[논문]유한요소 폭풍해일 모형을 이용한 직립안벽에 대한 범람모의

서승원; 이화영

doi:10.9765/kscoe.2012.24.4.235

[국내논문] 유한요소 폭풍해일 모형을 이용한 직립안벽에 대한 범람모의
Inundation Simulation on a Vertical Dock Using Finite Element Storm Surge Model 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.24 no.4, 2012년, pp.235 - 246

서승원 (군산대학교 해양건설공학과) , 이화영 (군산대학교 대학원 해양산업공학과)

초록
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연안방재계획 수립을 위한 기초자료 생성의 일환으로 태풍에 의한 해일 범람모의를 수행하였다. 통상적인 침수-노출 처리가 불가한 직립안벽을 갖는 항만역의 특징이 반영되도록 가상의 내부제방 개념을 도입하여 해석하였다. 목포항에 대한 실제해역 적용에 앞서 단순해역에서 다수의 적용성 평가를 통해 내부제방의 폭은 1 m가 적정한 것으로 평가되었다. 해일범람으로 인한 침수면적과 침수심 산정에 민감하게 작용하는 육역의 침수-노출 처리기법에서의 최소침수심은 격자에 의존적이나 10 m 내외의 유한요소 상세격자에서는 0.01 m가 적정한 것으로 판단된다. 기존 태풍경로에 준거한 100년 빈도급 중심기압과 최대풍속을 가지며 비대칭 경도풍과 파랑효과가 고려된 가상태풍의 내습에 따른 목포해역의 침수예상역이 모의되었다. 침수면적은 기존 연구결과와 유사성을 나타내지만 항만권역 일부에서 확대 가능성이 있는 것으로 평가된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Typhoon induced surge simulations are done to make an establishment of coastal disaster prevention plan. To apply efficient run-up and overtopping on vertical harbor docks, in which prevailing wet-dry scheme cannot be satisfied due to infinite steepness, an imaginary internal barrier concept introduced and analyzed. Before real application on the Mokpo harbor area, feasibility tests are done on an idealized simple geometry and as a result it is found that the moderate width of the barrier might be 1 m. The threshold value of the minimum wet depth $H_{min}$ for land area, which behaves sensitive role in inundation area and depth, depends on grid size. However it is revealed that 0.01 m is adequate value in this fine finite element with 10 m spacing. A hypothetical typhoon of 100 years return period in central pressure and maximum velocity is generated based on historical tracks. Simulation of possible inundation on Mokpo area is performed with asymmetrical vortex of hypothetical typhoon and wave coupling. Model results show general agreement in pattern compared to other's prediction, however possibility of inundation enlargement is expected in harbor area.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 폭풍해일에 의한 항만권역의 재해방지 대응책을 모색하는 연구과제의 일부분으로, 가상경로의 빈도 태풍에 대해 서남해안의 항만권역에서 해일범람 가능성을 평가하는데 있다. 황해 및 북서태평양까지 확장된 상세 유한요소격자에서 비대칭 경도풍-해수순환-파랑의 복합적 현상을 pADCIRC와 unSWAN 모형의 동적결합으로 우리나라 서해연안에 피해를 미치는 태풍해일에 대하여 모의한 연구성과(서·김, 2012)를 토대로 한다.
다른 형태의 접근방법은 복잡한 경계를 용이하게 반영하고 하나의 격자체계에서 조격자 및 세격자를 수심변화에 따라 능동적으로 적용할 수 있으며, 천해역인 연안역을 매우 상세히 해상할 수 있는 장점이 있는 유한요소법을 사용하는 것이다(서·김, 2012). 본 연구에서는 이를 근거하여 우리나라 서해 연안과 같은 복잡한 경계를 충분히 반영할 수 있으며 관심 해역에 10 m 내외의 매우 상세화된 요소를 집중적으로 배치함으로써 폭풍해일에 따른 연안범람에서 정밀한 모의가 가능하도록 하였다.
본 연구에서는 폭풍해일 범람모의시 해면에 직접적으로 작용하는 태풍 바람장의 drag force에 기인한 강한 해면응력과 함께 파랑의 효과를 동시에 고려하였는데, 이유는 그 크기의 정도가 상대적으로 작지만 무시할 수 없는 정도인 파랑의 radiation stress를 동시에 고려함으로써 복합적 작용에 의해 발생되는 연안범람과 침수를 모의하기 위함이다. 구체적인 방법은 3세대 파랑모형 SWAN을 비정규격자 순환모형 ADCIRC와 동일한 격자에서 수행되도록 변형한 unSWAN(Zijlema, 2010)을 순환모형과 동적으로 결합하여 병렬화한 pADCIRC 모형을 통해 계산되는 방법(Dietrich et al.
즉, 수치 근사화 방법과 상관없이 웨어공식으로 범람유량을 산정할 수 있는 경우는 월류 이후 범람하는 가상 또는 실제 제방부의 폭이 좁다면 문제가 없겠지만 폭이 넓은 경우에는 이 구간을 이동하면서 발생되는 표면마찰에 의한 영향이 반영되지 않기 때문에 이에 대한 적절한 처리 기법이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 점을 감안하여 가상의 내부제방의 폭이 최소가 되면서 전처리 과정에서 해상하는 유한요소 격자와 상호 유기적으로 결합되어 제방의 폭에 따른 표면마찰의 영향이 최소화될 수 있는 수리학적인 타당성을 갖도록 하였다.
연안재해 중 태풍으로 인한 예기치 못한 해일범람에 관한 현상 이해 및 대응체계를 마련하는 일련된 연구(국토해양부 한국해양과학기술진흥원, 2011)의 일부분인 본 논문에서는 1차적으로 서해남부에 위치한 목포항만권역에 대해 100년 빈도급 가상태풍이 내습하는 경우 직립안벽의 범람과 배후지의 침수 가능성을 평가한다. 목포는 지형특성상 지반이 낮아 폭풍해일에 의한 영향이 크지 않더라도 조위가 높을 경우 해안저지대를 중심으로 침수피해가 종종 발생하기 때문에(박 등, 2011) 연안을 따라 제방 등의 시설물이 축조되어 육역을 보호하는 기능을 하고 있다.
본 연구에서는 목포해역에 대한 해일 범람모의를 위해 서·김(2012) 연구에서 비대칭 경도풍과 파랑이 고려되어 서해안의 폭풍해일 모의에서 검증한바 있는 성과를 토대로 100년 빈도급 중심기압을 갖는 태풍이 목포해역에 가장 크게 해일 범람을 발생시킬 수 있는 여러 경로에 대한 가상태풍을 고려하였다.
15(Dietrich, 2010)를 대표치로 설정하여 표면 피복에 따른 특성이 반영되도록 설정하였다. 본 연구에서는 이와 같은 다양한 공간적인 표면 조도 특성을 pADCIRC 모형 구동시 별도의 입력파일인 유한요소 절점의 특성을 표현하는 fort.13에 공간적 특성을 고려하여 모의함으로써 이형적인 형상을 단일 상당조도계수로 전환하거나 또는 단일 계수로 적용할 때 수반되는 오차를 줄일 수 있도록 하였다.
따라서 이들 영향이 동시에 고려되는 모의가 연안범람 재현에 절대적으로 필요하다. 본 논문에서는 복합적 현상인 해일범람이 항만 등의 연안 직립안벽에 작용하는 경우에 대한 수치모의를 효율적으로 처리하기 위해 연안 직립안벽을 가상제방으로 처리하여 목포항에 대한 범람모의를 수행하였다.

가설 설정

이와 반대로 상대적으로 높은 조도계수가 적용될 경우, 마찰에 의한 손실수두가 반영되어 해일의 전파양상은 제방 폭에 반비례하여 나타나므로(Fig. 3(d))가상의 내부제방 폭은 가능한 최소한의 폭으로 설정되어야 한다. 즉, 제방 폭이 변화됨에 따라 표면 마찰 등의 영향으로 해일의 전파양상이 달라지므로 이 폭을 최소화 하고 나머지를 육역으로 해상하여 항만권역의 제방 및 배후지역에서 표면 마찰의 영향이 반영하도록 하는 것이 타당하다.

제안 방법

기존 해수순환 모의시 침수-노출 기법으로 재현되지 않는 직립안벽에 대한 거동을 적정 수치기법을 통해 모의하고, 과거 서해안으로 이동하면서 우리나라에 영향을 미쳤던 태풍경로에 준하며 중심기압 및 최대풍속 강도가 증가된 가상태풍 내습시 서해안의 대상 항만 중 일차적으로 목포항에서의 해일범람을 모의하는 과정을 다룬다. 이유는 직립안벽으로 이루어진 항만권역에서 폭풍해일 범람모의에 급경사 또는 수직경사로 인해 유동함수의 불연속점이 발생되어 기존의 침수-노출(wet-dry)기법을 적용할 경우 하나의 격자 안에서 수심경사가 매우 급해 안정적인 수치모의가 되지 않기 때문이다.
이유는 직립안벽으로 이루어진 항만권역에서 폭풍해일 범람모의에 급경사 또는 수직경사로 인해 유동함수의 불연속점이 발생되어 기존의 침수-노출(wet-dry)기법을 적용할 경우 하나의 격자 안에서 수심경사가 매우 급해 안정적인 수치모의가 되지 않기 때문이다. 본 연구에서는 안벽의 선단 일부를 폭이 좁은 가상의 제방으로 처리하고, 해일이 이를 월류하는 경우 웨어공식을 적용하여 직립안벽에서의 범람과 내부 침수 모의를 다룬다. 이때 가상제방 폭에 따른 표면 마찰 영향으로 육역에서의 범람 전파와 수치적인 안정성과 물리적인 거동에 대한 검토를 단순해역에서 먼저 검토 평가하여 이들 영향이 최소화되는 적정 폭을 도출한 후 실제해역인 목포 항만권역에 적용한다.
본 연구에서는 안벽의 선단 일부를 폭이 좁은 가상의 제방으로 처리하고, 해일이 이를 월류하는 경우 웨어공식을 적용하여 직립안벽에서의 범람과 내부 침수 모의를 다룬다. 이때 가상제방 폭에 따른 표면 마찰 영향으로 육역에서의 범람 전파와 수치적인 안정성과 물리적인 거동에 대한 검토를 단순해역에서 먼저 검토 평가하여 이들 영향이 최소화되는 적정 폭을 도출한 후 실제해역인 목포 항만권역에 적용한다.
, 2011)을 이용하였다. 모의 영역의 공간적 범위는 태풍발원지인 북서태평양을 포함하는 광역 상세격자체계를 적용하여 태풍의 전체 이동경로가 모두 포함되고 심해에서 발생한 파랑의 영향이 전 영역에서 계산되도록 하였다. 수치계산시간을 최소화 하도록 64 core로 구성된 병렬클러스터에서 모의하여 모형 수행의 수월성과 결과의 신뢰성을 높이도록 하였다.
모의 영역의 공간적 범위는 태풍발원지인 북서태평양을 포함하는 광역 상세격자체계를 적용하여 태풍의 전체 이동경로가 모두 포함되고 심해에서 발생한 파랑의 영향이 전 영역에서 계산되도록 하였다. 수치계산시간을 최소화 하도록 64 core로 구성된 병렬클러스터에서 모의하여 모형 수행의 수월성과 결과의 신뢰성을 높이도록 하였다.
본 연구에 적용하는 ADCIRC 모형도 이동경계기법으로 조간대의 침수-노출을 모의할 수 있으며, 이외 직립벽의 경우 연안을 따라 축조된 제방 또는 해안도로로 범람하는 것을 모의하기 위해 앞서 언급한 연구진들이 발표하였던 것과 유사한 웨어 유량공식 또는 제방을 통한 침출수를 모의하기 위한 가상의 관거를 통한 유량을 계산하여 모의할 수 있다. 모형에서는 이를 내부제방경계(internal barrier boundary)로 취급하는데, 외부제방경계(external barrier boundary)와 구분하기 위함이다.
즉, 외부제방경계 밖으로는 더 이상의 육역 관심지가 없는 반면, 내부제방경계는 이 경계 외부로도 범람 가능 육역이 존재하는 경우에 해당한다. 본 연구에서는 연안역에서의 항만 구조물인 직립안벽의 범람모의를 위해 내부제방경계 조건을 이용한다.
설정된 조건은 직립안벽을 월류하여 육역으로 범람되는 해일전파 모의시 제방 폭에 따른 표면 마찰에 의한 영향을 평가 하기 위해 가상의 내부제방 폭을 1 m로 설정하고 실제 제방 폭이 1 m, 10m, 30m에 해당될 경우를 검토한다. Fig.
2와 같이 단순해역을 100 × 50 km 해역과 10 × 10 km 육역으로 설정된 영역을 최소 10 m 간격의 요소로 이산화하고 해역과 육역 경계에는 가상의 내부제방을 설정한다. 수치모의 실험에서 우리나라 서해 남부해역의 해저경사를 고려하여 외해경계 근처는 수심 35 m부터 연안의 수심 3 m까지 선형적으로 증가되는 일정경사를 갖도록 하였다. 여기에 직립제방의 천단고는 E.
수치모의 실험에서 우리나라 서해 남부해역의 해저경사를 고려하여 외해경계 근처는 수심 35 m부터 연안의 수심 3 m까지 선형적으로 증가되는 일정경사를 갖도록 하였다. 여기에 직립제방의 천단고는 E.L.(+) 3 m, 이후 육역의 지반고는 E.L.(+) 2 m로 설정하여, 이러한 이상적인 단순해역의 개방경계에서 3.1 m의 진폭을 갖는 M₂ 조석파가 들어오는 경우 해안제방에서의 월류와 범람에 대한 민감성을 분석하였다. 조도계수는 Manning’s n값을 적용하는데 해역은 0.
범람모의를 재현하는 가상태풍은 최대풍속반경과 중심기압, 이동속도 등의 특성이 빈도개념에 입각하여 합성되어야 한다. 본 논문에서는 선행연구(국토해양부 국립해양조사원, 2011)의 성과에 근거하여 100년 빈도 태풍의 중심기압을 930 hPa으로 설정하였다. 여기서 태풍의 중심기압 변화는 Fig.
본 논문에서는 선행연구(국토해양부 국립해양조사원, 2011)의 성과에 근거하여 100년 빈도 태풍의 중심기압을 930 hPa으로 설정하였다. 여기서 태풍의 중심기압 변화는 Fig. 7(b)에 제시된 태풍 Kompasu와 같이 열대성 저기압 발생 이후 북상하면서 위도에 따라 중심기압이 낮아지다가 제주도 근방에 접근하면서 기압이 점차 높아지도록 설정하였다. 대체적으로 북위 30-32도 근방인 제주 남서쪽에서 중심기압이 최저를 보이다가 그 이후 북상 또는 북동진으로 경로를 바꾸면서 점차 중심기압이 높아지고 육지에 상륙 이후, 열대성 저기압으로 변화되는 분포를 따르도록 하였다.
7(b)에 제시된 태풍 Kompasu와 같이 열대성 저기압 발생 이후 북상하면서 위도에 따라 중심기압이 낮아지다가 제주도 근방에 접근하면서 기압이 점차 높아지도록 설정하였다. 대체적으로 북위 30-32도 근방인 제주 남서쪽에서 중심기압이 최저를 보이다가 그 이후 북상 또는 북동진으로 경로를 바꾸면서 점차 중심기압이 높아지고 육지에 상륙 이후, 열대성 저기압으로 변화되는 분포를 따르도록 하였다.
최대풍속은 강 등(2002)의 연구에서 제시된 중심기압에 따른 최대풍속의 경험적 관계식에 100년 빈도 태풍의 중심기압 930 hPa을 대입하여 계산된 풍속 45 m/s로 설정하고 최대 풍속의 반경은 우리나라에 영향을 주는 태풍의 최대풍속 반경의 평균값인 80 km(국토해양부 국립해양조사원, 2011)를 기준하여 비대칭이 고려되도록 태풍의 풍속반경을 중심으로 4분원에 대해 60~80 km 범위를 갖도록 하였다. 이는 국토해양부 한국해양연구원(2010)에서 최대풍속 반경과 중심기압 사이의 경험식을 이용하여 평가한 최대풍속 반경보다 크며 최대 1.
따라서 육역으로 전파되는 흐름을 재현하기 위해서는 육상 지형적인 특성이 충분히 반영되도록 LiDAR 등을 이용한 정밀한 육상 피복상태 파악과 동시에 그에 합당하는 바닥 마찰계수가 설정되어야 한다. 그러나 아직까지 우리나라 항만권역에 대해 이와 같이 가용한 상세지리정보가 없는 관계로 본 연구에서는 국토지리정보원에서 제공하는 1/1000의 수치지형도의 표고에 근거하여 10 m 간격으로 구성된 각 육상역 절점에서 표고정보를 반영하였다.
해역에 대해서는 기왕의 연구인 서·이(2007), 서·김(2011)이 적용한 황해와 우리나라 연안해역에 대한 해저마찰계수를 적용한다. 그러나 육역범람지에 대한 적절 조도계수가 없는 관계로 토지피복지도(환경부 공간정보서비스, http://egis.me.go.kr)를 참고하여 공간적인 변화를 주도록 설정하였다. 이를 자세히 기술하면, 해역 중 북서태평양 및 황해 중심부는 0.
앞서 평가된 5 가지의 태풍 이동경로를 포함하는 폭풍해일고 산정시 이러한 점에 근거하여 대조의 고조시 가상태풍이 목포해역 통과하는 경우로 설정하여 모의하였다. 최대 폭풍해일고는 1.
10(b)에 도시된다. 산정된 침수역은 실제 비교에 사용할 충분한 자료가 없는 관계로 본 연구에서는 1997년 태풍 Winnie로 인한 침수 당시 현장조사를 바탕으로 작성된 침수기록(행정자치부, 1998) 및 수치모의된 결과(박 등, 2011)와 상대적인 경향 및 월류 위치 등에 대한 정성적 비교가 이루어졌다(Fig. 11).
연안 및 항만권역의 인공구조물에서의 월류 특성이 반영되도록 가상의 내부제방 경계조건을 적용하여 사실적인 범람모의가 가능하도록 노력하였다. 직립된 구조물에서 범람모의시 적절한 가상의 제방 폭을 판단하고 이에 따라 월류되는 해일의 전파특성을 알아보기 위해 단순해역에 적용하여 수치모의를 통한 평가를 실시하였다. 제방 폭과 조도계수 설정에 따라 침수면적과 침수고가 달라지는 등 유의할만한 변화가 확인되었으며 가상제방 폭은 1 m, 범람 모의시 육역의 침수고를 결정하는 최소수심 H_min과 최소유속 Vel_min의 설정값은 0.
격자생성의 전처리 과정에서 가상의 제방 폭을 1 m로 설정하고, 범람이 예상되는 저지대의 육역을 10 m 내외의 격자로 해상하여 해일범람 및 전파 거동을 분석하였다. 제방을 월류하여 육역으로 전파되는 해일의 거동시에는 표면 형상에 따른 조도 특성이 범람역의 공간적 분포에 영향을 미치며 본 연구에서는 해역 및 가상제방 그리고 육역의 공간적 분포가 다양하게 표현되는 표면조도를 고려하여 해석하였는데, 항만권역 또는 배후지의 상이한 표면조도는 향후 LiDAR 등의 상세자료에 근거한 정확한 입력이 구비되어야 할 것이다.

대상 데이터

6(a)에 보이는 것처럼 격자생성시 해안을 따라 폭 1 m의 가상 제방을 두어 해상하였다. 상세 해석을 위해 안벽을 포함한 육역을 10 m 간격으로 해상하고, 국토지리정보원에서 제공하는 1/1000 수치지형도를 이용하여 육역의 지형과 표고 데이터를 반영하였다. 그렇지만 목포 연안역을 포함한 항만권역은 다양한 공사로 인한 지형변화가 빈번히 발생하는 지역이므로 최신의 항공 및 위성사진을 참조하여 변화된 지형정보를 반영 할 수 있도록 노력을 기울였다.
, 2006)로부터 추출한 주요 8분조(M₂, S₂, K₁, O₁, N₂, P₁, K₂, Q₁)가 반영되었다. 폭풍해일 모의를 위한 격자체계는 총 128,749 개의 절점으로 구성되는데, Fig. 5에 제시된 격자망과 같이 태풍의 발생지와 이동경로가 포함된 북서태평양을 고려하는 56,617개로 구성된 격자망(NWP-G57K)을 기본으로 하며, 여기에 Fig. 6과 같이 대상지인 목포 인근해역이 일종의 sub-domain으로 초상세 격자로 해상되어 NWP-G57K 격자에 덧붙여져 구성된다. 이후 태풍 Kompasu가 서해연안을 통과하여 소멸하기 전까지 중조기에 해당되는 5일(2010년 8월 29일~9월 3일)간 설정한 태풍의 이동경로 별로 모의가 진행된다.
태풍경로 T0는 Kompasu의 실제 이동경로와 같으며, 가상 태풍경로 T1, T2는 서·김(2012)이 언급한 미해군연구소(Naval Research Laboratory, NRL)에서 66년간(1945~2010) 우리나라 목포에 영향을 미친 89개의 태풍을 분석한 결과(http://www.nrlmry.navy.mil/port_ studies/thh-nc/korea/mokpo/text/index.htm)를 참조하여 태풍이 목포에 내습하는 풍향 SSW(57%)와 WSW(24%)에 따라 설정하였다.

이론/모형

적용한 수치모형은 ADCIRC로 정밀한 경계처리를 하여 광역의 해수순환을 모의할 수 있도록 개발된 유한요소 모형으로 미국 국립허리케인센터(NHC, National Hurricane Center)의 기본모형으로 다수의 허리케인과 폭풍해일 예경보 및 연구에 활용되어 모형의 신뢰성이 검증되었다. 국내에서는 본 연구의 전 단계로 서·이(2007), 서·김(2011), 서·김(2012)의 논문에서 우리나라 서해연안의 조석과 폭풍해일을 만족스럽게 재현하여 모형의 적용성과 신뢰성이 입증된 바 있다.
본 연구에서는 폭풍해일 범람모의시 해면에 직접적으로 작용하는 태풍 바람장의 drag force에 기인한 강한 해면응력과 함께 파랑의 효과를 동시에 고려하였는데, 이유는 그 크기의 정도가 상대적으로 작지만 무시할 수 없는 정도인 파랑의 radiation stress를 동시에 고려함으로써 복합적 작용에 의해 발생되는 연안범람과 침수를 모의하기 위함이다. 구체적인 방법은 3세대 파랑모형 SWAN을 비정규격자 순환모형 ADCIRC와 동일한 격자에서 수행되도록 변형한 unSWAN(Zijlema, 2010)을 순환모형과 동적으로 결합하여 병렬화한 pADCIRC 모형을 통해 계산되는 방법(Dietrich et al., 2011)을 이용하였다. 모의 영역의 공간적 범위는 태풍발원지인 북서태평양을 포함하는 광역 상세격자체계를 적용하여 태풍의 전체 이동경로가 모두 포함되고 심해에서 발생한 파랑의 영향이 전 영역에서 계산되도록 하였다.
해역에 대해서는 기왕의 연구인 서·이(2007), 서·김(2011)이 적용한 황해와 우리나라 연안해역에 대한 해저마찰계수를 적용한다.

성능/효과

이상의 실험된 결과를 토대로 내부제방의 적정 폭은 1 m가 이상적인 폭으로 판단되는데, 이는 유한요소의 생성 및 수정 등 전·후처리 과정의 편의성을 함께 고려할 때 적정하다.
향후 연속되는 연구를 통해 육역의 정밀 조도계수 반영 등 침수역 산정의 정확도 개선과 신뢰성을 부여하기 위한 추가적인 연구가 필요하다. 기존의 침수-노출 기법 처리에서 일반적으로 권장 하는 최소수심과 최소유속보다는 직립안벽을 처오르는 해일의 순간적 월류를 효율적으로 모의하기 위한 해석에서 H_min은 0.01 m, Vel_min은 0.01 m/s 가 적정한 것으로 판단되었다. 그러나 이 값은 본 연구에서 설정한 최소격자간격 10 m에 대한 것이므로 이보다 조격자를 사용하는 경우에는 기존의 연구성과 등을 참조하여 0.
직립된 구조물에서 범람모의시 적절한 가상의 제방 폭을 판단하고 이에 따라 월류되는 해일의 전파특성을 알아보기 위해 단순해역에 적용하여 수치모의를 통한 평가를 실시하였다. 제방 폭과 조도계수 설정에 따라 침수면적과 침수고가 달라지는 등 유의할만한 변화가 확인되었으며 가상제방 폭은 1 m, 범람 모의시 육역의 침수고를 결정하는 최소수심 H_min과 최소유속 Vel_min의 설정값은 0.01 m, 0.01 m/s 가 적절한 것으로 평가되었다.
목포항만권역을 중심으로 가상의 태풍 이동경로를 설정하여 해일고와 침수역을 산정한 결과 태풍 이동시 우반경과 그 후미에서 최대해일고가 발생한다. 100년 빈도 규모의 가상 태풍이 T2의 이동경로를 통해 목포해역에 영향을 미칠 경우 최대해일고는 1.91 m로 예측되었다. 이와 같은 결론은 선행 연구들의 대칭형 경도풍 접근시 해일고 결과인 1.
91 m로 예측되었다. 이와 같은 결론은 선행 연구들의 대칭형 경도풍 접근시 해일고 결과인 1.33 m와 달리 우리나라 서해 연안역에서 예측된 해일고 보다 증가될 가능성이 있음을 제시하는 것이다. 침수기록 및 선행 연구결과와 비교한 정성적인 평가에 따르면, 1997년 태풍 Winnie의 간접 영향에 의한 월류 발생 위치가 본 모의결과와 대체로 동일한 위치에서 확인되며 침수역의 평면적인 분포도 100년 빈도 태풍을 모의한 박 등(2011)의 결과와 유사하게 나타난다.
본 연구에서 수행한 단순해역 수치모의 결과에 따르면 이들 값은 사용하는 격자 크기에 따라 민감한데, 요소 내에서 각 절점이 침수되는 것은 월파 파형의 유지와 관계되므로, 제방 인근의 격자크기가 10 m 범위인 경우 최소 침수심 기준값 H_min은 0.01 m, 100 m 이상의 범위를 갖는 경우 0.1 m의 사용이 권장된다. Vel_min은 민감성이 H_min에 비해 떨어지는데 통상적으로 0.

후속연구

격자생성의 전처리 과정에서 가상의 제방 폭을 1 m로 설정하고, 범람이 예상되는 저지대의 육역을 10 m 내외의 격자로 해상하여 해일범람 및 전파 거동을 분석하였다. 제방을 월류하여 육역으로 전파되는 해일의 거동시에는 표면 형상에 따른 조도 특성이 범람역의 공간적 분포에 영향을 미치며 본 연구에서는 해역 및 가상제방 그리고 육역의 공간적 분포가 다양하게 표현되는 표면조도를 고려하여 해석하였는데, 항만권역 또는 배후지의 상이한 표면조도는 향후 LiDAR 등의 상세자료에 근거한 정확한 입력이 구비되어야 할 것이다. 향후 연속되는 연구를 통해 육역의 정밀 조도계수 반영 등 침수역 산정의 정확도 개선과 신뢰성을 부여하기 위한 추가적인 연구가 필요하다.
제방을 월류하여 육역으로 전파되는 해일의 거동시에는 표면 형상에 따른 조도 특성이 범람역의 공간적 분포에 영향을 미치며 본 연구에서는 해역 및 가상제방 그리고 육역의 공간적 분포가 다양하게 표현되는 표면조도를 고려하여 해석하였는데, 항만권역 또는 배후지의 상이한 표면조도는 향후 LiDAR 등의 상세자료에 근거한 정확한 입력이 구비되어야 할 것이다. 향후 연속되는 연구를 통해 육역의 정밀 조도계수 반영 등 침수역 산정의 정확도 개선과 신뢰성을 부여하기 위한 추가적인 연구가 필요하다. 기존의 침수-노출 기법 처리에서 일반적으로 권장 하는 최소수심과 최소유속보다는 직립안벽을 처오르는 해일의 순간적 월류를 효율적으로 모의하기 위한 해석에서 H_min은 0.
해일범람과 침수심 모의에서는 100년 빈도 급에 해당하는 가상태풍의 중심기압과 최대풍속반경 등이 고려되었다. 그러나 최근 지구온난화와 기상이변에 편승되어 태풍강도의 증가가 예견되며 항만권역의 저지대에 대한 침수가능성이 점차 높아지므로 다각적인 빈도해석을 통한 태풍강도에 대한 재평가 등으로 슈퍼태풍에 해당되는 가상태풍의 합성과 이동경로 별 추가 모의와 분석이 필요하다.
5도씩 평행 이동시켜 각각 10개 또는 19개의 경우로 설정하고 각 경로별 태풍의 크기를 달리 적용하여 최대 범람역을 산정하는 방법을 사용할 수도 있다. 그러나 본 연구에서 검토한 바와 같이 서해안의 경우 관심이 집중되는 대상해역에서 최대해일고가 발생하는 경우는 태풍 진행방향의 오른쪽에 위치하고 대상지역의 북측으로 상륙하는 경우에 한정되므로, 이를 고려하여 가상태풍의 이동경로를 설정한다면 태풍의 좌반경에 해당되는 불필요한 경우의 수를 없애고 수치모의시 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	외부제방경계란 무엇인가?	모형에서는 이를 내부제방경계(internal barrier boundary)로 취급하는데, 외부제방경계(external barrier boundary)와 구분하기 위함이다. 여기서 외부제방경계는 통상적인 외부경계 중 접선방향은 자유롭게 운동하지만 외향수직방향의 유출입을 정의하지 않는 Neuman 경계조건으로 해면이 경계 높이를 초과하게 되어도 경계 외부로 자유로운 범람을 허용하지 않는다. 즉, 외부제방경계 밖으로는 더 이상의 육역 관심지가 없는 반면, 내부제방경계는 이 경계 외부로도 범람 가능 육역이 존재하는 경우에 해당한다.
	안벽의 역할은 무엇인가?	이상기후인 폭풍에 의한 해일은 주로 연안 저지대 또는 인공적으로 축조된 연안시설물을 범람하여 예기치 못한 매우 큰 재해를 끼치게 된다. 주요 기반시설이 포함된 항만권역 등에서는 안벽이 축조되어 선박의 정박과 하역기능을 담당하면서, 고파랑 내습시 항만 주요시설을 보호하는 역할을 한다. 직립안벽으로 구성된 항만 및 연안에 해일이 발생하면, 완만한 해저경사를 갖는 연안지역에서 발생되는 범람에 의한 해일파의 처오름과 전혀 다른 형태로 반응하고, 월파 후 육역으로 전파될 때에도 특이한 거동을 한다.
	해일모의에서 조석과 해일을 따로 모의하여 선형 중첩시키면 해일고가 과대산정되는 이유는?	해일모의에서 조석과 해일을 따로 모의하여 선형 중첩시키면 본 연구의 비선형 모형에서 동시에 계산된 경우보다 해일고가 상대적으로 과대 산정된다. 이유는 창조시 경우에 폭풍이 해면에 가하는 응력과 조석 위상차의 영향으로 선형중첩된 경우보다 해일고가 낮아진다(Lin et al., 2012).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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