계측에서는 1.5 m/s2, 수치계산에서는 1.8 m/s2로 이론적 수치시뮬레이션의 결과가 크게 나타났다. 파고별 선체운동을 추정하는 가속도를 실선결과 기반으로 보정하는 근사식을 제안하여, 운송화물의 고박안전성 평가에 적용한 결과 풍랑경보 대비 일반 기상조건에서는 40 % 이하로 분석되었다. 운항해역의 기상정보를 바탕으로 실선계측에 따른 정량적인 가속도 결과를 활용하는 고박안전성 평가 기법이 널리 보급되어 국내 연안 카페리선박의 안전 운항 지침에 적용되기를 기대한다.

본 논문은 X-band 레이더 기반 파고추정 방법의 비교연구에 대한 내용으로, 신호 대 잡음비 및 음영비를 이용하였다. 신호대 잡음비의 경우 기존 파고 추정을 위한 방법으로 널리 사용되고 있으며, 음영비의 경우 새로이 제시되는 방법이다. 본 연구에 사용된 레이더 영상의 경우 울산 주전해안에서 계측된 자료이며, 기상청 등표에서 계측된 해양기상정보와 비교하였다. 자료는 약 34일동안 계측된 자료를 비교하였으며, 동해안 태풍 진출 기간 자료를 확보하여 다양한 파고분포에 대한 결과를 검증하였다. 분석 결과 음영비를 이용한 파고추정의 경우, 부이와의 보정이 필요 없는 장점과 실시간 파고 계측의 가능성을 확인하였으며, 일부 풍속, 타 물체 탐지 등 레이더 영상의 외적 요소에 의한 오차 발생의 요인을 파악하였다.

In this paper, the wave run-up height and depression depth around air-water interface-piercing circular cylinder have been numerically studied. The Reynolds Averaged Navier-Stokes equations (RANS) and continuity equations are solved with Reynolds Stress model (RSM) and volume of fluid (VOF) method as turbulence model and free surface modeling, respectively. A commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) software “Star-CCM+” has been used for the current simulations. Various Froude numbers ranged from 0.2 to 1.6 are used to investigate the change of air-water interface structures around the cylinder and experimental data and theoretical values by Bernoulli are compared. The present results showed a good agreement with other studies. Kelvin waves behind the cylinder were generated and its wave lengths are longer as Froude numbers increase and they have good agreement with theoretical values. And its angles are smaller with the increase of Froude numbers.

Breakwater is one of the most important coastal structure in port. The principal function of a breakwater is obviously to prevent the penetration of incident waves into a harbor. Wave transmission effected by the shape of breakwater and many research carried out using numerical modeling, However hydraulic model experiment is rarely performed. Therefore in this study, hydraulic model experiment carried out to investigate wave height distribution characteristics by shape of breakwater head.

해수면 상승은 국내외적으로 나타나는 현상으로서 1980년대 이후 지구온난화에 의해 남극의 빙산이 일 년에 약 1조톤 정도의 얼음 덩어리를 방출함에 따라 해수면 상승률은 20세기, 20세기 말, 1993년 이후 각각 연 1.7mm, 2.3mm, 3mm로 가속화되어지고 있으며 IPCC 기후변화 보고서에서는 이산화탄소 농도에 따라서 향후 100년간 1~2m(연 10mm~20mm)의 해수면 상승이 나타날 것으로 예측하였다. 예측한 결과에 따라 해수면이 1m 상승하면 저지대 지역은 지도상에서 사라지며, 지구 경작지의 1/3 이상이 피해를 입게 된다. 또한 해수면 상승으로 인해 전 지구적으로 대부분의 해안이 위협을 받을 것으로 예상된다. 특히 우리나라는 삼면이 바다로 되어있기 때문에 해수면 상승에 따라 연안이 받는 영향을 검토할 필요가 있다. 해수면 상승은 지구온난화뿐만 아니라 태풍, 바람 및 엘리뇨 등의 불확실성 위험요소에 의해서도 상승한다. 태풍에 의한 폭풍우 및 기류의 영향으로 해일고는 높아지며, 이는 2003년도 통영 및 울산의 조위가 태풍 매미가 지나갈 때 연극치조위가 발생한 결과로 나타났다. 본 연구에서는 태풍으로 인한 최대파고를 모의할 수 있는 통계 모형을 개발하고자 한다. 이를 위해서 우리나라 연안의 20개 지점에서 얻은 파고자료를 활용하였으며, 비정상성 빈도해석 모형을 기반으로 태풍 특성에 따른 최대파고의 확률분포 특성을 유도하고자 한다. 최종적으로 본 연구에서 얻어진 태풍특성에 따른 최대파고 모의기법을 활용하여 연안구조물의 안정성 및 해안 구조물 설계시 내포되는 위험성을 판단하는데 이용하고자 한다.

최근 항만구조물 설계를 수행함에 있어 경사입사파 특히 연파가 주요한 설계인자로 부각됨에 따라 그에 대비한 근고공 안정성 확보 및 마루높이 산정 등에 대한 검토를 수행하고 있다. 이는 실제 경사입사파 내습시 직각입사파 조건에 비해 월파량이 저감되지만, 구조물과 파향선이 이루는 각도가 40도 미만이 될 경우 연파(stem)가 발생하는 것으로 알려져 있다. 이로 인한 파랑 증폭으로 일부 구간에서 월파량이 증대되고 파고상승으로 직립식 구조물 제체에 거치된 피복블록의 안정성 확보에 영향을 줄 수 있다.본 논문에서는 경사입사파의 영향을 고려하여 직립제 구조물 전면에서의 파랑증폭으로 인한 월파량과 파고를 공간적 분포를 통해 비교 분석하고자 한다. 다양한 연파 발생 조건을 구현하기 위해 입사유의파고 Hs0=5.0∼10.0cm, 유의주기 Ts=1.19∼1.98sec, 여유고Rc=5.0∼15.0cm 및 내습시 입사각 beta=10∼40°의 실험조건을 적용하였다. 이를 통해 경사입사파 각도에 대한 파랑의 증폭구간과 발달구간에서의 입사각에 따른 월파량 저감계수를 EurOtop과 같은 형태로 제시하였다.

Boussinesq 모형인 FUNWAVE를 사용한 수치모의 결과를 바탕으로, 파고, 주기, 파향 및 조위와 같은 파랑특성 변수에 따라 해운대 이안류의 발생가능 정도를 추정하였다. 2011년 6월 12일에 발생한 이안류를 수치모의하여 이안류 발생 가능정도를 확인함으로써 정량화 기법을 제시한다. 이 이안류 발생정도의 정량화 기법은 다음의 절차를 따른다. 첫째로, 광범위하게 파고, 주기, 파향, 조위를 변화시키며 불규칙파를 해운대 수심지형에 적용하여 해운대 연안흐름을 수치모의 하였다. 둘째로, 이 수치모의 결과로부터 연안의 직각방향(cross shore direction)의 2주기 시간평균된 유속성분을 추출하고, 연안영역에 대하여 이 유속값의 심해방향 최대값을 그 영역의 ‘이안류 유속’으로 정의하였다. 셋째로, 전체 수치모의 시간에 대한 ‘이안류 유속’ 시계열이 임의의 위험유속을 초과한 시간의 비를 위험 이안류 발생 가능 정도로 정의하여 정량화하였다. 추정된 이안류 발생정도에 따른 분석으로부터, 파고가 클수록, 주기가 길수록, 조위가 낮을수록 이안류가 더 잘 발생하는 것으로 나타났으며, 파향은 남동쪽보다 남서쪽 파향에서 조금 더 이안류가 잘 발생하는 것으로 나타났다.

항내 정온도를 산정 할 때에는 불규칙파의 회절과 반사가 정확하게 계산되어지는 것이 중요하다. 본 연구에서 수치모형의 기본방정식은 완경사 방정식을 사용하였으며, 이는 파랑 거동에 큰 영향을 미치는 비선선형성을 고려할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그리고, 삼각격자망은 유한요소법을 이용하여 생성되었다. 비선형성의 효과를 검증하기 위하여 본 연구에서 개발된 수치모형의 계산결과들은 다른 연구자들의 실험결과 및 수치결과와 비교되어졌다. 그 결과, 비선형성의 파랑을 고려한 경우가 고려하지 않은 경우보다 파랑해석에 더 정확하다는 것을 보여주었다. 본 모형을 적용하기 위하여 해수교환방파제가 설치되어 있는 주문진항에 파고분포가 계산되어졌다. 수치해석결과, 이상 파랑이 해수교환방파제를 통한 유입 시에 항내 파고분포의 결과들이 높게 나타났다. 그러므로, 항내 파고를 낮게 유지하기 위해서는 이상 파랑의 유입을 차단할 수 있는 시설이 필요되어질 것으로 사료된다.

항만 및 해안구조물의 설계시 사용되는 천해역에서의 파랑장 계산은 내륙 관측소의 바람자료를 이용하거나 심해파 추산모형에 의하여 추출된 심해파제원을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 전자의 경우는 관측소가 대부분 내륙에 위치하여 파랑발달을 모의하기 위한 정확한 바람자료를 얻기란 매우 어렵다. 또한, 후자의 경우는 아주 넓은 영역에서 큰 격자크기로 계산이 이루어지기 때문에 연안 및 천해역 지형을 상세히 재현하지 못하므로 임의의 정점에 대한 정확한 정보를 파악하기도 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 우리나라 동남부 해역의 태풍 ‘매미’ 내습시의 파랑 관측자료를 사용하여 천해역에서의 파랑장 계산을 수행하였다. 또한, 계산된 파랑장의 정확도를 확인하기 위하여 울산해역 인근의 파고 및 파향 관측결과를 비교 검토하였다. 울산해역에 대한 파고분포 산출결과, 관측정점에서 파고는 ±1.3%의 차이를 보여 기존의 방법 보다 높은 정확도를 보이는 것으로 나타났다.

As a part of the development program of Ulsan Port, construction of detached breakwater is planned. In Ulsan Port, several oil-buoys exist. If the detached breakwaters have been constructed, these oil-buoys will be located within 1 km from the planned breakwaters. Construction of the breakwaters gives rise to changes of wave conditions on the sea areas, especially in front of the breakwater and it affects mooring of tankers, which supply oil to the oil-buoy In this study, in order to calculate standing wave distribution after construction of a breakwater, numerical model is proposed based on unsteady mild slope equation. Calculation is performed by testing different wave heights, directions and reflection coefficients of breakwater. In addition, the influence to working condition of tanker moored at the oil-buoy is evaluated by using measured wave conditions and calculated results.