수치해석을 이용한 이어도 기지 구조물이 해수 유동에 미치는 영향 분석과 해류 관측 평가 및 보정방안 연구 = Numerical investigation, calibration method of the interaction between Ieodo ocean research station and ocean current

이어도에 건설된 다목적 해양과학기지에서는 주위 대류 및 해류의 데이터 수집을 통해 기상, 어장예보 등의 기초 자료를 제공하는 것을 한 가지 목적으로 한다. 그런데 이어도 기지 구조물에 의한 해수 유동의 변화는 과학기지의 관측 데이터에 영향을 주어 정확한 자료 수집을 어렵게 하므로, 이어도 기지 구조물이 주위 유동에 미치는 영향을 분석하고 유동 정보 관측을 평가/보정하는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 이를 위한 기초연구로, 해류와 구조물 사이의 상호 작용을 모사할 수 있는 알고리즘을 연구, 적용방법을 논의한다. 그 결과, 3차원 전산유체역학을 이용한 수치해석을 통해 이어도 기지 구조물 및 수중암초가 주위 유동에 미치는 영향을 연구하고 정확한 데이터 측정방법을 제안한다. = One of the main function of Ieodo Ocean Research Station is to service the information about the weather and fishing grounds condition which are collected through calibrating convection flow and ocean current around the station. However, due to the influence of the station"s structure below sea level, it is difficult to obtain the exact flow data. Therefore, it is required to research on the effect of the structure and the method to evaluate and revise the observed data. In this paper, as a basic study, it deals with the algorithm that simulate the interaction between ocean current and the station structure, followed by discussions about the way to applicate the algorithm. Through 3-dimensional computational fluid dynamics analyses (using Navier-Stokes equations with K-turbulence model), the influence of the station and submerged rocks are quantitatively evaluated, and we would suggest methods how to obtain accurate flow information from the measured rough data

수치해석을 이용한 이어도 기지 구조물이 해수 유동에 미치는 영향 분석과 해류 관측 평가 및 보정방안 연구 = Numerical Investigation, Calibration Method of the Interaction between Ieodo Ocean Research Station and Ocean Current

이어도에 건설된 다목적 해양과학기지에서는 주위 대류 및 해류의 데이터 수집을 통해 기상, 어장예보 등의 기초 자료를 제공하는 것을 한 가지 목적으로 한다. 그런데 이어도 기지 구조물에 의한 해수 유동의 변화는 과학기지의 관측 데이터에 영향을 주어 정확한 자료 수집을 어렵게 하므로, 이어도 기지 구조물이 주위 유동에 미치는 영향을 분석하고 유동 정보 관측을 평가/보정하는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 이를 위한 기초연구로, 해류와 구조물 사이의 상호 작용을 모사할 수 있는 알고리즘을 연구, 적용방법을 논의한다. 그 결과, 3차원 전산유체역학을 이용한 수치해석을 통해 이어도 기지 구조물 및 수중암초가 주위 유동에 미치는 영향을 연구하고 정확한 데이터 측정방법을 제안한다. = One of the main function of Ieodo Ocean Research Station is to service the information about the weather and fishing grounds condition which are collected through calibrating convection flow and ocean current around the station. However, due to the influence of the station"s structure below sea level, it is difficult to obtain the exact flow data. Therefore, it is required to research on the effect of the structure and the method to evaluate and revise the observed data. In this paper, as a basic study, it deals with the algorithm that simulate the interaction between ocean current and the station structure, followed by discussions about the way to applicate the algorithm. Through 3-dimensional computational fluid dynamics analyses (using Navier-Stokes equations with K-turbulence model), the influence of the station and submerged rocks are quantitatively evaluated, and we would suggest methods how to obtain accurate flow information from the measured rough data.본 연구는 한국해양연구원의 이어도 종합해양과학기지구축 및 활용연구(KORDI PM43000)사업의 지원으로 수행되었음

Construction of Ieodo Ocean Research Station and its Operation

The Ieodo Ocean Research Station is an integrated meteorological and oceanographic observation base which was first constructed in Korea. It was constructed at Ieodo underwater rock which is located 149 km to the south-east of Mara-Do, the southernmost island in Korea. The structure is of a fixed jacket type installed at a depth of 40 m (DL), and upper deck has its total area of 1,320 m3, composed of a cellar deck, a main deck with residential space and laboratory, and a helideck for facilitating rescue activities and transportation. The observation equipments include meteorological, oceanographic, structure monitoring instruments. All of hardware in the tower including data acquisition and control systems were designed to communicate with KORDI through Mugunghwa satellite and Global Star.1

A study on the Numerical Filter of Tsunami

지진해일파인 장주기 파랑에 관한 수치필터의 분해능 및 정밀성은 FIR 필터의 Kaiser 창 함수가 가장 우수한 것으로 나타났다. 또한 필터 적용시 수위변화 시간간격은 짧을수록 보다 정밀한 값이 추출됨을 알 수 있었다. 추후 독도해양과학기지 운영시 이점을 고려하여 파랑관측 시간간격을 1초 이내로 정하면 지진해일 발생시 예보의 정확성을 향상시켜 재해예방 대응책으로 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 추가적으로 동해안에서 간헐적으로 발생하는 너울성 이상고파랑에 대해서도 본 연구에서 개발한 수치필터를 적용할 수 있을 것으로 사료된다.점을 고려하여 파랑관측 시간간격을 1초 이내로 정하면 지진해일 발생시 예보의 정확성을 향상시켜 재해예방 대응책으로 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 추가적으로 동해안에서 간헐적으로 발생하는 너울성 이상고파랑에 대해서도 본 연구에서 개발한 수치필터를 적용할 수 있을 것으로 사료된다.2

Estimation of Modal Characteristics of Gageocho Ocean Research Station Using Short-Term and Long-Term Measurement Data

In order to study ocean and meteorological issues related to the global climate change and global warming, Korea has been operating several ocean research stations (ORS) in remote ocean area including Ieodo ORS since 2003, Gageocho ORS since 2009 and Sochengcho ORS since 2014. In 2011, the Gageocho ORS was attacked by Typhoon Muifa and it was severely damaged to its structural members including several observation devices. After that, the Gageocho ORS was rehabilitated with 5 m heightening considering the extreme wave height with 100 years of return period, and the dynamic response measurement system was also instrumented to investigate the structural characteristics of jacket-type offshore structures and to assess the structural integrity of the Gageocho ORS. In this study, the structural dynamic characteristics of the Gageocho ORS were investigated using the short-term and long-term measurement data including acceleration and inclination. As aresult, natural frequencies of lower two bending modes and one torsional mode were estimated as 1.79, 1.82, 2.65 Hz, respectively. It was also found that the damping ratios in the first mode could be more consistently obtained with lower level of variation when the acceleration response was larger. The damping ratio was estimated as about 0.7%. It is expected that the present results obtained from short- and long-term monitoring can be used to build the essential database for1

A Comparison of Offshore Installation Methods for Ocean Research Stations

이어도, 가거초, 소청초 해양과학기지가 차례로 구축되어 우리나라에서 멀리 떨어진 해역의 해양, 기상, 환경 등의 정보를 실시간으로 안정적으로 획득할 수 있는 기반이 마련되었다. 가까문 미래에는 다양한 목 적의 해양 구조물이 더욱 많이 구축될 것으로 예상된다. 본 발표에서는 해양 구조물 구축에서 가장 위험하 고 어려운 문제인 해상설치에 대해서 이미 성공적으로 구축된 해양과학기지 사례를 중심으로 비교하고자 한다.2

Analysis of Typhoon Maemi Observed at Ieodo Ocean Research Station

이어도 해양과학기지에서 태풍 매미 통과시 기압, 바람, 기온, 습도 등의 기상 자료와 조위, 파랑,수온, 수질 등 해양 자료가 획득되었다. 태풍 매미의 최단 근접은 2003년 9월 12일 12시 경으로 기압은 982.08 hPa로 나타났으며 순간 최대풍속은 13시경 35.0 m/sec로 기록되었다. 파고는 11시경 약 12m로 나타났으며 태풍 통과 시간이 만조시에 해당하여 파도에 의한 기지의 영향은 증가된 것으로 판단된다. 파고의 변화는 기압이나 바람의 변화와 달리 태풍 통과 중에도 극대값과 극소값이 반복하여 나타나는 주기성을 보여주었다. 태풍 통과후 표층 해수 온도는 27C에서 23C 이하로 약 4C 이상 감소하였으며 9월 13일 이후에는 약 24C의 수온을 유지한 것으로 나타났다. 수온의 감소는 수직혼합의 영향이 가장 큰 요인으로 판단되며 이러한 태풍에 의한 수층 혼합 효과는 수온약층 하부층에 높을 것으로 예상되는 영양염을 전 해역에 공급하는 효과를 줄 것으로 예상되고, 이는 즉각적으로 생태계 기초생산력에 영향을 미칠 것이다. 기온과 습도 등 다른 기상 자료의 변화는 태풍 위치와 직접적인 상관성은 뚜렷하게 보이지 않았다.2

Long-term Measurement Data Analysis of Ieodo Ocean Research Station

이어도 종합해양과학기지(Ieodo Ocean Research Station)는 지난 19OO년 우리나라에서 최초로 제주도 남서측 OOOkm 지점의 해상에 태풍 및 해양과학 연구를 위하여 설치된 해양과학기지로, 이어도 종합해양과학기지의 성공적인 운영 이후 가거초와 소청초에해양과학기지를 추가적으로 건설하게 되었다. 이어도 종합해양과학기지는 구조적으로 보면 천해역에서 석유시추용으로 많이 적용되고 있는 재킷구조물 형식의 해양구조물이며, 이 연구에서는 이어도 종합해양과학기지에 설치되어 있는 동적계측시스템(dynamic response measurement system)으로부터 계측된 가속도 및 경사 등의 동적응답 자료를 이용하여, 구조물의 주요 저차 모드 고유주파수 및 모드감쇠비 등을 분석하고, 그 결과를 이어도 종합해양과학기지 설치 초기에 분석된 결과(김동현 등 2006)와 비교함으로써 구조물의 전체적인 손상도를 평가하고자 하였다. 분석 결과, 2006년 추정된 주요모드의 고유주파수에 비하여 3-4% 고유주파수가 감소한 것을 알 수 있었으며, 이는 강성의 점진적 저하라기보다는 각종 중량물의 적재가 증가하면서 발생한 것으로 사료되었다.2

Numerical Analysis for Predicting the In-situ Stability and Performance of Ocean Surface Buoy: Static Analysis

It is very important to predict the in-situ stability and performance of ocean surface buoys prior to the their installations in order to prevent their damages and to achieve high quality observation data. In the present study, a numerical method was set up to predict the static behaviors of the single point moored observation buoys subject to stationary loads by wind and/or currents. The numerical analysis was applied to the condition of an existing hydraulic experiment, and it appeared that both numerical and experimental results agreed well within an appropriate range of the drag coefficient of buoy. In addition, through the numerical analysis, the possibility of total submersion of buoy at very high current velocities was demonstrated together with a suggestion of its counter-action.22Nkc

Numerical Simulation of Tides of Gwangyang Bay Using Moving Boundary Treatment

한반도 서ㆍ남해안은 크고 작은 만과 해빈, 삼각주, 하구, 조간대 등 다양한 연안해역이 잘 발달 되어 있다 평균조차는 서해안 남부에서 약 3m로 북쪽으로 갈수록 증가하여 군산 부근에 6m, 인천 부근에서 약 8m에 달하며, 남해안의 평균조차는 부산 1.2m, 진해 2.1m, 충무 2.6m, 삼천포 3.0m, 여수 3.3m, 완도 3.5m, 목포 3.7m로 조석 간만의 차가 크게 나타나서 연안해역에 폭넓은 조간대가 형성되어 있다.2