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문제 정의
- 조간대가 있는 이상적인 수로에 적용하여, mode splitting 기법을 사용하는 POM과는 달리, 본 semi-implicit 모델이 조간대를 합리적으로 처리할 수 있는 것을 보여주었다. 또한 경기만에 대하여 본 모델을 적용하여 조위 및 조류에 대하여 관측자료와 비교함으로서 본 모델의 현장 적용성을 보여주었다.
가설 설정
- 5). x-방향으로 100 km, y-방향으로 7 km인 수로의 입구에서는 진폭이 4 m인 조석이 전파되어 들어오고, 나머지 3면은 육지로 둘러싸여 있다고 가정하였다. 모델영역을 Δx=Δy=l km의 격자로 그리고 수직방향으로 3개의 층을 가지는 100×7×3의 격자망을 구성하였다.
- 1). 수로의 입구에서 진폭이 1 m인 조석이 전파되어 들어오고, 나머지 3면은 육지로 둘러싸여 있다고 가정하였다. 모델영역을 Δx=Δy=l km의 격자로 그리고 수직방향으로 3개의 층을 가지는 100×7×3의 격자망을 구성하였다.
제안 방법
- 3 차원 운동방정식과 수심적분된 연속방정식을 함께 풀어 조위에 대한 penta-diagonal matrix를 계수행렬로 갖는 연립방정식을 유도하였다. 이 계수행렬은 대각성분이 우세하고 대칭적이며 대각성분이 양의 값을 가지므로 unique한 수치해가 존재한다.
- POM에서 운동방정식의 순압경도력항과 수직방향 와동점 성항을 그리고 수심적분된 연속방정식의 속도발산항을 음해법으로 차분화하여 (Casulli and Cheng, 1992) mode splitting을 제거하고 조간대 처리 기법(Flather and heaps, 1975)을 도입한 3차원 semi-impKcit 모델을 수립하였다. 3 차원 운동방정식과 수심적분된 연속방정식을 함께 풀어 조위에 대한 penta-diagonal matrix를 계수행렬로 갖는 연립방정식을 유도하였다.
- 이렇게 구한 ηn+1을 식 (4)와 식 (5)에 대입하여 유속장(un+1, vn+1)을 구한다. ηn+1, un+1, vn+1을 사용하여 3차원 연속방정식으로부터 수직방향 유속을 구하고, 염·열보존방정식으로부터 염분과 수온을 구한다.
- 그러나 실제 경기만에서는 4대 분조 이외의 분조들에 의한 tidal forcing, 수평 방향 밀도차에 의한 경압력, 민물 유입에 의한 순압력, 바람 등 다양한 기작들에 의한 해수순환이 존재한다. 따라서 관측된 시계열 자료의 4대 분조 조화상수를 이용하여 재구성된 관측치와 모델결과를 비교하였다. 본 모델 적용결과는 4개 정점 모두에서 조위에 대한 시계열 관측자료를 진폭과 지각에 대하여 잘 재현하였다(예로 Fig.
- 조위와 유속은 cold start를 하여고, 모델결과는 4일 이후에 정상상태에 도달하였다. 모델계산이 4일이 되는 날부터 수로 입구에서 80 km 떨어진 지점에서 보존성 물질을 1 kg s-1 만큼 연속 방류하였다.
- semi-implicit 모델결과는 조위와 유속의 진폭과 위상의 크기 및 양상 등 모두가 POM 결과와 잘 일치하였고, 조위의 경우 하류로부터 상류로 갈수록 조석파가 전파되는 양상도 동일하게 재현하였다. 보존성 물질의 농도의 경우 방류 지점으로부터 하류 쪽으로 각각 10, 20, 30 km 떨어진 세 지점에서 시계열 결과를 비교하였다(Fig. 4). Semi-implicit 모델결과가 POM 결과와 잘 일치하였고, 방류 지점으로부터 멀어질수록 농도가 줄어드는 양상도 동일하게 재현하였다.
- 본 모델은 운동방정식의 순압경도력 항과 수직방향 와동점성항, 그리고 수심적분된 연속방정식의 속도발산항을 음해법으로 처리한다. 본 semi-implicit 모델은 mode splitting 기법을 사용하지 않아 수심이 얕은 조간대를 합리적으로 처리할 수 있고, 수심적분된 운동방정식을 풀지 않고 time step이 Δtl로 증가하여 전체적인 계산 효율도 향상되었다.
- 본 연구에서 수립한 semi-implicit 모델의 현장 적용성을 확인하기 위하여 경기만의 조석 및 조류에 대하여 적용하였다. 모델영역은 북위 36°46'-37°54', 동경 125°53'-126°55' 사이의 경기만 해역으로, 강 상류쪽으로는 신곡수중보까지, 임진강, 예성강을, 동쪽으로는 아산만까지를, 남쪽으로는 태안반도까지를 그리고 서쪽으로는 백아도 외해 해역까지를 포함한다(Fig.
- 본 연구에서는 Casulli and Cheng(1992)과 Cheng et al. (1993)의 반음해법에 기초하여 POM의 3차원 지배방정식을 차분화하여 mode splitting을 제거하고, Flather and Heaps(1975)의 조간대 처리 기법을 도입한 3차원 semi-implicit 수역학모델을 수립하였다. 본 semi-implicit 모델에 도입한 조간대 처리 기법에 관한 자세한 설명eFlather and Heaps(1975)오+ Park and Oh(1998)에 수록되어 있다.
- 상류 경계로부터 하류 쪽으로 10 km 지점까지 조간대가 분포하는 이상적인 3차원 수로를 설정하였다(Fig. 5). x-방향으로 100 km, y-방향으로 7 km인 수로의 입구에서는 진폭이 4 m인 조석이 전파되어 들어오고, 나머지 3면은 육지로 둘러싸여 있다고 가정하였다.
- 수로 입구로부터 각각 10, 50, 90km 떨어진 세 지점(Fig. 1의 A, B, C)에서 semi-implicit 모델과 POM의 조위와 유속에 대한 시계열 결과를 각각 Fig. 2와 Fig. 3에 비교하였다. semi-implicit 모델결과는 조위와 유속의 진폭과 위상의 크기 및 양상 등 모두가 POM 결과와 잘 일치하였고, 조위의 경우 하류로부터 상류로 갈수록 조석파가 전파되는 양상도 동일하게 재현하였다.
- 본 semi-implicit 모델은 mode splitting 기법을 사용하지 않아 수심이 얕은 조간대를 합리적으로 처리할 수 있고, 수심적분된 운동방정식을 풀지 않고 time step이 Δtl로 증가하여 전체적인 계산 효율도 향상되었다. 수립한 semi-implicit 수역학모델의 유효성과 계산 효율을 확인하기 위하여 이상적인 3차원 수로에 적용하여 POM과 비교하였다. 조간대가 있는 이상적인 수로에 적용하여, mode splitting 기법을 사용하는 POM과는 달리, 본 semi-implicit 모델이 조간대를 합리적으로 처리할 수 있는 것을 보여주었다.
- 조위와 유속은 cold start를 하였고, 정상상태에 도달한 5일 이후의 모델결과만 사용하였다. 외해측 개방경계에서 관측된 조석의 조화상수 자료와 최(1987)의 등조석도를 참고하여 조석의 주요 4대 분조(M2, S2, K1, O1)에 대한 개방경계조건을 구하여 시간에 따라 변하는 진폭과 지각을 지정하여 주었다(김, 1997; 임, 1999).
- 조간대를 포함하지 않는 수로와 포함한 수로 두 가지 경우에 대하여 비교하였다.
- 설정된 모델영역은 동서 방향으로 약 92 km이고, 남북 방향으로는 약 126 km이다. 해안선 굴곡 및 수심 변화가 심한 본 모델영역을 정확하게 반영하기 위하여 수평방향으로는 가변 격자를 사용하였다. 육지 부근 해역은 250×500m 격자로, 외해로 나가면서 50×500m, 500×1000 m, 1000×1000 m 격자로 격자망을 구성하였다(Fig.
대상 데이터
- 3차원 semi-implicit 모델을 조간대가 넓게 발달한 경기만에서 조석 및 조류에 대하여 적용하여 현장 적용성을 보여주었다. 모델영역내 37개 정점에서 관측된 조석의 4대 분조(M2, S2, K1, O1)의 조화상수 자료를 이용한 모델-자료 비교에서 본 모델이 조석의 진폭 및 전파를 잘 재현하였다(Fig. 9). 또한 4개 정점에서의 조위에 대한 시계열 자료와 2개 정점에서 조류에 대한 시계열 자료를 이용한 모델-자료 비교에서도 본 모델이 관측자료를 충실하게 잘 재현하였다(Fig.
- 적용하였다. 모델영역은 북위 36°46'-37°54', 동경 125°53'-126°55' 사이의 경기만 해역으로, 강 상류쪽으로는 신곡수중보까지, 임진강, 예성강을, 동쪽으로는 아산만까지를, 남쪽으로는 태안반도까지를 그리고 서쪽으로는 백아도 외해 해역까지를 포함한다(Fig. 8). 설정된 모델영역은 동서 방향으로 약 92 km이고, 남북 방향으로는 약 126 km이다.
- 수로의 입구에서 진폭이 1 m인 조석이 전파되어 들어오고, 나머지 3면은 육지로 둘러싸여 있다고 가정하였다. 모델영역을 Δx=Δy=l km의 격자로 그리고 수직방향으로 3개의 층을 가지는 100×7×3의 격자망을 구성하였다. 본 모델격자에서 식 (1)과 식 (2)에 의한 ΔtE와 Δtl는 각각 약 30 및 290 s 정도이고, 식 (7)에 의한 Δt는 약 350 s 정도이다(수평방향 와동점성계수의 order는 100 m2s-1 정도).
- 본 모델격자에서 식 (1)과 식 (2)에 의한 ΔtE와 Δrl는 각각 약 20 및 140 s 정도이고, 식 (7)에 의한 Δt는 약 200 s 정도이다(수평방향 와동점성계수의 order는 100 m2 s-1정도). 본 모델 적용에서 semi-implicit 모델의 Δt로는 60 s를 사용하였고, POM의 ΔtE로는 2 s와 Δtl로는 10 s를 사용하였다 (Δtl/ΔtE= 5). 조간대가 있는 경우에 Δtl/ΔtE=30을 적용하여 Δtl로 60s를 사용하면 조간대 격자에서의 불안정한 유속 때문에 POM 수행이 가능하지 않았다.
- 본 모델격자에서 식 (1)과 식 (2)에 의한 ΔtE와 Δtl는 각각 약 30 및 290 s 정도이고, 식 (7)에 의한 Δt는 약 350 s 정도이다(수평방향 와동점성계수의 order는 100 m2s-1 정도). 본 모델 적용에서 semi-implicit 모델의 Δt로는 60 s를 사용하였고, POM의 ΔtE로는 2 s와 Δtl로는 60 s를 사용하였다(Δtl/ΔtE=30). 조위와 유속은 cold start를 하여고, 모델결과는 4일 이후에 정상상태에 도달하였다.
- 모델영역을 Δx=Δy=l km의 격자로 그리고 수직방향으로 3개의 층을 가지는 100×7×3의 격자망을 구성하였다. 본 모델영역에서 해수로 채워져 유효한 수치 계산이 이루어지는 격자(total active cell)의 개수는 2,100개이며, 이중에서 조간대 격자의 개수는 120개이다. 본 모델격자에서 식 (1)과 식 (2)에 의한 ΔtE와 Δrl는 각각 약 20 및 140 s 정도이고, 식 (7)에 의한 Δt는 약 200 s 정도이다(수평방향 와동점성계수의 order는 100 m2 s-1정도).
- 해안선 굴곡 및 수심 변화가 심한 본 모델영역을 정확하게 반영하기 위하여 수평방향으로는 가변 격자를 사용하였다. 육지 부근 해역은 250×500m 격자로, 외해로 나가면서 50×500m, 500×1000 m, 1000×1000 m 격자로 격자망을 구성하였다(Fig. 8). 수직방향으로는 6개의 층을 가져 239×175×6의 격자망을 구성하였다.
- 인천항, 삼목도, 대부도 및 평택항(Fig. 8의 I, S, T, P)에서 관측된 조위 시계열 자료와 팔미도 부근 해역 2개 정점(Fig. 8의 PC1, PC2) 중층에서 관측된 조류 시계열 자료를 이용하였다. 조위의 관측기간은 인천항에서는 1996년 1월부터 1997년 1월까지(국립해양조사원, 1997), 그리고 정점 S에서는 1995년 12월부터 1996년 11월까지 각각 1년간이다(수도권신공항건설공단, 1996).
- 조간대를 포함하지 않는 이상적인 3차원 수로로 X-방향으로 100 km, y-방향으로 7 km이고, 10m의 일정한 수심을 갖는 직사각형 모양의 수로를 설정하였다(Fig. 1). 수로의 입구에서 진폭이 1 m인 조석이 전파되어 들어오고, 나머지 3면은 육지로 둘러싸여 있다고 가정하였다.
- 정점 T에서는 1997년 1월 24일부터 2월 22일까지와 1997년 7월 13일부터 8월 11일까지이고(인천광역시 공영개발사업단, 1997), 정점 P에서는 1995년 1월 26일부터 2월 24일까지와 1995년 7월 8일부터 8월 7일까지이다(인천광역시 공영개발사업단, 1995). 조류의 관측기간은 정점 PC1과 PC2에서 각각 1997년 1월 24일부터 2월 22일까지와 1997년 7월 13일부터 8월 11일까지이다(인천광역시 공영개발사업단, 1997). 본 모델 적용은 4대 분조(M2, S2, K1, O1)에 의한 tidal forcing만을 포함하므로, 모델결과는 4대 분조에 대한 시스템의 반응만을 보여준다.
데이터처리
- 모델결과는 모델영역내 37개 지점(Fig. 8)에서 관측된 조석의 주요 4대 분조의 조화상수 자료(송, 1992; Choi,1980; 최, 1987; 한국해양연구소, 1996 등)와 비교하였다. 이 37개 정점이 모델 영역 내에 골고루 분포하므로 조석파의 진폭뿐만 아니라 전파에 대해서도 모델결과를 검토할 수 있었다.
- 9에 제시되어 있다. 모델결과의 정확도를 정량적으로 살펴보기 위하여 모델결과에 대한 절대상대오차(absolute relative error=ARE)와 오차(error=E)를 계산하였고, 37개 정점에서 4대 분조의 진폭과 지각에 대한 평균 ARE와 평균 E가 Table 1에 제시되어있다. Fig.
- 위에서 수립한 semi-implicit 수역학모델의 유효성과 계산 효율을 확인하기 위하여 이상적인 3차원 수로에서 mode splitting 기법을 사용하는 P0M과 비교하였다. 조간대를 포함하지 않는 수로와 포함한 수로 두 가지 경우에 대하여 비교하였다.
이론/모형
- 비교적 단순한 반복기법인 conjugate gradient method(CGM)는 수렴속도가 느려 계산의 효율성이 떨어지므로 본 모델에서는 preconditioner를 사용하여 CGM의 수렴속도를 증가시킨 preconditioned conjugate gradient method(PCGM)로 식 (6)을 풀어 해수면 조위 (ηn+1)를 구한다. precondi- tioner로는 계수행렬 [A]가 대칭적이며 양의 값을 갖는 특징을 이용하여 일반적인 LU-factorization의 특수한 경우인 Cholesky factorization 방법을 사용하였다(Hager, 1988: pp. 84-102; Kincaid and Cheney, 1991: pp. 133-134). 또한 기억용량을 감소시키기 위하여 checkerboard(black-white=red-black) 기법을 사용하였다.
- POM에서 빠르게 움직이는 표면중력파와 느리게 움직이는 내부중력파를 포함하는 지배방정식을 풀 때 external mode와 in-ternal modeS. 나누어 계산을 수행하는 mode splitting 기법을 사용한다. external mode에서는 수심적분된 2차원 연속방정식과 운동방정식만을 짧은 ΔtE 간격으로 풀어 해수면 변동과 수심평균 유속장을 계산하고, internal mode에서는 3차원 연속방정식, 운동방정식과 염·열보존방정식을 상대적으로 긴 AZ, 간격으로 풀어 3차원 유속장과 염분·수온 분포를 계산한다.
- 133-134). 또한 기억용량을 감소시키기 위하여 checkerboard(black-white=red-black) 기법을 사용하였다.(Hageman and Young, 1981: pp.
- 본 semi-implicit 모델 적용의 Δt로는 45 s를 사용하였다. 바닥마찰은 Ma-nning의 마찰계수를 이용한 quadratic stress law를 사용하였고, 바람 응력은 고려하지 않았다. 조위와 유속은 cold start를 하였고, 정상상태에 도달한 5일 이후의 모델결과만 사용하였다.
- 본 연구에서는 Princeton Ocean Model(POM: Blumbeig and Mellor, 1987)의 3차원 지배방정식을 Casulli and Cheng (1992)의 반음해법으로 차분화하여 mode splitting을 제거하고 Flather and Heaps(1975)의 조간대 처리 기법을 도입한 3차원 semi-implicit 수역학모델을 수립하였다. 본 모델은 운동방정식의 순압경도력 항과 수직방향 와동점성항, 그리고 수심적분된 연속방정식의 속도발산항을 음해법으로 처리한다.
- 그러나 격자 개수가 증가함에 따라 행렬 [A]는 매우 큰 기억용량을 필요로 하기 때문에 식 (6)을 풀 때 기억용량을 최소화하고 수렴속도를 빠르게 하는 반복기법이 필요하다. 비교적 단순한 반복기법인 conjugate gradient method(CGM)는 수렴속도가 느려 계산의 효율성이 떨어지므로 본 모델에서는 preconditioner를 사용하여 CGM의 수렴속도를 증가시킨 preconditioned conjugate gradient method(PCGM)로 식 (6)을 풀어 해수면 조위 (ηn+1)를 구한다. precondi- tioner로는 계수행렬 [A]가 대칭적이며 양의 값을 갖는 특징을 이용하여 일반적인 LU-factorization의 특수한 경우인 Cholesky factorization 방법을 사용하였다(Hager, 1988: pp.
- 이 계수행렬은 대각성분이 우세하고 대칭적이며 대각성분이 양의 값을 가지므로 unique한 수치해가 존재한다. 수렴 속도를 증가시키기 위하여preconditioning 방법으로 Cholesky factorization을 이용하고 기억용량을 감소시키기 위하여 checkerboard 기법을 사용하는 PCGM을 적용하여 이 연립방정식의 해를 구하였다(Meijerink and Vorst, 1977).
성능/효과
- 이는 조간대가 넓게 발달한 연안해역에서는 mode splitting 기법을 사용하는 P0M에는 조간대 처리 기법을 합리적으로 도입할 수 없는 반면, 본 semi-implicit 모델에는 조간대 처리 기법을 합리적으로 도입할 수 있다는 것을 입증한다. 3차원 semi-implicit 모델을 조간대가 넓게 발달한 경기만에서 조석 및 조류에 대하여 적용하여 현장 적용성을 보여주었다. 모델영역내 37개 정점에서 관측된 조석의 4대 분조(M2, S2, K1, O1)의 조화상수 자료를 이용한 모델-자료 비교에서 본 모델이 조석의 진폭 및 전파를 잘 재현하였다(Fig.
- 4). Semi-implicit 모델결과가 POM 결과와 잘 일치하였고, 방류 지점으로부터 멀어질수록 농도가 줄어드는 양상도 동일하게 재현하였다. Semi-implicit 모델결과와 POM 결과가 거의 일치하는 Fig.
- 3에 비교하였다. semi-implicit 모델결과는 조위와 유속의 진폭과 위상의 크기 및 양상 등 모두가 POM 결과와 잘 일치하였고, 조위의 경우 하류로부터 상류로 갈수록 조석파가 전파되는 양상도 동일하게 재현하였다. 보존성 물질의 농도의 경우 방류 지점으로부터 하류 쪽으로 각각 10, 20, 30 km 떨어진 세 지점에서 시계열 결과를 비교하였다(Fig.
- 4까지의 결과는 본 연구에서 수립한 semi-implicit 수역학모델의 유효성을 입증한다. 같은 기종의 컴퓨터(DEC-alpha 600)에서 순수한 계산시간을 비교한 결과, semi-implicit 모델이 mode splitting 기법을 사용하는 POM보다 약 4.4배 더 빨리 수행되었다. 이는 mode splitting이 제거되어 수심적분된 운동방정식을 풀지 않고 time step이 Δt/l로 증가한 semi-implicit 모델의 계산 효율이 향상되었음을 입증한다.
- 4). 그러나 모델 수행 시간에 있어서는 semi-implicit 모델이 P0M보다 약 4.4배 정도 빠르게 수행되어 계산 효율이 향상되었다는 것을 입증하였다. 조간대를 포함하는 3차원 수로에서는 POM이 조간대 및 주 수로에서 조위와 유속에 대하여 불안정한 결과를 보여 준 반면 더 큰 time step을 사용한 semi-implicit 모델은 조간대와 주 수로에서 안정된 결과를 보여주었다(Fig.
- 9). 또한 4개 정점에서의 조위에 대한 시계열 자료와 2개 정점에서 조류에 대한 시계열 자료를 이용한 모델-자료 비교에서도 본 모델이 관측자료를 충실하게 잘 재현하였다(Fig. 10과 Fig. 11). 따라서, 본 연구에서 수립한 semi-implicit 모델은 조간대를 합리적으로 모의할 수 있고 계산 효율이 증가되어, 조간대가 넓게 발달한 연안해역을 대상으로 폭 넓게 적용될 수 있을 것이다.
- Δtl/ΔtdE로 5 이하의 값을 사용하는 것은 작은 time step을 요구하는 표면중력파와 복잡한 3차원 방정식의 해를 각자 그 특성에 맞게 다른 time step으로 풀어 계산 효율을 향상시키고자하는 mode splitting 기법의 장점을 살리지 못하는 것이다. 본 semi-implicit 모델 적용에서는 사용한 격자 크기를 고려할 때 (Fig. 8) 3차원 모델로서는 상대적으로 큰 time step인 45 s를 사용할 수 있어서 계산효율이 향상된 것을 보여주었다.
- 본 모델은 운동방정식의 순압경도력 항과 수직방향 와동점성항, 그리고 수심적분된 연속방정식의 속도발산항을 음해법으로 처리한다. 본 semi-implicit 모델은 mode splitting 기법을 사용하지 않아 수심이 얕은 조간대를 합리적으로 처리할 수 있고, 수심적분된 운동방정식을 풀지 않고 time step이 Δtl로 증가하여 전체적인 계산 효율도 향상되었다. 수립한 semi-implicit 수역학모델의 유효성과 계산 효율을 확인하기 위하여 이상적인 3차원 수로에 적용하여 POM과 비교하였다.
- 따라서 관측된 시계열 자료의 4대 분조 조화상수를 이용하여 재구성된 관측치와 모델결과를 비교하였다. 본 모델 적용결과는 4개 정점 모두에서 조위에 대한 시계열 관측자료를 진폭과 지각에 대하여 잘 재현하였다(예로 Fig. 10에 인천항과 평택항에서의 비교 제시). 정점 PC1과 PC2의 중층에서의 모델결과도 관측된 조류의 세기와 지각을 잘 재현하였다(예로 Fig.
- 7). 이는 조간대가 넓게 발달한 연안해역에서는 mode splitting 기법을 사용하는 P0M에는 조간대 처리 기법을 합리적으로 도입할 수 없는 반면, 본 semi-implicit 모델에는 조간대 처리 기법을 합리적으로 도입할 수 있다는 것을 입증한다. 3차원 semi-implicit 모델을 조간대가 넓게 발달한 경기만에서 조석 및 조류에 대하여 적용하여 현장 적용성을 보여주었다.
- 7a). 이는 조간대가 존재하는 연안해역에서는 mode splitting 기법을 사용하는 3차원 수역학모델에 조간대 처리 기법을 합리적으로 도입할 수 없는 반면, 본 semi-implicit 모델에는 조간대 처리 기법을 합리적으로 도입할 수 있다는 것을 입증한다.
- 수립한 semi-implicit 수역학모델의 유효성과 계산 효율을 확인하기 위하여 이상적인 3차원 수로에 적용하여 POM과 비교하였다. 조간대가 있는 이상적인 수로에 적용하여, mode splitting 기법을 사용하는 POM과는 달리, 본 semi-implicit 모델이 조간대를 합리적으로 처리할 수 있는 것을 보여주었다. 또한 경기만에 대하여 본 모델을 적용하여 조위 및 조류에 대하여 관측자료와 비교함으로서 본 모델의 현장 적용성을 보여주었다.
- 4배 정도 빠르게 수행되어 계산 효율이 향상되었다는 것을 입증하였다. 조간대를 포함하는 3차원 수로에서는 POM이 조간대 및 주 수로에서 조위와 유속에 대하여 불안정한 결과를 보여 준 반면 더 큰 time step을 사용한 semi-implicit 모델은 조간대와 주 수로에서 안정된 결과를 보여주었다(Fig. 6과 Fig. 7). 이는 조간대가 넓게 발달한 연안해역에서는 mode splitting 기법을 사용하는 P0M에는 조간대 처리 기법을 합리적으로 도입할 수 없는 반면, 본 semi-implicit 모델에는 조간대 처리 기법을 합리적으로 도입할 수 있다는 것을 입증한다.
- 조간대를 포함하지 않는 3차원 수로에서 semi-implicit 모델과 POM을 적용한 결과, 두 모델이 조위, 유속 및 보존성 물질 농도에 대하여 거의 동일한 결과를 보여주었다(Fig. 2부터 Fig. 4). 그러나 모델 수행 시간에 있어서는 semi-implicit 모델이 P0M보다 약 4.
- 7에 비교하였다. 조위에 대해서는 semi-implicit 모델결과와 POM 결과가 수로에서는 거의 유사하게 나타나나, POM의 경우 저조 시에 주수로 격자에서 미세하게 불안정한 결과를 보여준다(Fig. 6). 또한 조간대 각 격자에서 wet/dry 시점이 semi-implicit 모델과 POM이 약간 다르게 나타나고, 이는 POM에서는 2 s(ΔtE)마다 wet/dry를 판단하나 semi-implicit 모델에서는 60 s(Δt)마다 wet/dry를 판단하기 때문이다.
후속연구
- 11). 따라서, 본 연구에서 수립한 semi-implicit 모델은 조간대를 합리적으로 모의할 수 있고 계산 효율이 증가되어, 조간대가 넓게 발달한 연안해역을 대상으로 폭 넓게 적용될 수 있을 것이다.
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