동해 연안 파력 부존량의 시간적 및 공간적인 변동 양상

정원무(Jeong, Weon Mu),조홍연(Cho, Hongyeon),오상호(Oh, Sang Ho),김상익(Kim, Sang Ik) 한국해안해양공학회 2013 한국해안해양공학회 논문집 Vol.25 No.5

본 연구에서는 동해 연안의 9개소에서 관측된 파랑 자료를 사용하여 파력 부존량을 평가하였으며 기존의 연구 결과와 비교하였다. 동해 연안에서는 파력 부존량의 계절 변화가 동계 6.4 kW/m, 하계 1.2 kW/m 정도로 공간적인 변화인 2.5~4.3 kW/m보다 크게 나타나고 있으며, 거의 대부분의 정점에서 하계 6~7월의 파력이 가장 작게 나타났다. 연 평균 파력 부존량 추정치는 동해 중부 해역에 위치하고 있는 묵호와 죽변 지점에서 4.3 kW/m 정도로 가장 크게 나타났으며, 진하 지점에서 2.5 kW/m로 가장 작게 나타났다. 또한 파력 부존량의 분포도 기존의 후측자료를 이용하여 제시된 남쪽에서 북쪽 방향으로의 감소 경향과는 달리 중부해역에서 가장 크고, 중부해역을 기준으로 남쪽, 북쪽 방향으로 모두 감소하는 경향을 보이는 것으로 파악되었다. In this study, the wave energy potential (WEP) was evaluated using the wave data measured at nine stations along the Korean east coast and compared with the results of previous studies. Along the Korean east coast, seasonal variations in the WEP were around 6.4 kW/m in winter and 1.2 kW/m in summer, greater than spatial variations of 2.5~4.3 kW/m. In most stations, the wave power during June to July were shown to be smallest. The estimated annual average WEP was greatest in the Mukho and Jukbyeon stations located in the middle of the Korean east coast at around 4.3 kW/m, and smallest in the Jinha station at around 2.5 kW/m. The results found using the previous hindcast data showed WEP having a tendency to decrease from south to north. However, in this study, the WEP showed a tendency of being greatest in the middle of the Korean east coast and decreasing in both north and south directions.

한정된 자료로 추정한 설계파고의 신뢰구간 분석

정원무(Jeong, Weon-Mu),조홍연(Cho, Hong-Yeon),김건우(Kim, Gunwoo) 한국해안해양공학회 2013 한국해안해양공학회 논문집 Vol.25 No.4

부산항 신항에서 측정한 14년 동안의 파랑자료를 이용하여 재현기간에 따른 설계파고와 신뢰구간을 추정 분석하였다. 극치분석에 사용한 함수는 Gumbel 함수와 Weibull 함수, Kernel 함수이며, 각각의 방법으로 추정한 설계파고의 신뢰구간을 Monte-Carlo 모의기법 중의 하나인 Bootstrap 방법으로 추정하였다. 설계파고의 추정 신뢰구간을 분석한 결과, 약 ±10% 수준의 신뢰구간을 만족하기 위해서는 150년 이상의 자료가 필요한 것으로 파악되었다. 그리고 실질적으로 가능한 자료의 개수를 25~50개 정도(25~50년 동안의 추정자료)로 간주하는 경우, Type I 분포함수의 경우 허용오차가 ±16~22% 정도이며, Type III 분포함수의 경우, ±18~24% 정도로 파악되었다. 한편 비모수적 방법에 해당하는 Kernel 분포함수를 이용한 방법은 Type I과 III을 사용한 것에 비해 신뢰구간은 40% 이하 수준으로 우수한 결과를 보이는 반면, 설계파고는 1.2~1.6 m 정도 낮게 추정하는 결과를 보여주고 있다. It is estimated and analyzed that the design wave height and the confidence interval (hereafter CI) according to the return period using the fourteen-year wave data obtained at Pusan New Port. The functions used in the extreme value analysis are the Gumbel function, the Weibull function, and the Kernel function. The CI of the estimated wave heights was predicted using one of the Monte-Carlo simulation methods, the Bootstrap method. The analysis results of the estimated CI of the design wave height indicate that over 150 years of data is necessary in order to satisfy an approximately ±10% CI. Also, estimating the number of practically possible data to be around 25~50, the allowable error was found to be approximately ±16~22% for Type I PDF and ±18~24% for Type III PDF. Whereas, the Kernel distribution method, a typical non-parametric method, shows that the CI of the method is below 40% in comparison with the CI of the other methods and the estimated design wave height is 1.2~1.6 m lower than that of the other methods.

장기간 파·바람 조사를 통한 포항신항의 하역중단 원인 분석

정원무(Jeong, Weon-Mu),류경호(Ryu, Kyong-Ho),백원대(Baek, Won-Dae),최혁진(Choi, Hyuk-Jin) 한국해안해양공학회 2011 한국해안해양공학회 논문집 Vol.23 No.3

포항신항의 대부분의 부두에서 빈번하게 발생하는 하역중단 문제의 원인을 규명하고 효율적인 대책안을 수립하기 위하여 항내 외의 다수 정점에서 1년동안 바람 및 파랑 조사를 수행하였다. 동시에 선석별 하역중단 기록과 기상청의 강수자료도 입수하여 상호 비교함으로써 하역중단 원인을 종합적으로 분석하였다. 우천에 의한 요인을 제외하면 하역중단은 너울, 풍파와 너울 및 풍파로 인한 항내 침입파고가 임계치를 초과하는 경우에 발생하는 것으로 나타났다. 최근까지 하역중단 원인의 하나로 지목되었던 주기 5~80분의 부진동 현상은 직접적인 연관성이 없는 것으로 나타났다. 항입구까지 단주기파에 구속되어 전파해오는 주기 0.5~3분의 외중력파의 파고는 항내에서 단주기파 파고와 거의 선형적인 관계를 나타내었다. 본 연구를 통하여 너울, 풍파 등의 단주기파 항내 침입을 효과적으로 차단할 경우 포항신항의 하역중단 문제를 크게 개선할 수 있을 것으로 판단되었다. Field measurements of the winds and waves were carried out for one year at multiple locations inside and outside of the Pohang New Harbor in order to clarify the reason of downtimes frequently occurring at most of the harbor quays and to establish an efficient countermeasure. In addition, the downtime records of the quays and precipitation data provided by Korea Meteorological Agency were acquired for mutual comparison and comprehensive analysis of the cause of downtimes. Except the influence of precipitation, it was found that the downtimes occurred when the height of waves entering into the harbor incurred by either one of swell, wind seas, or mixture of both, exceeded a threshold. The seiche whose period ranges from 5 to 80 minutes, which was suspected as a possible cause of the downtimes, is shown to have no direct relation with the downtimes. Meanwhile, the height of far-infra-gravity waves whose period ranges between 0.5 and 3 minutes, propagating to the harbor mouth forced by short period waves, showed almost proportional relationship with the height of short period waves. Based on the result of this study, it is concluded that the downtime problems of Pohang New Harbor can be greatly improved by effectively preventing the entrance of short period waves such as swell or wind seas.

속초 연안의 장기 파랑관측 및 분석

정원무(Weon Mu Jeong),류경호(Kyung-Ho Ryu),조홍연(Hongyeon Cho) 한국해안해양공학회 2015 한국해안해양공학회 논문집 Vol.27 No.4

동해 중부에 위치한 속초항 연안에서 약 11년간 취득한 파랑자료를 스펙트럼법과 파별분석법을 사용하여 분석하고 대표적인 파랑 특성을 검토하였다. 유의파고는 동계에 크고 하계에 작으며, 첨두주기도 동계에 길고 하계에 짧은 특성을 나타내었다. 관측된 최대 유의파고는 8.95 m 였으며 동해선풍에 의하여 발생되었다. 유의파고와 첨두주기 모두 그 분포 형태를 Generalized Gamma 및 Generalized Extreme Value 분포함수보다는 Kernel 분포함수가 보다 잘 재현하였다. 한편, 인근 해역에서의 설계 및 시공에 도움을 줄 수 있도록 파고 자료를 월별 및 파고 구간별로 세분하고 누적출현율을 제시하였다. Wave data acquired over eleven years near Sokcho Harbor located in the central area of the east coast were analyzed using spectral method and wave-by-wave analysis method and its major wave characteristics were examined. Significant wave heights were found to be high in winter and low in summer, and peak periods were also found to be long in winter and short in summer. The maximum significant wave height observed was 8.95 m caused by the East Sea twister. The distributional pattern of the significant wave heights and peak periods were both fitted better by Kernel distribution function than by Generalized Gamma distribution function and Generalized Extreme Value distribution function. The wave data were compiled to subdivide the wave height into intervals for each month, and the cumulative occurrence rates of wave heights were calculated to be utilized for the design and construction works in nearby construction works.

실측자료에 근거한 동해안 파력 부존량 검토

정원무(Jeong, Weon-Mu),오상호(Oh, Sang-Ho),이달수(Lee, Dal-Soo),이동영(Lee, Dong-Young) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.06

In the past, the use of wave energy has mainly been focused on conversion of large wave energy resources in the far offshore areas. However, with the technological improvement of converting wave energy into electricity, the energy resources at much shallow waters are now considered as a site for possible installation of the devices that obtain energy from the waves. In this respect, the wave energy resources on the east coast of Korea, where the sea is milder than the open ocean, were investigated using the field measurement data obtained at three different locations along the coast. For all the locations, the wave power was greater in winter season, compared to summer season. The estimated wave power varied from 2 to 4.5 kW/m on average, depending on the measurement locations.

대진 연안의 장기 파랑 특성 분석

정원무(Weon Mu Jeong),조홍연(Hongyeon Cho),백원대(Wondae Baek) 한국해안해양공학회 2015 한국해안해양공학회 논문집 Vol.27 No.2

동해 중북부에 위치한 대진항 북측 연안에서 7년간 취득한 파랑자료를 스펙트럼법과 파별분석법을 사용하여 분석하고 대표적인 파랑 특성을 검토하였다. 유의파고는 동계에 크고 하계에 작으며, 첨두주기도 동계에 길고 하계에 짧은 특성을 나타내었다. 관측된 최대 유의파고는 6.59 m였으며 1216호 태풍 산바(SANBA)에 의하여 발생되었다. 유의파고와 첨두주기 모두 그 분포 형태를 Generalized Gamma 및 Generalized Extreme Value 분포함수보다는 Kernel 분포함수가 보다 잘 재현하였다. 한편, 인근 해역에서의 설계 및 시공에 도움을 줄 수 있도록 파고 자료를 월별 및 파고구간별로 세분하고 누적출현율을 제시하였다. Wave data acquired over seven years near Daejin Harbor located in the north central area of the east coast was analyzed using spectral method and wave-by-wave analysis method and its major wave characteristics were examined. Significant wave heights were found to be high in winter and low in summer, and peak periods were also found to be long in winter and short in summer. The maximum significant wave height observed was 6.59 m and was caused by Typhoon No. 1216, SANBA. The distributional pattern of the significant wave heights and peak periods were both reproduced better by Kernel distribution function than by Generalized Gamma distribution function and Generalized Extreme Value distribution function. Meanwhile, the wave data was subdivided by month and wave height level and the cumulative appearance rate was proposed to aid designing and constructing works in nearby coastal areas.

실측 파랑자료를 이용하여 추정된 우리나라 동해 연안역의 파력 부존량 비교

정원무(Jeong, Weon-Mu),오상호(Oh, Sang-Ho),이달수(Lee, Dal-Soo),이동영(Lee, Dong-Young) 한국신재생에너지학회 2007 신재생에너지 Vol.3 No.3

In this study, the wave power resources at the three locations [Sokcho, Hupo, and Onsan] on the east coast of Korea were estimated by using the field measurement data and were compared with the results of previous researches. It was found that seasonal variation of the wave power is very significant on the east coast of Korean peninsula. The wave power was the smallest in the summer season at all the locations. At Hupo and Onsan, the highest value of the monthly-averaged wave power was observed in September, probably because the pathways of typhoon in September were close to both locations. At the northest location, Sockcho, in contrast, the monthly highest value of the wave power appeared in January, probably owing to the influence of storm waves driven by Donghae twister. The estimated annual average wave power was 4.5 kW/m at Sokcho, which was about two times larger than those at other two locations. It is noteworthy that this result is completely different from past researches based on wave hindcasting data. In addition, the estimates of wave power by the past researches seemed to be smaller than those of the present study, especially at the northern region of the east coast.

2004~2006년 대한해협 동쪽을 통과한 태풍들에 의한 폭풍파 관측

정원무(Jeong, Weon Mu),김상익(Kim, Sang Ik),백원대(Baek, Won Dae),오상호(Oh, Sang-Ho) 한국해안해양공학회 2014 한국해안해양공학회 논문집 Vol.26 No.2

최근 우리나라에는 거의 매년 대형 태풍이 내습하였으며 이로 인해 직 간접적으로 많은 피해가 발생하였다. 그러나 태풍의 내습 시 태풍의 외해 진입경로에서 파랑 및 바람자료를 확보한 사례는 매우 드물며 이로 인해 태풍파 모델링의 보정 및 검증자료 확보에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문은 기상청과 한국해양과학기술원에서 2004~2006년에 내습한 태풍 송다, 나비, 산산으로 인한 폭풍파들을 관측한 기록들을 종합하여 제공함으로써 태풍파 수치모델링 관련 연구자들에게 도움이 되도록 하였다. 태풍 나비와 산산의 진행경로가 대한해협보다 동쪽이었음에도 불구하고 거제도 동쪽에 위치한 남형제도에서 유의파고 8.3 m가 관측되었으며, 특히 영일만방파제 전면 1.4 km 지점에서는 두 태풍 모두 기록적인 유의파고 12.2 m가 관측되었다. 한편, 거제도의 해양기상부이와 남형제도의 파향 파고계로 취득된 자료들의 비교 결과 최대파고는 유사하였으나 유의파고는 상당한 차이를 나타냈다. In recent years, strong typhoons have passed South Korea almost every year and severe damages were incurred directly and indirectly. However, instances where wave and wind data were procured from the offshore approach path of the typhoon are very rare and thus researchers are experiencing difficulties in obtaining calibration and verification data of typhoon-generated wave modeling. This paper provides a synthesis of records of observations by the Korea Meteorological Administration and Korea Institute of Ocean Science and Technology on storm waves generated by the typhoons SONGDA, NABI, and SHANSHAN that passed from 2004 to 2006 in order to help researchers interested in typhoon-generated wave numerical modeling. Although the trajectories of typhoon NABI and SHANSHAN were east of the Korea Strait, a significant wave height of 8.3 m was measured at Namhyeongjedo located east of Geojedo. Moreover, an unprecedented significant wave height of 12.2 m was measured for both typhoons at a station 1.4 km away from Yeongil Bay breakwater. Meanwhile, a comparative analysis of data obtained with a ocean data buoy at Geojedo and a Directional Waverider at Namhyeongjedo showed maximum wave heights that were similar but considerably different significant wave heights.

장기 파랑관측자료 분석 및 천해파 수치실험에 의한 강릉 해역의 천해설계파

정원무(Jeong, Weon Mu),전기천(Jun, Ki Cheon),김건우(Kim, Gunwoo),오상호(Oh, Sang-Ho),류경호(Ryu, Kyong-Ho) 한국해안해양공학회 2012 한국해안해양공학회 논문집 Vol.24 No.5

본 연구에서는 강릉 해수욕장 전면에서 20년간 관측된 파랑자료의 극치분석을 통하여 재현빈도 10, 20, 30 및 50년의 천해설계파를 도출하였다. 이들을 수산청(1988) 및 한국해양연구원(2005)에 제시된 강릉 해역에 대한 재현빈도별 심해파 조건을 경계조건으로 천해파 모델인 SWAN을 사용하여 관측지점에서의 파고를 구한 값과 비교하였다. 그 결과 이러한 기존의 심해파 조건들로 계산한 강릉 해역의 천해파고는 관측치에 비해 상당히 작게 제시되었으며 그 차이는 재현빈도의 증가에 따라 커지는 것을 확인하였다. 한국해양연구원은 이전보다 상세한 격자와 WAM 모델을 사용하여 2004년 1월부터 2008년 8월까지의 역추산 자료를 생성하였으며, 이를 천해역의 관측 자료와 비교한 결과 1979~2003년의 자료에 비해 동계 폭풍파의 재현성이 크게 향상되었음을 확인하였다. 앞으로 2004년 이전에 대해서도 상세 격자와 WAM 모델을 사용한 역추산 자료의 생성 및 이를 사용한 심해파의 보완 작업이 필요한 것으로 사료된다. In this study, shallow-water design waves are calculated for the return period of 10, 20, 30, and 50 years, based on the extreme value analysis of the wave measurement data at Gangneung beach. These values are compared with the results of SWAN simulation with the boundary condition of the deep-water design waves of the corresponding return periods at the Gangneung sea area provided by the Fisheries Agency (FA, 1988) and Korea Ocean Research & Development Institute (KORDI, 2005). It is found that the shallow-water wave heights at Gangneung beach calculated by the deep-water design waves were significantly less than the observation data. As the return period becomes higher, the significant wave heights obtained by the extreme value analysis becomes higher than those computed by SWAN with the deep-water design waves of the corresponding return periods. KORDI computed the hindcast wave data from January 2004 to August 2008 by WAM with a finer-grid mesh system than those of previous studies. Comparisons of the wave hindcast results with the wave observation show that the reproducibility of the winter-season storm wave was considerably improved compared to the hindcast data from 1979 to 2003. Hereafter, it is necessary to carry out hindcast wave data for the years before 2004 using WAM with the finer-grid mesh system and to supplement the deep-water design wave.

동해안에서의 이상 고파

정원무(Jeong, Weon-Mu),오상호(Oh, Sang-Ho),이동영(Lee, Dong-Young) 한국해안해양공학회 2007 한국해안해양공학회 논문집 Vol.19 No.4

2006년 10월 23~24일 동해안 일대에서 발생한 이상 고파(高波)를 5개 지점에서 관측하고 기상청에서 제공하는 바람 자료를 함께 이용하여 고파의 특성을 분석하였다. 이번 이상 고파는 높은 너울이 동해안에 영향을 미치기 시작하는 시점에 동해상에 발달한 온대성 저기압의 영향으로 동해선풍이 지속적으로 강하게 불어서 발생하였다. 5개 관측 지점 중 가장 북쪽에 위치한 속초에서는 최대 순간풍속 63.7 m/s의 강풍과 최대 유의파고 9.69 m, 첨두주기 12.8 s의 고파가 관측되었다. 이처럼 높은 파가 발생한 이유는 강풍이 부는 동안 높은 너울이 지속적으로 유지되었고 강풍이 너울의 진행과 같은 방향으로 불어서 너울과 풍파의 중첩에 의한 파고 상승 효과가 극대화되었기 때문이다. 동해안에서는 겨울철에 이러한 돌발성 폭풍파가 발생할 가능성이 매우 높으므로 이를 고려하여 피해를 최소화하도록 대응 방침을 수립해야 할 것이다. Abnormally high waves occurring at the east coast of korea were observed at five field measurement stations and their characteristics were analyzed with the use of wind data provided by the Korean Meteorological Administration. The high waves occurred because strong Donghae twister that was developed by extratropical cyclone blew while high swell arrived at the east coast of Korea. At Sokcho, the most northern site among the five measurement stations, maximum gust speed was 63.7 m/s and significant wave height reached at its maximum of 9.69 m with the corresponding peak wave period of 12.8 s. The reason for appearance of the abnormally high waves is that high swell continued while the twister blew strongly. Moreover, the wind direction was the same as the direction of swell propagation, which maximizes the increase of wave height due to superposition of swell and wind-generated waves. On the east coast of Korea, outbreak of this type of storm waves is very probable in winter season so that it is requested to establish a countermeasure of minimizing possible damage caused by the storm waves.