수위변화와 흐름효과를 고려한 파랑모델링

엄호식(Ho-Sik Eum),강태순(Tae-Soon Kang),남수용(Soo-Yong Nam),정원무(Won-Moo Jeong) 한국해안해양공학회 2016 한국해안해양공학회 논문집 Vol.28 No.6

본 연구에서는 파랑과 흐름이 공존하는 해역에서 수위변화 및 흐름효과 고려 유무에 대하여 파랑모델을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 해수유동장은 RIAMOM 모델 결과를 적용하였으며 파랑모델은 SWAN모델을 적용하였다. 바람자료는 ECMWF, NCEP 및 JMA의 3가지에 대하여 관측자료를 비교적 잘 재현하는 JMA 자료를 적용하였다. 수치모의는 2016년 1월~8월까지 8개월간 수행하였으며, 각 경우에 대하여 관측자료와의 비교를 위하여 2.5 m 이상의 고파랑 기간에 대해 파고변화를 검토하였다. 분석결과, 수심이 깊은 파랑관측부이 정점에서는 수위/흐름효과를 고려할 경우 파고변화가 크지 않게 나타났으나, 수심이 얕은 비교 정점에서는 수위/흐름효과의 고려 여부에 따라 5~10%의 유의미한 파고변화가 나타났다. In this study, wave model was conducted on the presence or absence of water level changes and currents effects in coastal waters coexisting with waves and currents, then the results were compared. The flow field applied the results of the RIAMOM model and the wave model applied the SWAN model. Among ECMWF, NCEP and JMA, wind data applied JMA data sets which agreed well with the observed data comparatively. Numerical simulation was conducted for 8 months from January to August 2016. For each case, the deviation of wave height was calculated for the high wave of more than 2.5 m for comparison with observed data. As a result, the deviation of wave height was not significant both considering water level changes and currents effects or not at wave observation stations installed in deep waters. However, a significant deviation of wave height of 5~10% was obtained depending on water level changes and currents effects at the comparison point in shallow waters.

ECMWF 바람자료를 이용한 연안 파랑후측모델링

강태순,박종집,엄호식,Kang, Tae-Soon,Park, Jong-Jip,Eum, Ho-Sik 해양환경안전학회 2015 해양환경안전학회지 Vol.21 No.5

본 연구에서는 파랑수치모형(SWAN)을 사용하여 우리나라 연안역에서의 장기 파랑을 후측모델링하고, 그 활용성에 대하여 논하였다. 파랑후측모델링을 위한 입력 바람자료(NCEP, ECMWF, JMA-MSM)를 검토한 결과, JMA-MSM의 예측정확도가 높게 나타났지만 상대적으로 자료제공기간이 짧아 자료제공기간이 긴 ECMWF 바람자료를 채택하였다. 파랑후측모델링은 파랑관측부이가 설치되어 검증이 가능한 2001년부터 2014년까지의 ECMWF 바람자료를 이용하여 수행하였으며, 생성된 모델 결과는 기상청, 국립해양조사원의 파랑관측 부이자료를 이용하여 검증하였다. 파랑후측모델링 검증결과 파랑관측 부이자료와 잘 일치하였으며, 특히 태풍과 같은 이벤트 기간의 해역 상황을 전반적으로 잘 재현하였다. 이를 통하여 현재 파랑관측부이 자료의 한계인 결측기간 동안의 파랑자료를 대체할 수 있음을 확인하였다. 하지만 일부 정점에서는 이벤트 기간 동안의 최대파고를 과소평가하는 것으로 나타났으며, 이러한 이유는 바람입력자료의 시간간격 및 해상도, 수심자료, 격자크기 등의 한계로 파악된다. 본 파랑후측모델링 결과는 연안역에서의 침식원인규명 특히, 이벤트 시기의 파랑특성과 연계한 분석이 가능하며, 원하는 연안지점에서의 파랑후측정보를 생산할 수 있어 연안재해취약성평가 등에 활용이 가능하다. The purpose of this study is to reproduce long-term wave fields in coastal waters of Korea based on wave hind-casting modelling and discuss its applications. To validate wind data(NCEP, ECMWF, JMA-MSM), comparison of wind data was done with wave buoy data. JMA-MSM predicted wind data with high accuracy. But due to relatively longer period of ECMWF wind data as compared to that of JMA-MSM, wind data set of ECMWF(2001~2014) was used to perform wave hind-casting modelling. Results from numerical modelling were verified with the observed data of wave buoys installed by Korea Meteorological Administration(KMA) and Korea Hydrographic and Oceanographic Agency(KHOA) on offshore waters. The results agree well with observations at buoy stations, especially during the event periods such as a typhoon. Consequently, the wave data reproduced by wave hind-casting modelling was used to obtain missing data in wave observation buoys. The obtained missing data indicated underestimation of maximum wave height during the event period at some points of buoys. Reasons for such underestimation may be due to larger time interval and resolution of the input wind data, water depth and grid size etc. The methodology used in present study can be used to analyze coastal erosion data in conjunction with a wave characteristic of the event period in coastal areas. Additionally, the method can be used in the coastal disaster vulnerability assessment to generate wave points of interest.

파랑후측모델링을 이용한 연안 파랑경향성 분석

강태순,박종집,엄호식,Kang, Tae-Soon,Park, Jong-Jip,Eum, Ho-Sik 해양환경안전학회 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.7

본 연구에서는 파랑후측모델링을 통해 우리나라 연안에서의 장기 파랑경향성을 분석하였다. 파랑경향성 분석시 사용한 바람자료는 1979년부터 현재까지 제공하고 있는 ECMWF 바람자료를 사용하였으며, 모델수행 기간은 2001년~2014년으로 14년 동안 수행하였다. 생산된 파랑후측모델링 결과는 국립해양조사원 및 기상청에서 설치한 파랑관측부이 자료를 이용하여 검증하였다. 검증 결과, 태풍 및 폭풍이 발생한 이벤트 상황을 모델이 잘 재현하고 있으며, 정량적인 RMSE 값은 0.5 m로 유의한 결과 값을 보였다. 파랑후측모델링을 통한 최근 14년 동안의 파랑 경향성 분석 결과, 과거에 비해 권역별 파고 2 m 이상 출현율은 전해역 평균 0.082 %/year로 증가하고 있으며, 이는 고파랑이 지속적으로 심화되고 있음을 뜻한다. 이러한 연안 파랑경향성 분석자료는 최근 기후변화에 따른 연안의 취약성평가 및 연안역에서의 침식방지구조물의 방재 설계를 위한 기초자료로 사용 가능하다. The purpose of this study is to analyze the long-term wave characteristics and tendencies of coastal waters near Korea based on wave hind-casting modelling. Wave hind-casting modelling was performed with a wind data set from ECMWF (2001~2014), which provides data from 1979 to the present. The results of numerical modelling were verified with observed data collected using wave buoys installed by the Korea Meteorological Administration (KMA) and Korea Hydrographic and Oceanographic Agency (KHOA) in offshore waters. The results agreed well with observations from buoy stations, especially during event periods such as typhoons. The quantitative RMSE value was 0.5 m, which was significant. Consequently, the results of a wave tendency analysis for 14 years (2001~2014) showed an increased appearance ratio for waves of more than 2 m in height at all regional domains. The mean appearance ratio was 0.082 % per year, which implies that coastal waves have been increasing continuously. This coastal wave tendency analysis data can be used to evaluate coastal vulnerability due to recent climate change and the design of coastal erosion prevention structures.

태풍 내습으로 인한 연안역 해일 취약성 평가

강태순,오형민,이해미,엄호식,Kang, Tae-Soon,Oh, Hyeong-Min,Lee, Hae-Mi,Eum, Ho-Sik 해양환경안전학회 2015 해양환경안전학회지 Vol.21 No.5

본 연구에서는 해일예측모델링을 통하여 연안역의 해일고를 산정하고, 취약성평가 기법을 적용하여 취약등급을 평가하였다. 해일예측모델링은 ADCIRC 모형을 적용하여 2000년~2014년까지의 27개 태풍을 모의하였으며, 상위 영향 6개 태풍에 대하여 검증하였다. 계산결과는 관측결과와 유의미한 검증결과를 보였다. 진해만, 사천만, 광양만, 천수만 및 경기만 등 주요 내만 연안역에서 해일고가 높게 나타났으며, 산출된 해일고 자료를 이용하여 표준화, 정규화 및 등급화 과정을 거쳐 해일 취약성 평가를 수행하였다. 평가결과, 진해만, 사천만, 광양만 등에서 취약지수가 4~5등급을 보였으며, 이는 해일의 특성상 영향을 직접 받는 내만역이 취약함을 의미한다. 반면 전남 서부 내만의 취약지수(1~3등급)는 상대적으로 양호하게 나타났으며, 이는 지난 15년간 이 지역을 통과한 태풍이 크게 영향을 미치지 않았기 때문인 것으로 사료된다. 따라서, 이러한 상대적 불확실성을 보완하기 위해서는 지형적 민감도를 고려한 보다 장기간의 영향누적을 통한 취약성 평가가 필요하다. In this study, we have estimated the storm surge heights using numerical modeling on coastal area, and then evaluated the vulnerability index by applying the vulnerability assessment techniques. Surge modelling for 27 typhoons affected from 2000 to 2014 were simulated by applying the ADCIRC model. The results of validation and verification was in significant agreement as compared with observations for the top 6 ranking typhoons affected. As results, the storm surge heights in Jinhae Bay, Sacheon Bay, Gwangyang Bay, Cheonsu Bay and Gyeonggi Bay were higher than other inner coastal areas, then storm surge vulnerability assessment was performed using a standardization, normalization and gradation of storm surge heights. According to results of storm surge vulnerability assessment, index of Jinhae Bay, Sacheon Bay, Gwangyang Bay etc. are estimated to be vulnerable(4~5) because of the characteristics of storm surge such as inner bay are vulnerable compared with exposed to the open sea areas. However, index in the inner bay of western Jeonnam are not vulnerable(1~3) relatively. It may not appear the typhoons affected significantly for the past 15 years. So, the long-term vulnerability assessment with the sensitivity of geomorphology are necessary to reduce the uncertainty.

일정경사면에서의 파에너지 바닥마찰손실계수

유동훈(Yoo, Dong-Hoon),엄호식(Eum, Ho-Sik),장문엽(Jang, Moon-Yup) 한국해안해양공학회 2010 한국해안해양공학회 논문집 Vol.22 No.2

파에너지는 쇄파되기 이전까지 주로 해저면과의 마찰력에 의하여 감소한다. 파마찰력을 산정하기 위한 연구는 여러 연구자들에 의해 진행되어 왔으며 어느 특정지점에서의 파마찰력 또는 파마찰손실률은 선형파이론으로 주어지는 해저면 입자유속과 연관된 파마찰계수의 도입으로 상당히 정확하게 간단하게 산정할 수 있다. 그러나 장구간에 걸쳐 파마찰력에 의하여 점차적으로 감소되는 파고변이는 상당한 반복 과정을 거쳐야 산정할 수 있었다. 본 연구에서는 기존 경험식을 이용해 전난류, 완난류 경우에 대해 일정경사면에서 천수효과와 마찰손실에 의한 파고 변화를 비교적 간단한 방법으로 추정하는 방법을 제시하였다. 해빈경사가 일정할 때 파고 변이률은 천수계수와 파고 마찰손실계수의 곱으로 간단히 구할 수 있다. 실제 해안과 비슷한 조건의 경우에 대하여 반복시산 과정으로 구한 수치와 간편 산정식으로 간단히 계산한 결과를 비교하여 제시하였다. Wave energy is dissipated mainly by friction on the seabed until the waves reach the surf zone. Many researchers have investigated the mechanism of wave friction and the bottom shear stress induced by wave motion at a certain point is now well estimated by introducing the wave friction factor related to the near bed velocity given by linear wave theory. The variation of wave energy or wave height over a long distance can be, however, estimated by an iteration process when the propagation of waves is strongly influenced by bed friction. In the present study simple semi-theoretical equation has been developed to compute the variation of wave height for the condition of wave propagation on a constant beach slope. The ratio of wave height is determined by the product of shoalng factor and wave height friction factor (frictional wave energy dissipation factor). The wave height estimated by the new equation is compared with the wave height estimated by the solution of numerical integration for the condition that the waves propagate on a constant slope.

예측시스템 기반 해황예보도 개발

김명원(Myeong Won Kim),이재연(Jae Yon Lee),엄호식(Ho Sik Eum),윤기항(Gi Hang Yun) 한국항해항만학회 2017 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.춘계