유한한 깊이를 가진 투수층 위에서의 파의 감쇠율

도기덕(Do Ki Deok),서경덕(Suh Kyung Duck) 대한토목학회 2007 대한토목학회 학술대회 Vol.2007 No.10

기상청 현업 예보 바람자료를 이용한 동해안 동계 파랑 예측 재현도 연구

도기덕(Kideok Do),김진아(Jinah Kim) 한국해안해양공학회 2018 한국해안해양공학회 논문집 Vol.30 No.5

본 연구에서는 동해안의 너울성 고파랑 예측하기 위해 기상청 현업 예보 바람자료를 입력장으로 하여 파랑수치모델(SWAN)을 수립 및 최적화하고 동해안 동계 파랑의 예측 재현도를 평가하였다. 파랑 모델은 연안역에서의 파랑 변형을 모의하기 위해 네스팅 기법을 적용하였으며, 백파 에너지 소산항을 개선하여 너울성 파랑을 모의하였다. 수치실험을 위한 입력 바람장으로는 기상청 현업 기상예보모델인 RDAPS 및 LDAPS 자료를 사용하였다. 모의된 파랑에 대한 정확도 비교 · 평가를 위해 ECMWF 재분석 바람자료와 KIOST 운용해양시스템의 WRF 예측바람자료를 이용한 파랑모델링 및 기상청 현업 파랑예보모델 결과와 연안 및 외해 4개 관측정점의 파랑 관측자료를 이용하였다. 기상청 현업 기상예보모델을 입력바람장으로 이용한 경우 연안에서는 유의파고, 첨두주기 및 평균파향이 모두 가장 낮은 RMSE와 가장 높은 상관계수를 가졌으며, 외해에서는 모든 수치실험 결과가 관측자료와 전반적으로 잘 일치하였다. 백파항을 수정한 SWAN 모델과 기상청 현업 기상예보모델을 사용할 경우 급격하게 발생하는 고파랑 재현은 개선이 필요하지만 비교적 겨울철 폭풍파를 잘 재현하고 있다. The predictability of winter storm waves using KMA’s operational wind forecasts has been studied to predict wind waves and swells in the East coast of Korea using SWAN. The nested model were employed along the East coast of Korea to simulate the wave transformation in the coastal area and wave dissipation term of whitecapping is optimized to improve swell prediction accuracy. In this study, KMA’s operational meteorological models (RDAPS and LDAPS) are used as input wind fields. In order to evaluate model accuracy, we also simulate wind waves and swells using ECMWF reanalysis and KIOST WRF wind and they are compared with the KMA’s operational wave model and the wave measurement data on the offshore and onshore stations. As a result, it has the lowest RMSE and the highest correlation coefficient in the onshore when the input wind fields are KMA’s operational meteorological forecasts. In the offshore, all of the simulate results shows good agreements with similar error statistics. It means that it is very feasible to use SWAN model with the modified whitecapping factor and KMA’s operational meteorological forecasts for predicting the wind waves and swells in the East coast of Korea.

양빈 후 미국 델라웨어의 Bethany Beach에서 발생한 해안침식

도기덕(Ki-Deok Do),Nobuhisa Kobayashi,서경덕(Kyung-Duck Suh),심재설(Jae-Seol Shim) 대한조선학회 2012 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2012 No.5

양빈 후 미국 델라웨어의 Bethany Beach에서 발생한 해안침식

도기덕(Ki-Deok Do),Nobuhisa Kobayashi,서경덕(Kyung-Duck Suh),심재설(Jae-Seol Shim) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

해운대의 파랑 및 흐름 구조의 특성파악을 위한 현장 관측실험

도기덕(Kideok Do),유제선(Jeseon Yoo),이희준(Hee Jun Lee),도종대(Jong-Dae Do),진재율(Jae-Youll Jin) 한국해안해양공학회 2015 한국해안해양공학회 논문집 Vol.27 No.4

본 연구에서는 사질 해안인 해운대 해수욕장을 대상으로 수리·퇴적 작용의 동적구조 규명에 필요한 현장 관측실험을 수행하였다. 연안에서 발생하는 계절별 파랑 및 수리 현상을 정량적으로 파악하기 위하여, 동계 및 하계 집중 관측기간 중 해안선의 법선 방향으로 3개 정점 및 해안선 방향으로 3개 정점 등 공간적으로 여러 정점에 파랑 및 층별 유속 관측장비를 설치하였다. 파랑 관측자료의 분석결과, 동계에는 동해안으로부터 입사하는 E계열 파랑이 대부분이며, 하계에는 S계열과 ESE 계열이 공존하는 분포를 가지고 있다. 대상 해역에서 유속의 공간적 분포는 전체적으로 주 흐름방향이 동계와 하계에 조석운동의 영향으로 동서방향으로 형성되어 있다. 심해역에서 천해역로 갈수록 연안지형의 영향으로, 유속의 세기는 약해지며 유속의 방향은 해안선 및 등수심선과 나란하게 변형되어 나타나고 있다. 본 연구를 통하여 제시된 파랑 및 흐름 등 수리특성에 관한 기초 분석자료는 동 기간에서 측정된 모래이동량 및 지형변화 관측자료와 연계하여, 대상 해역의 침퇴적 정도를 정량적으로 산출하는데 활용될 수 있다. Field observations were conducted to collect hydrodynamic and morphological data, which are needed to account for mechanisms of bathymetry changes caused by physical forcings, in Haeundae beach. In order to quantitatively describe characteristics of wave transformations and current patterns in space in winter and summer, in-situ sensors for measuring waves and current profiles were installed at three locations in the cross-shore direction and also three locations in the along-shore direction. As for the results of wave measurements, waves with main direction from the east dominate in winter while waves are incident from the S and the ESE in summer. Analysis of current data reveals that currents over the study domain are considerably influenced by a pattern of tidal motions, thereby, mainly oscillating in the direction of tidal currents, i.e., east-west directions, in both winter and summer. Currents tend to be influenced by local bathymetry in the shallow water region, with the direction changed along the depth contours and the magnitude reduced as they approach the shoreline. The results analysed from the hydrodynamic data through this study can be further combined with the morphological and bathymetry data, leading to the quantification of seasonal sediment transport rates and sand budget changes.

해양과학기지 원격 파랑 관측 자료의 품질 향상을 위한 응용기술 개발

도기덕,민용침,심재철,Do, Gi-Deok,Min, Yong-Chim,Sim, Jae-Cheol 한국수자원학회 2020 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.53 No.1

폭풍파랑에 따른 해빈과 호형 사주 지형변화 현장 관측 및 XBeach 모델 민감도 분석

진혁(Hyeok Jin),도기덕(Kideok Do),장성열(Sungyeol Chang),김인호(In Ho Kim) 한국해안해양공학회 2020 한국해안해양공학회 논문집 Vol.32 No.6

호형 사주는 동해안에서 흔히 분포하는 지형특징으로 고파랑시를 제외하고 리드미컬한 형상을 지속적으로 유지한다. 하지만, 2019년 9, 10월에 동해안에 직 간접적 영향을 미친 연속적인 4개의 태풍으로 인해 해안선과 평행한 연안사주가 형성되었고 해안선 부근에 침식과 퇴적이 반복되는 패턴을 보였지만 전반적인 해안선 후퇴가 발생하였다(약 2m). 이와 같은 연속적인 폭풍파랑으로 인한 지형변화와 각 폭풍(NE-E 입사파) 이벤트의 영향을 모의하기 위해 폭풍 사상시 해빈의 침식 모의에 널리 사용되는 XBeach를 사용하였다. 개선된 XBeach 수치모의를 위해 최신 계수보정 연구 동향에 따라 계수보정이 실시되었으며, 이로부터 도출된 최적의 계수 값을 수치 모의에 적용하였다. 모델의 입력값으로 사용된 파랑, 조석 및 폭풍 사상 전후 수심 자료와 최적의 계수 값을 활용한 결과, 해안선 부근의 침식 및 퇴적 반복패턴(BSS = 0.77(침식 단면), 0.87(퇴적단면))과 해안선과 평행한 연안 사주의 형성을 성공적으로 모의하였다. 각 태풍의 최대 입사파고 도달 시 수치 모의된 전체 퇴적물 이동 벡터 및 지형변화 분석결과, 입사파향이 호형 사주의 거동에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 유의파고 크기뿐만 아니라 고파랑의 지속시간 또한 퇴적물 이동량의 중요한 요인으로 판단 된다. 하지만 모델링 결과, 내측 쇄파대(inner surfzone)의 지형변화 및 연안 사주의 마루의 정확한 위치 예측을 위해서는 추가적인 보정과정이 필요함을 시사한다. Crescentic sand bar in the coastal zone of eastern Korea is a common morphological feature and the rhythmic patterns exist constantly except for high wave energy events. However, four consecutive typhoons that directly and indirectly affected the East Sea of Korea from September to October in 2019 impacted the formation of longshore uniform sand bar and overall shoreline retreats (approx. 2 m) although repetitive erosion and accretion patterns exist near the shoreline. Widely used XBeach to predict storm erosions in the beach is utilized to investigate the morphological response to a series of storms and each storm impact (NE-E wave incidence). Several calibration processes for improved XBeach modeling are conducted by recently reported calibration methods and the optimal calibration set obtained is applied to the numerical simulation. Using observed wave, tide, and pre & post-storm bathymetries data with optimal calibration set for XBeach input, XBeach successfully reproduces erosion and accretion patterns near MSL (BSS = 0.77 (Erosion profile), 0.87 (Accretion profile)) and observed the formation of the longshore uniform sandbar. As a result of analysis of simulated total sediment transport vectors and bed level changes at each storm peak Hs, the incident wave direction contributes considerable impact to the behavior of crescentic sandbar. Moreover, not only the wave height but also storm duration affects the magnitude of the sediment transport. However, model results suggest that additional calibration processes are needed to predict the exact crest position of bar and bed level changes across the inner surfzone.

유한한 깊이의 투수성 해저면 위를 진행하는 선형파의 감쇠

김건우(Kim Gunwoo),도기덕(Do Ki-Deok),서경덕(Suh Kyung-Duck) 대한토목학회 2008 대한토목학회 학술대회 Vol.2008 No.10

SWAN을 이용한 동해안의 재해성 파랑 예측을 위한 수치모의

손봉교(Bongkyo Son),도기덕(Kideok Do) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

동해안에서 발생하는 재해성 파랑은 크게 태풍에 의해 발생하는 폭풍파와 겨울철에 발생하는 너울성 고파랑으로 구분된다. 본 연구에서는 3세대 파랑 수치모델인 SWAN(Simulated WAves Nearshore)을 사용하여 동해에서 발생하는 재해성 파랑을 수치 모의하였다. 서로 다른 기상 조건에서의 파랑 예측정확도를 비교하기 위해, 태풍 발생 시기인 여름철과 겨울철로 구분하여 모의 기간을 선정하였다. 입력 바람장은 기상청의 기상 예측 모델 RDAPS와 일본기상청의 JMA-MSM, 그리고 유럽중기예보센터의 재분석자료인 ERA5의 기상자료를 사용하였다. 모델의 계수보정은 관측연구를 통해 개선된 지배방정식의 원천항인 ST6를 사용하여 수행하였다. 또한 동해 연안으로 전파되는 파랑을 수치 모의하기 위해 네스팅 기법을 적용하였다. 이를 통해 입력 바람장 및 모델의 계수에 따른 재해성 파랑 예측의 정확도를 분석하였다. Two types of hazardous waves, classified as storm waves by a typhoon and high-like swell waves in winter, occur in the East sea. In this study, the third-generation numerical wave model SWAN(Simulating WAves Nearshore) was used for simulating hazardous waves in the East sea. The summer and winter seasons are chosen as simulation periods to assess prediction accuracy in different weather conditions. Sea surface wind data of RDAPS, JMA-MSM, and ERA5 were used as input wind forcing. Parameter calibration was performed using ST6 based on field-observation research. Furthermore, the nested model was applied for simulating waves in coastal areas of the East sea. In conclusion, the prediction accuracy of hazardous waves was analyzed with different input wind forcing and model parameters.

깊이가 유한한 다중 투수층 위에서의 파의 감쇠율

서경덕(Suh, Kyung-Duck),도기덕(Do, Ki-Deok) 한국해안해양공학회 2009 한국해안해양공학회 논문집 Vol.21 No.2

Reid and Kajiura(1957)은 해저면에 무한한 깊이의 투수층이 존재할 경우에의 파의 감쇠율을 유도하였다. 본 연구에서는 유한한 깊이의 투수층이 존재할 경우에의 파의 감쇠율을 선형파이론을 이용하여 유도하였다. 그리고 이를 확장하여 해저면에 재질이 다른 2 층 또는 3 층의 투수층이 존재할 경우에 파의 감쇠율을 제시하였다. 다음으로 이를 완경사 방정식에 적용하여, 해저면에 투수층이 존재할 경우에의 파의 투과율을 계산하였으며, 1층 투수층이 존재할 경우의 수치계산결과를 Flaten and Rygg(1991)의 적분식 방법과 비교하여 검증하였다. Reid and Kajiura(1957) has studied on the wave damping rate over a permeable bed of infinite depth. In this study, wave damping rate over a permeable bed of finite depth is derived by linear wave theory. It is then extended to derive wave damping rates over a double or triple layer, each of which consist of different material. Applying the wave damping rate to the mild slope equation, the wave transmission coefficient over a permeable bed has been calculated. The model has been certificated by comparing with the result of Flaten and Rygg(1991)'s integral equation method in the case of a single-layer bed.