Real time operation of tide-temperature gauge near antarctic Sejong base

한국해양연구

Wave Transformation over Multi-step Bottom Geometry by Propagating Mode

복합 계단지형 위를 지나는 파랑의 변형은 수심이 변하는 경계에서 반사와 투과가 복합적으로 일어나는 과정을 거친다. 이러한 현상을 규명하기 위해 본 연구에서는 선형 파랑의 변형만을 대상으로 하였고 이 경우에는 해의 중첩이 가능하다. 복합 계단지형 가운데 가장 단순한 Trench를 대상으로 이를 구성하는 계단지형의 해를 구해 이를 조합함으로써 Trench지형에 의해 변형된 파랑의 반사율과 투과율을 계산하였다. 본 계산은 진행파 성분에 대한 근사해로 이 결과는 연립방정식을 이용한 기존 연구의 근사해와 일치함을 보였다.본 기법은 기존 연구에 비해 해를 구하는 과정이 복잡하나 Trench 지형 위를 지나는 파랑의 반사와 투과과정을 명확하게 설명할 수 있다. 이 기법은 복합 계단지형의 파랑변형에 적용할 수 있으며 이에 대한 해를 구하는 과정은 본 기법을 확장․적용하면 된다.2

Comparison of Generalized Mild Slope Equations

본 연구에서 유도한 일반형 완경사 파랑식(GMSE)에서 일부 항을 무시하면 기존 식들로 바뀌는 포괄적인 식이다. 수심방향 유속을 재현하기 위한 상이한 두 개의 분포함수를 사용하면 수렴속도와 수심방향 유속을 재현할 수 있으나 이 경우 억류파의 개수를 늘리면 수치결과에 진동이 발생하는 단점이 있다. 한편 수심방향 분포함수를 포함하지 않는 연계형 완경사 파랑식(CMSE)은 억류파의 개수 증가에 따라 수렴하고 안정적인 해를 보인다. 그리고 계산된 유속에 대한 보다 충분한 비교와 실험이 필요하다2

Improvement of BIEM Accuracy

선형요소를 포함하는 다양한 형태의 미지수 내삽법이 정해진 경우 경계적분법의 정밀도는 경계의 내삽과 외향법선 벡터에 대한 계산의 정밀도에 좌우된다. 본 연구에서는 Cubic spline 내삽과 함께 특이점 인접 구간의 해석적 적분을 도입하여 정밀도 향상에 대한 방법도 기술하였다.2

Comparison of Wave Transformation Solutions for a Ramp Topography

본 연구에서는 사면계단 지형에 직교 입사하는 파랑의 반사율을 기존 연구결과와 고유함수 전개법의 결과를 추가하여 비교하였다. 사면계단을 다수의 작은 계단으로 모사한 고유함수 전개법의 결과는 기존 결과와 거의 같고 이 지형의 극한인 경사가 0인 경우인 단일 계단지형의 해로 수렴함을 보여 가장 정밀한 해로 판단된다. 그러나 사면지형을 근사적인 방법으로 나타낸 이 결과도 근사해에 속함으로 보다 정밀한 방법에 대한 연구가 필요하다.수정 완경사 파랑식을 유한차분법으로 구한 결과는 경사가 아주 급한 경우를 제외하고 고유함수 전개법의 결과와 거의 같다. 절곡점이 있는 경우 해저곡률 항은 다루기 어렵고 특히 경사가 급한 경우에는 이로부터 상당한 오차가 발생하는 것으로 추정된다. 따라서 이를 개선하기 위한 연구 역시 필요하다.2

Analysis of a coupled mode model for wave propagation

수심이 변하는 임의 지형 위를 지나는 파랑의 변형에 대한 해석해는 존재하지 않는다. 따라서 다양한 형태의 근사식 또는 수치모형이 제시되었다.본 논문에서는 연계 완경사파랑식을 분석하여 특성을 기술하고자 한다. 또한 Athanassoulis and Belibassakis는 복잡한 정현파 지형에 대해 하나의 수치실험 결과만을 제시하여 이 모형의 특성을 파악하기 어렵기 때문에 보다 많은 경우에 대한 수치실험 결과를 제시하고자 한다.2

Gridded Bathymetric Data around Korea

수심에 대한 정보는 조석과 같은 장파에서부터 파장이 짧은 파랑까지 모든 파랑의 변형을 해석하는 데 필요하다. 수심의 정확도는 파랑 변형의 정밀도를 좌우하는 기본적인 인자로 작용하기 때문에 정확한 수심자료를 생산하기 위한 노력이 계속되고 있다. 최근까지 발표된 격자수심은 간격이 약 1.8Km인 1분 자료들이 많으며 이들은 지구 전 해양에 대한 자료이기 때문에 우리나라 주변해역에 대한 정확도가 떨어지는 것으로 보고되었다. 이를 개선하고자 서(2008a)는 국립해양조사원이 발행한 해도를 근간으로 30초 간격의 수심자료를 생산하였다.서(2008a)의 자료는 WGS84 경위도 좌표를 사용하고 수심은 기본수준면 아래의 깊이로 나타내었으며 자료의 범위는 동경 117°에서 143°까지, 북위 30°에서 44°까지의 구역이다. 여기서는 이 격자수심에 대한 자료생산 과정과 생산된 자료의 특성을 밝혀 그 활용성을 높이고자 한다.2

Scatterer method and wide spacing approximation

고유함수 전개법에서 파생된 근사식인 평면파 근사식, 산란체법 그리고 Wide spacing 근사법의 상호관계를 이론과 수치실험을 통해 밝혔다. 이 근사식들은진행파와 억류파의 연계를 끊거나 느슨히 연계하기 때문에 파형들을 연계한 엄밀해에 비해 정밀도가 떨어짐을 수치실험에서 보였다.평면파 근사식과 Wide spacing 근사법은 이 기법들이 사용한 가정을 기준으로부터 평가할 때 이들은 동일하다. 즉 파랑변형에 포함되는 억류파를 무시하여 진행파만을 고려하는 기법으로 계산속도가 빠르며 해석해가 존재한다.본 연구를 통해 파랑변형은 지형의 복잡성과 파랑의 특성에 따라 변함을 보였다. 또한 이는 진행파와 억류파의 상호 연계에 의해 정해짐을 수치실험을 통해 보였다. 본 결과로부터 지형이 복잡하면 파형간의 연계를 고려한 파랑변형 기법이 사용되어야 함을 밝혔다. 그리고 산란체법은 엄밀해와 평면파 근사해의 가운데에 위치하며 산란행렬을 변분근사식으로 나타내면 해석해로도 표현할 수 있다.2

Analytical Solutions of the Mild Slope Equation

수심이 완만히 변하는 지형 위를 지나는 파랑의 변화를 기술하는 완경사 파랑식의 해석해는 WKB 방법에 의한 천해의 해(Mei, 1989)와 모든 상대수심 kh에 적용할 수 있는 적분 방정식에 의한 해가 존재한다(Porter, 2003). 이 해석해는 수치해에 견줄 만큼 적용성이 넓어 완경사 파랑식에 부여된 조건을 만족하는 임의 형태의 지형을 대상으로 한다. 그러나 각각의 해는 상이한 형태로 주어지며 이는 유도과정에 포함된 기법에 의한 차이라 분석되나 해석해라는 특성상 이들로부터 계산되는 반사율과 투과율과 같은 물리적 특성들은 동일해야함을 쉽게 예상할 수 있다.본 논문에서는 모든 kh에 대해 성립하는 WKB 방법의 해를 유도하고 이를 Porter의 해와 비교하여 그 특성을 분석하고자 한다. 해의 유도과정 중에 굴절방정식이 얻어짐을 보이고 적분형태로 표현된 해는 특수한 경우를 제외하고 수치방법으로 반사율과 투과율을 구하게 된다. 사면경사 계단식 지형에 대한 반사율을 구하고 이를 기존 결과와 비교하였다.2

Comparison of Deflections for Isotropic Rectangular Thin Plates - Plates with All Edges Clamped and Plates with Three Edges Clamped and the Other Free

항만구조물의 방파제 또는 안벽으로 이용되는 케이슨의 외벽과 격벽은 3변 고정 1변 자유판으로 저판은 4변 고정판으로 각각 계산한 휨모멘트를 사용하여 벽체를 설계한다. 직사각형 판의 휨모멘트는 Levy의 방법을 사용한 해석적인 방법으로 해를 구할 수 있다. 해석적인 방법은 4변 고정판과 같이 휨모멘트가 매끄러운 함수인 경우에는 해의 수렴이 빠르나 3변 고정 1변 자유판과 같이 휨모멘트가 급변하는 경우에는 수렴이 늦고 불연속점에 의한 Gibb현상으로 인해 정확한 해석해를 구하기 어렵다. 따라서 3변 고정 1변 자유판에 대한 해에 대한 연구는 상대적으로 적으며 해의 정확성에 대한 연구가 요구된다.판의 처짐과 단면력을 계산하는 해석적 방법이외의 방법으로는 유한요소법, 유한차분법, 경계요소법, 변분법 등이 있다. 유한요소법(SAP2000)으로 계산한 3변 고정 1변 자유판의 휨모멘트는 자유단에서 주어진 경계조건을 만족하지 않아 해석해와 마찬가지로 자유단 부근에서의 계산은 신뢰도가 떨어지는 것으로 나타났다. 그러나 유한차분법은 주어진 경계조건을 만족하기 때문에 본 연구에서는 유한차분법을 사용하여 3변 고정 1변 자유판의 휨모멘트를 계산하고 이를 4변 고정판의 결과와 비교하였다.계산한 4변 고정판의 휨모멘트()에서 3변 고정 1변 자유판의 휨모멘트()를 뺀 값에 절대값을 취하고 이 값이 설정한 기준값(0.0001, 0.0005 그리고 0.001)보다 같거나 작은 경우의 백분율과 최대 처짐의 값을 나타내었다. 등분포의 경우에는 변장비가 커질수록 자유단의 영향이 줄어들어 변장비가 3인 경우에는 판의 좌측 반에서 4변 고정판과 3변 고정 1변 자유판의 처짐과 휨모멘트의 값은 실질적으로 같게 계산되었다.2