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NTIS 바로가기한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.23 no.1, 2011년, pp.93 - 100
박선중 ((주)혜인이엔씨 기술연구소) , 강주환 (목포대학교 토목공학과) , 문승록 ((주)지오시스템리서치 연구기획부) , 김양선 (목포대학교 토목공학과)
박 등(2010)의 연구에서 적용성이 입증된 조석-해일 결합모형을 이용해 목포시에서 범람모의를 수행하였다. MIKE21 모형을 결합모형으로 활용하였으며, 적용영역은 박 등(2010)의 연구와 동일하게 선정하였고 범람모의를 위해 목포시에 대한 정밀역을 추가하였다. 하절기의 대조기 고조시에 맞춰 가상태풍이 목포해역에 직접적인 영향을 주는 경우에 대하여 해석하였으며, 이 경우 발생된 고조위 556 cm는 100년 빈도 정도로 평가된다. 계산된 최대 범람영역을 살펴보면 목포시 내항 및 북항 인근에서 50~100cm 가량 침수되는 것으로 나타나고 있으며, 이를 토대로 내항에서 해안침수예상도를 작성하였다.
A coupled tide-surge model, which has been evaluated the utility in the previous study, is applied for simulating the inundation phenomena. The coupled model system adopts the hydrodynamic module of MIKE21 software, and the study area is identical to the previous study. The only difference is additi...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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조석 및 태풍에 의한 해일 및 범람을 수치적으로 재현하기 위해 무엇이 보편화되고 있는가? | 최근 조석 및 태풍에 의한 해일 및 범람을 수치적으로 재현하기 위해 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 하는 해수 유동모형에 격자점에서의 침수-노출 여부를 판정하여 계산영역을 결정하게 되는 방식의 해안범람모의가 보편화되고 있다. 여기에 기압차와 바람응력까지 포함한 태풍모의까지 가능하게 될 경우 조석은 물론이고 해일과 범람을 동시에 모의할 수 있게 된다. | |
해일고 산정을 토대로 하여 무엇에 대한 연구가 꾸준하게 진행되고 있는가? | 이러한 해일고 산정을 토대로 하여 최근 범람 모의에 대한 연구 역시 꾸준하게 진행되고 있다. 김 등(2007)은 부산해역에서 월파량을 고려한 침수해석을 실시한 바 있고, 천 등(2008)은 처오름을 고려한 마산만에서의 해일 범람을 모의한 바 있다. | |
해안범람모의에 기압차와 바람응력까지 포함한 태풍모의까지 가능하게 될 경우 무엇을 할 수 있게 되는가? | 최근 조석 및 태풍에 의한 해일 및 범람을 수치적으로 재현하기 위해 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 하는 해수 유동모형에 격자점에서의 침수-노출 여부를 판정하여 계산영역을 결정하게 되는 방식의 해안범람모의가 보편화되고 있다. 여기에 기압차와 바람응력까지 포함한 태풍모의까지 가능하게 될 경우 조석은 물론이고 해일과 범람을 동시에 모의할 수 있게 된다. 범람모의를 위해 본 연구에서도 채택하고 있는 조간대 모의기법은 Leendertse(1967)의 침수-노출 알고리즘을 근간으로 하고 있으며, 이러한 이동경계기법이 적용된 모형의 경우 수치해석과정이 다소 복잡하지만 비교적 정확한 수치해를 얻을 수 있을 뿐 아니라 계산영역이 지속적 또는 불규칙적으로 변화하는 범람특성의 구현이 가능해지고 있다(Ip et al. |
강주환, 문승록, 박선중 (2004). 해수유동모형에서 조간대 모의의 필요성. 대한토목학회논문집, 24(3B), 259-265.
강주환, 문승록, 박선중 (2005). 조석확폭에 수반되는 조간대 영역 확대의 영향성. 한국해안해양공학회논문집, 17(1), 47-54.
강주환, 문승록, 박선중 (2006). 조석/해일 환경변화를 감안한 고극조위 빈도분석. 대한토목학회논문집, 26(1B), 99-106.
해당기간 동안 목포 조위관측소의 계산된 조위곡선을 평균해수면(D.L.(+)2.43 m) 기준으로 Fig. 5에 도시하였는데, 천문조와 해일고가 중첩된 조위는 D.L.(+)5.56 m로 강 등(2006)의 조위편차와 조위예측치의 결합확률을 통해 추정한 목포항 100년 빈도 고극조위(D.L.(+)5.57 m) 정도로 평가된다.
강주환, 박선중, 박민원 (2008). 서남해안의 해수면 상승과 해일고 증가 경향. 한국해안해양공학회논문집, 20(1), 14-24.
김도삼, 김지민, 이광호, 이성대 (2007). 연안역에서 고파랑과 폭풍해일을 고려한 침수해석. 한국해안해양공학회지, 21(2), 35-41.
김 등(2007)은 부산해역에서 월파량을 고려한 침수해석을 실시한 바 있고, 천 등(2008)은 처오름을 고려한 마산만에서의 해일 범람을 모의한 바 있다.
문승록, 강태순, 남수용, 황준 (2007). 폭풍해일에 의한 해안침수예상도 작성 시나리오 연구. 한국해안해양공학회논문집, 19(5), 492-501.
그 이후 허 등(2006a, 2006b)이 태풍 MAEMI(0314), SARAH(5914) 등을 조합한 가상태풍에 의한 경남연안의 폭풍해일고를 산정한 바 있으며, 문 등(2007)도 마산해역을 대상으로 태풍 MAEMI(0314)와 MEGI(0415)의 태풍 매개변수를 다양하게 변화시킨 가상태풍 시나리오 D/B를 구축하고 향후 태풍 내습시 해당 태풍정보와 가장 유사한 시나리오 D/B의 모의결과로부터 신속한 해일고 예측을 가능하게 함으로써 가상태풍모의를 피해 예측정보로 활용할 수 있는 구체적인 방안을 제시한 바 있다.
문승록, 박선중, 강주환, 윤종태 (2006). MIKE21 모형을 이용한 목포해역 해일/범람 모의. 한국해안해양공학회논문집, 18(4), 348-359.
반면, 서남해안에서의 해일-범람 연구로는 MIKE21 모형을 이용한 목포해역 범람 모의(문 등, 2006) 및 목포 북항에서 풍파에 의한 범람 해석(이 등, 2008) 등으로 매우 희소한 편이며, 그나마 조석을 감안한 범람해석이 긴요한 사항임에도 실시간 조석에 의한 영향성은 고려하지 않고 있는 실정이다.
문 등(2006)은 MIKE21 모형을 이용하여 목포해역 해일/범람을 모의한 바 있었는데, 조위조건을 약최고고조위로 고정시킨 후 태풍 RUSA(0215)에 의한 해일만을 모의하여 가상적인 범람을 모의하였다.
이를 계기로 시설물 표고를 현재의 D.L.(+)5.5m로 증고한 상태이며(문 등, 2006), 이로 인해 항내의 범람은 다소 감소된 것으로 확인되고 있다.
박선중, 강주환, 김양선, 문승록 (2010). 조석-해일 결합모형의 적용성 검토. 한국해안해양공학회논문집, 22(4), 248-257.
본 연구에서는 MIKE21 모형을 이용한 조석-해일 결합모형(박 등, 2010)을 범람현상 모의에까지 확장 적용함으로써 실시간 조석 및 해일, 그리고 범람을 동시에 모의하는 종합적 모형으로서의 기능성을 평가하고자 한다.
결합모형에 입력되는 조석 경계조건과 태풍 정보는 NAOJ(National Astronomical Observatory of Japan)에서 제공되고 있는 NAO.99Jb 분조 자료와 일본 기상청(www.jma.go.jp)에서 제공되고 있는 태풍 자료를 활용하였고 주요 8대 분조를 입력하여 해석하였으며 검증내용을 포함한 구체적 내용은 박 등(2010)에 기술되어 있다.
해일모의에 적용된 결합모형(박 등, 2010)을 범람모의에 적용하기 위한 광역 격자망은 해일모의와 동일하게 Fig. 1(a)와 같이 설정하였으며, 이에 결합되는 상세역(Area_6~Area_8)을 추가하여 Fig. 1(b)와 같이 구축하였다.
이 상황은 해일모의에 관한 연구(박 등, 2010)에서 수립된 가상태풍 중 Track_3 a1경로(Fig. 4)의 태풍이 목포해역을 통과하는 가상조건이며, 모의 기간 역시 결합모형의 조석모의 결과(박 등, 2010)를 이용하여 태풍 MAEMI(0314)의 영향기간을 포함해 7일간(2003년 9월 8일~14일) 모의하였다.
이 상황은 해일모의에 관한 연구(박 등, 2010)에서 수립된 가상태풍 중 Track_3 a1경로(Fig. 4)의 태풍이 목포해역을 통과하는 가상조건이며, 모의 기간 역시 결합모형의 조석모의 결과(박 등, 2010)를 이용하여 태풍 MAEMI(0314)의 영향기간을 포함해 7일간(2003년 9월 8일~14일) 모의하였다.
Fig. 5는 박 등(2010) 연구에서도 제시된 바 있는 그림인데, 외해경계조건으로 조석, 해일, 조석과 해일을 각각 부여한 상태에서 모의된 결과를 범람조건 제시를 위해 목포 조위관측소 지점에서 추출하여 도시한 것이다.
박 등(2010)의 연구에서 적용성이 입증된 조석-해일 결합 모형을 목포시 범람모의에 적용한 결과 다음의 결론을 얻을 수 있었다.
이정렬, 강주환, 윤종태 (2008). 목포 북항에서 풍파에 의한 해 수범람의 수치 모의. 대한토목학회논문집, 28(3B), 307-313.
반면, 서남해안에서의 해일-범람 연구로는 MIKE21 모형을 이용한 목포해역 범람 모의(문 등, 2006) 및 목포 북항에서 풍파에 의한 범람 해석(이 등, 2008) 등으로 매우 희소한 편이며, 그나마 조석을 감안한 범람해석이 긴요한 사항임에도 실시간 조석에 의한 영향성은 고려하지 않고 있는 실정이다.
천재영, 이광호, 김지민, 김도삼 (2008). 태풍 매미(0314호)에 의한 마산만 주변연안역에서의 범람해석. 한국해안해양공학회논문집, 20(3), 8-17.
김 등(2007)은 부산해역에서 월파량을 고려한 침수해석을 실시한 바 있고, 천 등(2008)은 처오름을 고려한 마산만에서의 해일 범람을 모의한 바 있다.
행정자치부 (1998). 서해안 해수범람 흔적조사 및 종합대책 수립보고서.
Fig. 3. Inundation map of Mokpo City in 1997(행정자치부, 1998)
허동수, 염경선, 김지민, 김도삼, 배기성 (2006a). 부산연안에서 폭풍해일고의 추정. 한국해양공학회지, 20(3), 37-44.
그 이후 허 등(2006a, 2006b)이 태풍 MAEMI(0314), SARAH(5914) 등을 조합한 가상태풍에 의한 경남연안의 폭풍해일고를 산정한 바 있으며, 문 등(2007)도 마산해역을 대상으로 태풍 MAEMI(0314)와 MEGI(0415)의 태풍 매개변수를 다양하게 변화시킨 가상태풍 시나리오 D/B를 구축하고 향후 태풍 내습시 해당 태풍정보와 가장 유사한 시나리오 D/B의 모의결과로부터 신속한 해일고 예측을 가능하게 함으로써 가상태풍모의를 피해 예측정보로 활용할 수 있는 구체적인 방안을 제시한 바 있다.
허동수, 염경선, 김지민, 김도삼, 배기성 (2006b). 경남연안의 지역특성에 따른 폭풍해일고의 변동. 한국해양공학회지, 20(3), 45-53.
그 이후 허 등(2006a, 2006b)이 태풍 MAEMI(0314), SARAH(5914) 등을 조합한 가상태풍에 의한 경남연안의 폭풍해일고를 산정한 바 있으며, 문 등(2007)도 마산해역을 대상으로 태풍 MAEMI(0314)와 MEGI(0415)의 태풍 매개변수를 다양하게 변화시킨 가상태풍 시나리오 D/B를 구축하고 향후 태풍 내습시 해당 태풍정보와 가장 유사한 시나리오 D/B의 모의결과로부터 신속한 해일고 예측을 가능하게 함으로써 가상태풍모의를 피해 예측정보로 활용할 수 있는 구체적인 방안을 제시한 바 있다.
DHI Water and Environment (2007). User guide and reference manual. Hydrodynamic Module.
Ip, J. T. C., Lynch, D. R. and Friedrichs, C. T. (1998). Simulation of estuarine flooding & dewatering with application to Great Bay. New Hampshire. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 47, 119-141.
Leendertse, J. J. (1967). Aspects of a computational model for long water wave propagation. Memorandum RH-5299-PR, Rand Corporation, Santa Monica.
범람모의를 위해 본 연구에서도 채택하고 있는 조간대 모의기법은 Leendertse(1967)의 침수-노출 알고리즘을 근간으로 하고 있으며, 이러한 이동경계기법이 적용된 모형의 경우 수치해석과정이 다소 복잡하지만 비교적 정확한 수치해를 얻을 수 있을 뿐 아니라 계산영역이 지속적 또는 불규칙적으로 변화하는 범람특성의 구현이 가능해지고 있다(Ip et al., 1998; Xie et al., 2004).
MIKE21 모형의 조간대 모의기법은 대표적인 침수/노출(flooding and drying) 기법인 Leendertse(1967)의 방법을 기초로 Stelling et al.(1998)의 해석기법이 혼용된 방법을 사용하고 있다.
Madsen, H. and Jakobsen, F. (2004). Cyclone induced storm surge and flood forecasting in the northern Bay Bengal. Coastal Engineering, 51, 277-296.
Stelling, G. S., Kernkamp, H. W. J. and Laguzzi, M. M. (1998). Delft flooding system (FLS): A powerful tool for inundation assessment based upon a positive flow simulation.
MIKE21 모형의 조간대 모의기법은 대표적인 침수/노출(flooding and drying) 기법인 Leendertse(1967)의 방법을 기초로 Stelling et al.(1998)의 해석기법이 혼용된 방법을 사용하고 있다.
Xie, L., Pietrafesa, L. J. and Peng, M. (2004). Incorporation of a mass-conserving inundation scheme into a three dimensional storm surge model. Journal of Coastal Research, 20, 1209-1223.
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