신기술 - 연안침식 어떻게 대응할 것인가?

진재율,Jin, Jae-Yul 한국어촌어항협회 2013 어항어장 Vol.103 No.-

연안개발공사로 인한 부유토사의 환경 악영향 저감방안 고찰

송원오,진재율,채장원,안희도,맹준호,오재경,Song, Won-Oh,Jin, Jae-Youll,Chae, Jang-Won,Ahn, Hee-Do,Maeng, Jun-Ho,Oh, Jae-Kyung 한국해양과학기술원 2003 Ocean and Polar Research Vol.25 No.suppl3

Coastal development works generally increase the suspended sediment concentration of the ambient water, causing environmental impacts in various manners. The most active measures in three sides have been reviewed for their applicabilities in Korea. Referring to the cases in the USA, the legislation of environmental windows seems to be not proper for Environmentally Sound and Sustainable Developments (ESSD) until sufficient scientific data are obtained to address the individual issues of potential negative impacts. Feedback monitoring can be regarded as the best way for ESSD. Korea also has the basic legal system for the feedback monitoring as well as Environmental Impact Assessments (EIA). However, the frequency, period and parameter of related surveys should be improved for the true ESSD. Moreover, environmental facilities such as environmental dredgers should be widely used for mitigating environmental Impacts caused by coastal development works.

Measurement of Turbulence Properties at the Time of Flow Reversal Under High Wave Conditions in Hujeong Beach

장연식,도종대,김선신,안경모,진재율,Chang, Yeon S.,Do, Jong Dae,Kim, Sun-Sin,Ahn, Kyungmo,Jin, Jae-Youll Korean Society of Coastal and Ocean Engineers 2017 한국해안해양공학회 논문집 Vol.29 No.4

교란운동에너지(TKE)와 레이놀즈 응력의 수직성분($-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$)에 대한 한 주기 파장 안에서의 시간변화를 관측자료를 사용하여 분석하였다. 관측자료는 동해에서 온대성저기압이 발달하였던 2017년 1월 14일부터 18일까지 동해안 후정해변에서 측정한 파랑자료를 사용하였다. 이 기간 동안 관측된 모든 파랑자료들 중에서 비슷한 형태를 갖는 수백 개의 규칙파들을 구분하였으며 이 자료를 토대로 Ensemble Average 기법을 사용하여 이 기간 파랑특성을 대표하는 세 개의 평균파를 계산하였다. 그리고 이 평균파를 기준으로 각 파의 요동을 측정하여 한 주기 동안의 교란운동에너지와 레이놀즈 응력을 계산하였다. 이렇게 계산된 자료들을 분석한 결과 교란운동에너지는 파랑의 평균유속과 비슷한 분포를 나타내었으나(즉 유속이 최대값을 나타낼 때 교란운동에너지도 최대값을 나타내었다), $-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$는 파랑의 수평유속 방향이 전환되는 '방향전환점'에서 가파르게 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 $-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$의 독특한 분포는 Nielsen(1992)에 의해 제안된 난류 convection 현상을 뒷받침하는 발견으로 퇴적물과 같은 물질들의 부유현상이 파랑의 '방향전환점(한 주기 안에서 파랑의 횡단방향 유속 부호가 바뀌는 시점)'에서 촉진될 수 있음을 보여준다. 이렇게 관측된 난류에너지 분포 특성을 CADMAS-SURF 모델을 사용하여 구현해 보았다. 그 결과 교란운동에너지의 경우 모델결과와 관측치 사이에 유사성이 발견되었으나 레이놀즈 응력($-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$)의 경우 모델이 '방향전환점'에서의 증가현상을 구현해 내지 못하였다. 이는 CADMAS-SURF와 같은 Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 모델들이 가지는 한계점으로 RANS 모델의 경우 레이놀즈 응력과 같은 난류에너지가 평균유속의 분포에 강한 영향을 받기 때문인 것으로 판명되었다. The temporal distribution of the turbulence kinetic energy (TKE) and the vertical component of Reynolds stresses ($-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$) was measured during one wave period under high wave energy conditions. The wave data were obtained at Hujeong Beach in the east coast of Korea at January 14~18 of 2017 when an extratropical cyclone was developed in the East Sea. Among the whole thousands of waves measured during the period, hundreds of regular waves that had with similar pattern were selected for the analysis in order to give three representing mean wave patterns using the ensemble average technique. The turbulence properties were then estimated based on the selected wave data. It is interesting to find out that $-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$ has one clear peak near the time of flow reversal while TKE has two peaks at the corresponding times of maximum cross-shore velocity magnitudes. The distinguished pattern of Reynolds stress indicates that vertical fluxes of such properties as suspended sediments may be enhanced at the time when the horizontal flow direction is reversed to disturb the flows, supporting the turbulence convection process proposed by Nielsen (1992). The characteristic patterns of turbulence properties are examined using the CADMAS-SURF Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) model. Although the model can reasonably simulate the distribution of TKE pattern, it fails to produce the $-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$ peak at the time of flow reversal, which indicates that the application of RANS model is limited in the prediction of some turbulence properties such as Reynolds stresses.

한강 하구 점착성 퇴적물 침강속도의 지엽적 변화에 관한 연구

서영덕(Seo Young Deok),진재율(Jin Jae-Youll),소재귀(So Jae Kwi),황규남(Hwang Kyu-Nam) 대한토목학회 2007 대한토목학회 학술대회 Vol.2007 No.10

한강 하구역 점착성 퇴적물 침강속도의 지엽적/공간적 변화

서영덕(YOUNG-DEOK SEO),진재율(JAE-YOULL JIN),황규남(KYU-NAM HWANG) 한국해양공학회 2008 韓國海洋工學會誌 Vol.22 No.1

The purpose of this study is to quantify the settling velocities of cohesive sediments from Han estuary and to evaluate their local variation within Han estuary. This study also includes an estimation of their spatial variation, for which the settling velocities of cohesive sediments from Han estuary arecompared with those for sediments from other regions. At the same time, physical-chemical properties, such as grain size distribution, the percentage of organic contents, mineralogical composition etc are measured in this study in order to examine their correlation with settling velocities and their effect on settling velocities. Results from settling tests show that the settling velocities of Han estuary mud varies in the range of two orders of magnitude (from 0.01 to 1.5 ㎜/sec) over the corresponding concentration range of 0.1 to 80 g/L, and a feature of the settling velocity profile is quite different in quantity as compared to those of previous studies for muds from other regions. Particularly in the flocculated settling region, the settling velocity for Han estuary muds is shown to be larger than that of Saemankeum and Keum estuary sediments, while in the hindered settling region all three sediments are shown to have a similar settling velocity. However, local variability of the settling velocities within Han estuary is shown to be insignificant.

XBeach 모델을 사용한 후정해변 폭풍파 연안침식 영향 수치모형 실험

장연식(Yeon S. Chang),진재율(Jae Youll Jin),정원무(Won Mu Jeong),도종대(Jong Dae Do) 한국연안방재학회 2017 한국연안방재학회지 Vol.4 No.4

The east coast of Korea occasionally suffers from the extreme storms developed by the winter time extratropical cyclones in the East/Japan Sea. The damages from these storms are not only due to strong winds but also due to high waves that cause severe coastal erosions. In October, 2006, storm waves were observed higher than 6 meters, the highest record in the past 15 years. In this study, we performed a numerical experiment to predict possible erosion rates by simulating the 2006 storm condition in Hujeong Beach as this area is listed as one of the sites that have highest waves among the beaches along the east coast of Korea. For this we employed XBeach nearshore process model because it is specifically designed for the computation of coastal response during time-varying storm conditions. For XBeach modeling conditions, we also used SWAN model to calculate wave parameters based on the observations during the 2006 storm event. The grid spacing is set as fine as 5 m to resolve the minute changes in the nearshore region where seabed topography is complex due to sand bars. We ran XBeach for 48 hours during which the wave height at Hujeong Beach increased from ~1 to ~7m in the first 20 hours. The results show that the shoreline is retreated ~10m on average during the storm period. However, the erosion becomes more severe with maximum retreat of ~30m at the mouth of a stream where the original beach elevation was relatively lower. The eroded sediments are then cumulated outside the swash zone, which shows that the sand is conserved in the shallow region between the coastline and the sand bars. However, some of the crests of the sand bars are lost to offshore, indicating that total sand in the whole nearshore region may not be conserved under this high wave conditions.

역기압 효과를 반영한 동해 연안 수위 변동 수치 재현

현상권(Sang Kwon Hyun),김성은(Sung Eun Kim),진재율(Jae Yull Jin),도종대(Jong Dae Do) 한국해안해양공학회 2016 한국해안해양공학회 논문집 Vol.28 No.1

일반적으로 해수위 변동은 조석, 기상, 수온, 염분, 파랑, 지형 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 비조석 외력 조건 중 대기압 변화는 수위 변화를 유발하는 큰 요인 중 하나이다. 수위 변동을 예측함에 있어 서해와 달리 조차가 작은 동해 연안은 조석 성분만을 외력 조건으로 고려하여 관측 수위를 재현하기는 현실적으로 어렵다. 본 연구에서는 동해 연안의 수위 예측 및 재현 시 대기압의 시간적 변화가 수위의 변화에 미치는 영향을 검토하고자 Telemac-2D 모형에 역기압 효과(IBE, Inverted Barometer Effect)를 반영하여 수치 모의를 실시하고 그 결과를 검토하였다. 역기압 효과와 조석을 동시에 반영한 예측 결과는 조석만을 반영한 예측결과보다 관측 자료와의 상관도가 크게 증가함으로 동해 연안 관측 수위의 수치 재현에 역기압 효과가 반드시 반영되어야함을 확인하였다. Sea water level variations are generally influenced by a variety of factors such as tides, meteorological forces, water temperature, salinity, wave, and topography, etc. Among non-tidal conditions, atmospheric pressure is one of the major factors causing water level changes. In the East Sea, due to small tidal range which is opposite to large tidal range of the Yellow Sea, it is difficult to predict water level changes using a numerical model, which consider tidal forcing only. This study focuses on the effects of atmospheric pressure variations on sea level predictions along the eastern coast of Korea. Telemac-2D model is simulated with the Inverted Barometer Effect(IBE), and then its results are analyzed. In comparison between observed data and predictions, the correlation of prediction with IBE and tide is better than that of tide-only case. Therefore, IBE is strongly suggested to be considered for the numerical simulations of sea level changes in the East Sea.

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.

Measurement of Turbulence Properties at the Time of Flow Reversal Under High Wave Conditions in Hujeong Beach

Yeon S. Chang(장연식),Jong Dae Do(도종대),Sun-Sin Kim(김선신),Kyungmo Ahn(안경모),Jae-Youll Jin(진재율) 한국해안해양공학회 2017 한국해안해양공학회 논문집 Vol.29 No.4

교란운동에너지(TKE)와 레이놀즈 응력의 수직성분(-u"w ")에 대한 한 주기 파장 안에서의 시간변화를 관측자료를 사용하여 분석하였다. 관측자료는 동해에서 온대성저기압이 발달하였던 2017년 1월 14일부터 18일까지 동해안 후정해변에서 측정한 파랑자료를 사용하였다. 이 기간 동안 관측된 모든 파랑자료들 중에서 비슷한 형태를 갖는 수백 개의 규칙파들을 구분하였으며 이 자료를 토대로 Ensemble Average 기법을 사용하여 이 기간 파랑특성을 대표하는 세 개의 평균파를 계산하였다. 그리고 이 평균파를 기준으로 각 파의 요동을 측정하여 한 주기 동안의 교란운동에너지와 레이놀즈 응력을 계산하였다. 이렇게 계산된 자료들을 분석한 결과 교란운동에너지는 파랑의 평균 유속과 비슷한 분포를 나타내었으나(즉 유속이 최대값을 나타낼 때 교란운동에너지도 최대값을 나타내었다), -u"w" 는 파랑의 수평유속 방향이 전환되는 ‘방향전환점’에서 가파르게 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 -u"w"의 독특한 분포는 Nielsen(1992)에 의해 제안된 난류 convection 현상을 뒷받침하는 발견으로 퇴적물과 같은 물질들의 부유현상이 파랑의 ‘방향전환점(한 주기 안에서 파랑의 횡단방향 유속 부호가 바뀌는 시점)’에서 촉진될 수 있음을 보여준다. 이렇게 관측된 난류에너지 분포 특성을 CADMAS-SURF 모델을 사용하여 구현해 보았다. 그 결과 교란운동에너지의 경우 모델결과와 관측치 사이에 유사성이 발견되었으나 레이놀즈 응력(-u"w")의 경우 모델이 ‘방향전환점’에서의 증가현상을 구현해 내지 못하였다. 이는 CADMAS-SURF와 같은 Reynolds-Averaged Navier-tokes(RANS) 모델들이 가지는 한계점으로 RANS 모델의 경우 레이놀즈 응력과 같은 난류에너지가 평균유속의 분포에 강한 영향을 받기 때문인 것으로 판명되었다. The temporal distribution of the turbulence kinetic energy (TKE) and the vertical component of Reynolds stresses(-u"w") was measured during one wave period under high wave energy conditions. The wave data were obtained at Hujeong Beach in the east coast of Korea at January 14~18 of 2017 when an extratropical cyclone was developed in the East Sea. Among the whole thousands of waves measured during the period, hundreds of regular waves that had with similar pattern were selected for the analysis in order to give three representing mean wave patterns using the ensemble average technique. The turbulence properties were then estimated based on the selected wave data. It is interesting to find out that -u"w" has one clear peak near the time of flow reversal while TKE has two peaks at the corresponding times of maximum cross-shore velocity magnitudes. The distinguished pattern of Reynolds stress indicates that vertical fluxes of such properties as suspended sediments may be enhanced at the time when the horizontal flow direction is reversed to disturb the flows, supporting the turbulence convection process proposed by Nielsen (1992). The characteristic patterns of turbulence properties are examined using the CADMAS-SURF Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) model. Although the model can reasonably simulate the distribution of TKE pattern, it fails to produce the -u"w" peak at the time of flow reversal, which indicates that the application of RANS model is limited in the prediction of some turbulence properties such as Reynolds stresses.

해안지형 변화 모니터링을 위한 해상 모바일 라이다(LiDAR) 시스템 구축

김창환(Kim, Chang Hwan),김현욱(Kim, Hyun Wook),박찬홍(Park, Chan Hong),김원혁(Kim, Won Hyuck),도종대(Do, Jong Dae),진재율(Jin, Jae Youll),이희준(Lee, Hee Jun) 한국연안방재학회 2015 한국연안방재학회 학술발표대회 논문집 Vol.2015 No.-

해안은 해양과 육지가 서로 만나며 지속적으로 변화하는 지역으로 그 변동성에 대한 모니터링 및 대응책이 요구되는 지역으로서 활발한 변동이 일어나고 있는 해안지형에 대한 정기적인 모니터링이 필요하다. 한국 해양과학기술원에서는 효율적인 해안지형 측량을 위한 해상 모바일 라이다 시스템을 구축 중에 있다. 본 시스템은 지상 라이다를 선박에 모션센서, RTKGNSS와 함께 설치하여 해안선을 따라 선박을 운항하며 고정된 방향(해안선 방향)으로 스캔하며 탐사 한다. 지상 고정 관측 라이다로는 침식이 진행된 해안선을 스캔 시, 전빈지역에 음영대가 많이 발생하여 관측이 어려움이 있지만 이 맵핑 시스템을 활용하면 음영대를 효과적으로 관측할 수 있으며, 선박이 해안선을 따라 이동하며 연속촬영 할 수 있어, 비교적 짧은 시간에 넓은 지역을 효율적으로 관측할 수 있어 연안침식대응기술 개발 및 연안 침식통합관리체계 도출에 많은 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.