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태풍의 특성변화에 따른 경남해역 해일양상 고찰
Effects of Typhoon's Characteristics on the Storm Surge at Gyeongnam Coastal Zone 원문보기 논문타임라인

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.21 no.1, 2009년, pp.1 - 14  

강주환 (목포대학교 건설공학부 토목공학) ,  박선중 (목포대학교 건설공학부 토목공학) ,  문승록 ((주)지오시스템리서치 연구기획부) ,  윤종태 (경성대학교 건설)

초록
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태풍의 주요 매개변수 변화에 따른 영향을 판단하는데 용이하도록 직선화된 가상태풍을 생성시켰다. 이러한 가상태풍 모의를 통해 경남해역을 대상으로 해일양상 변화를 고찰하였다. 이를 위해 태풍 MAEMI(0314)를 직선화한 가상태풍의 적절성을 검토한 후, 총 175개 CASE의 가상태풍모의를 수행하였다. 모의결과, 마산과 통영 해역은 지형적인 영향으로 다른 해역에 비해 상대적으로 높은 해일고가 발생되는 것으로 나타났다. 특히 마산해역의 경우 MAEMI와 동일한 강도의 태풍 내습시 경로에 따라 최대 2.50 m의 해일고가 발생 가능한 것으로 모의되었다. 마산 이외의 해역에서는 태풍 MAEMI의 해일고가 최대치에 근접하는 결과를 보여 MAEMI의 경로가 최악의 피해를 주는 경로였던 것으로 판단된다. 기압에 의한 수위 상승효과는 바람에 비해 상대적으로 크게 작용하며, 태풍의 중심에서 그 효과는 최대가 되는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Linear-tracked typhoons were simulated to investigate the effect of parameter sensitivity at Gyeongnam coastal zone. To do this, appropriateness of the linear-tracked MAEMI(0314) was tested and 175 scenarios were simulated on the basis of virtual MAEMI. The results show surge heights are relatively ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 태풍의 주요 매개변수 변경 및 그에 따른 영향을 판단하는데 용이한 직선화된 가상태풍을 활용해 경남해역을 대상으로 지역별 해일 변화양상을 고찰하였다. 이를 위해 태풍 MAEMI(0314)를 직선화한 가상태풍의 적절성을 검토한 후, 총 175개 CASE의 가상태풍모의를 수행하였다.
  • 본 절에서는 가상태풍 시나리오 구축을 위해 태풍 MAEMI의 상륙직전 경로를 직선화한 가상태풍을 생성하고, 실제 태풍 경로를 고려한 모의결과와 직선화된 경로의 모의결과를 비교검증함으로써 가상태풍의 적절성을 검토하였다. Fig.
  • 본 절에서는 태풍 MAEMI의 중심기압, 최대풍속, 최대풍반경 등 주요 매개변수가 동일하게 적용된 CASE 0에 대한 경남해역의 해일고 변화 양상을 검토하였다.
  • 이에 본 연구에서는 경남해역을 대상으로 태풍의 주요 매개변수 변화에 따른 지역별 해일 변화양상을 고찰하고자 태풍 MAEMI의 경로를 직선화한 가상태풍모의를 수행 하였다. 이를 위해 직선화된 모의기준 태풍의 적절성을 검토한 후, 경로별 내습각도를 변화시킨 35개 CASE의 가상 경로를 설정하고, 각각의 경로별로 중심기압, 최대풍속 등 주요 매개변수를 변화시킨 총 175개 CASE의 가상태풍모 의를 수행하였다.
  • 이처럼 지구온난화와 같은 기후 환경변화로 태풍 위험성이 증대되고 있으나 가변적인 태풍의 규모 및 진로 등에 의해 태풍 내습시 유발되는 다양한 현상 및 피해 등을 예측하는 것은 무리가 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 시나리오의 구성이 용이한 가상태풍모의를 통해 내습경로, 내습각도 및 태풍 주요 매개변수의 변화에 따른 경남해역의 지역별 해일변화 특성을 고찰하고자 한다.
  • 각 영역별 격자구성은 MIKE21 모형의 nesting 격자망 구축시 공간상 해석능력의 도약이 Δx(Coarse)=3Δx(Fine)인 것을 감안해 격자간격을 1/3씩 감소시켜 Table 1과 같이 설정하였다. 특히 본 연구에서는 nesting 격자망 구축시 각 영역별 접합경계부근의 수심을 동일하게 보정하였고, 수심 및 지형자료가 정확히 구현될 수 없는 큰 격자의 수심을 작은 격자의 상세수심으로 보정하는 과정을 전 영역에 대해 수행함으로써 보다 정도 높은 해일모의 결과를 기대할 수 있도록 하였다. 이러한 일체화된 nesting 격자망을 적용할 경우 경계에서의 연속성이 유지되므로 크기가 다른 격자망간 상호연계된 수치모의가 가능하게 되고 계산결과의 정확도를 높일 수 있어 보다 정확한 사상 재현이 가능하게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DHI사의 MIKE21 모형은 무엇을 통해 적용성이 검증되었는가? 본 연구에 사용된 수치모형은 DHI사의 MIKE21 모형의 HD 모듈(Hydrodynamic Module)과 CYWIND 부프로그램이다. MIKE21 모형은 선행연구(문승록 등, 2006)의 목포해역 해일모의 적용을 통해 적용성이 검증된 모형으로 모형에 관한 자세한 내용은 선행연구(문승록 등, 2006)에 수록되어 있으므로 재술치 않기로 한다. MIKE21 모형은 해일발생에 영향을 주는 주요 인자인 기압, 바람, 파랑 등에 의한 수위 상승효과와 조석과 해일 상호간의 비선형 효과까지 감안할 수 있으나, 본 연구에서는 기압과 바람에 의한 수위상승 효과만을 고려해 해일모의를 수행하였으며, 파랑에 의한 수위상승 효과 및 조석에 의한 비선형효과를 고려한 해일특성 분석은 후속연구에서 수행할 계획이다.
태풍은 무엇에 따라 그 피해 양상이 다르게 나타나게 되는가? 우리나라 연안은 거의 매년 평균 3~4개의 태풍으로부터 직간접적인 영향을 받아 왔으며, 태풍 내습시 수반되는 강풍, 고파랑, 집중호우 및 폭풍해일 등에 의한 연안재해로 막대한 피해를 받아왔다(천재영 등, 2008). 태풍은 내습 경로에 따라 그 피해 양상이 다르게 나타나게 된다. 예를들어 대한해협을 통과하는 태풍의 강도 및 내습빈도는 매우 높지만 우리나라는 가항반원에 위치하여 위험반원에 위치한 일본에 비해 상대적으로 그 피해규모가 적고, 제주도 서측을 통과해 황해를 거쳐 서해안으로 상륙하는 태풍의 경우 황해 통과 후 세력이 급속히 약해져 비교적 큰 피해를 주지 않는 반면 남해안으로 상륙하는 태풍의 경우 피해규모가 크게 발생하게 된다.
태풍의 영향권에 위치하는 연안지역은 태풍 내습시 어떠한 문제가 발생하는가? 예를들어 대한해협을 통과하는 태풍의 강도 및 내습빈도는 매우 높지만 우리나라는 가항반원에 위치하여 위험반원에 위치한 일본에 비해 상대적으로 그 피해규모가 적고, 제주도 서측을 통과해 황해를 거쳐 서해안으로 상륙하는 태풍의 경우 황해 통과 후 세력이 급속히 약해져 비교적 큰 피해를 주지 않는 반면 남해안으로 상륙하는 태풍의 경우 피해규모가 크게 발생하게 된다. 태풍의 영향권에 위치하는 연안지역은 태풍 내습시 동반되는 강풍 및 고파랑으로 인해 항만구조물 및 시설물, 선박 등의 직접적인 피해와 폭풍해일로 인한 연안저지대의 침수피해와 같은 2차적인 피해까지 엄청난 인적물적 피해가 발생한다. 근래 급격히 증가하고 있는 해양레저활동에 따른 연안개발과 인구 및 시설물의 집중을 고려하면 그 피해액과 복구비는 향후 더욱 증대될 것으로 예측된다.
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참고문헌 (18)

  1. 강주환, 박선중, 박민원 (2008). 서남해안의 해수면 상승과 해일고 증가 경향. 한국해안.해양공학회논문집, 20(1), 14-24. 

  2. 국립방재연구소 (2002). 폭풍해일예측을 통한 상황대처 방안 연구 

  3. 문승록, 강태순, 남수용, 황준 (2007). 폭풍해일에 의한 해안침수예상도 작성 시나리오 연구. 한국해안.해양공학회지, 19(5), 492-501 

  4. 문승록, 박선중, 강주환, 윤종태 (2006). MIKE21 모형을 이용한 목포해역 해일/범람모의. 한국해안.해양공학회지,18(4), 348-359 

  5. 박종길, 김병수, 정우식, 김은별, 이대근 (2006). 한반도에 영향을 주는 태풍의 통계적 특성 변화. Korean Meteorological Society, 16(1), 1-17 

  6. 오재호 (2007). 미래 태풍 강도 변화에 관한 연구: 기후변화가 동아시아지역 태풍에 미치는 영향. 기후변화전문가 워크숍(제5차 기후변화 학술대회 및 제4차 기후변화 정책포럼), 21-24 

  7. 천재영, 이광호, 김지민, 김도삼 (2008). 태풍 매미(0314호)에 의한 마산만 주변연안역에서의 범람해석. 한국해양공학회지, 22(3), 8-17 

  8. 허동수, 염경선, 김지민, 김도삼, 배기성 (2006a). 부산연안에서 폭풍해일고의 추정. 한국해양공학회지, 20(3), 37-44. 

  9. 허동수, 염경선, 김지민, 김도삼, 배기성(2006b). 경남연안의 지역특성에 따른 폭풍해일고의 변동. 한국해양공학회지, 20(3), 45-53 

  10. 허동수, 이현우, 이우동, 배기성 (2008). 슈퍼태풍 내습 시 부산경남 연안역의 폭풍해일고. 한국해안.해양공학회논문집, 20(1), 128-136 

  11. Blain, C. A., Westerink, J. J. and Luettich, R. A. (1994). The influence of domain size on the response characteristics of a hurricane storm surge model. Journal of Geophysical Research, 99, 18467-18479 

  12. Japan Meteorological Agency. http://www.jma.go.jp 

  13. Luettich, R. A., Westerink, J. J. and Scheffner, N. W. (1992). ADCIRC: An Advanced Three-Dimensional Circulation Model for Shelves, Coasts, and Estuaries, Report I, Theory and Methodology of ADCIRC-2DDI and ADCIRC-3DL. US Army Corps of Engineers. Technical Report DRP-92-6. 

  14. Mathew, J. P., Mahadevan, R., Bharatkumar, B. H. and Subramanian, V. (1996). Numerical simulation of open coast surges. Part I: Experiments on offshore boundary conditions. Journal of Coastal Research, 12, 112-122 

  15. Mcinnes, K. L., Walsh, K. J. E., Hubbert, G. D. and Beer, T. (2003). Impact of Sea-level Rise and Storm Surges on a Coastal Community. Natural Hazards, 30(2), 187-207 

  16. Peng, M., Xie, L. and Pietrafesa, L. J. (2004). numerical study of storm surge and inundation in the Croatan-Albemarle-Pamlico Estuary System. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 59, 121-137 

  17. Reid, R. O. (1990). Water level changes. In: Herbich, J. (Ed.), Handbook of Coastal and Ocean Engineering. Gulf Publishing, Houston, TX 

  18. Westerink, J. J., Luettich, R. A., Baptista, A. M., Scheffner, N. W. and Farrar, P. (1992). Tide and storm surge predictions using a finite element model. Journal of Hydraulic Engineering, 118, 1373-1390 

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