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Delft3D를 이용한 한반도 폭풍해일 모의 원문보기

물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future, v.49 no.8, 2016년, pp.46 - 55  

손상영 (고려대학교 건축사회환경공학부) ,  이칠우 (고려대학교 건축사회환경공학부)

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문제 정의

  • 이처럼 현재 국내외적으로 다양한 수치모형을 활용하여 폭풍해일 모의에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 최근 국제적으로 다양한 분야의 연구에 적용되어, 우수성과 범용성을 인정받았지만 아직 한반도에 대한 폭풍해일 연구사례가 부족한 Delft3D를 사용하고자 한다. 사용하고자 하는 Delft3D의 최신버전은 네덜란드 Deltares사에서 개발되어 2011년 공개된 모형으로, 폭풍해일 이외 지진 해일, 해안 침식, 오염물 확산, 부유물 이송 등 다양한 분야에 적용할 수 있어 국제적으로 범용성을 인정받았다.
  • 이처럼 다양한 장점을 지닌 Delft3D를 이용한 연구가 국제적으로 활발히 진행되고 있으며 본 기사에서는 폭풍해일을 중심으로 그 일부를 소개하고자 한다. Suarez 등(2014)은 Delft3D를 이용하여 2013년 필리핀을 강타한 태풍 Haiyan의 해안 범람을 모의하였고, Vatvani 등(2012)은 멕시코만에서 폭풍해일과 파랑을 Delft3D를 이용하여 동시 모의하였다(그림 4).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국민안전처 2016년 재해연보에 따르면 지난 100년간 한반도에서 발생한 태풍에는 어떤 것들이 있으며 피해규모는 어떠한가? 국민안전처 2016년 재해연보에 따르면 최근 20년간 한반도에서 발생한 자연재해 중 태풍 루사, 매미가 상당한 피해 규모를 기록하며 큰 비중을 차지했다. 이러한 태풍은 지난 100년간 1936년 이름없는 태풍 3693호, 1959년 태풍 사라(SARAH), 1972년 태풍 베티(BETTY), 2002년 태풍 루사(RUSA), 2012년 볼라벤(BOLAVEN) 등 끊임없이 한반도를 강타했다. 이 중 1936년 태풍 3693호는 무려 1,232명의 사상자를 기록하였고, 2002년 태풍 루사는 5조 1,479억원의 재산피해를 발생시키며 상당한 경계적 손실을 야기시켰다. 이처럼 인간이 제어할 수 없는 자연재해 앞에서 우리는 이상기후 현상을 일으키는 요인을 줄이려는 노력과 함께 자연현상에 대한 이해와 해석 및 예측 기법 개발에 노력을 기울여 피해를 최소화 하여야 한다.
Delft3D에서는 수치해를 구하기 위한 수치 기법을 무엇을 사용하였는가? 사용하고자 하는 Delft3D의 최신버전은 네덜란드 Deltares사에서 개발되어 2011년 공개된 모형으로, 폭풍해일 이외 지진 해일, 해안 침식, 오염물 확산, 부유물 이송 등 다양한 분야에 적용할 수 있어 국제적으로 범용성을 인정받았다. Delft3D에서는 수치해를 구하기 위한 수치 기법으로 유한차분법(Finite Different Method)을 사용하고 있으며, 수심방향의 변화는 좌표계에 기반하여 표현하고 있다. 또한 모형 내에는 다양한 물리적 효과를 고려할 수 있는 장치가 추가되어 있다.
태풍 HAIYAN에 대한 기록은 어떠한가? 더군다나 연안 지역의 도시화 및 인구집중이 심화되고 있는 점은 그 영향력의 심각성을 더하고 있다. 2013년 필리핀을 강타한 태풍 HAIYAN은 최대풍속 379km/ h(미국 합동태풍경보센터 (http://www.usno.navy. mil/JTWC) 기준)를 기록하며 약 12,000명의 사상자와 약 15조원의 경제 손실을 발생시킨 최악의 재난으로 기록된다(그림 1). 우리나라 역시 태풍에 의한 피해가 꾸준히 발생하였다.
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참고문헌 (12)

  1. 김병욱, (2015) 이상기후와 자연재해, 킴스정보전략연구소 

  2. 박선중, 강주환, 문승록, 윤종태. (2009). 이동경계기법을 이용한 해수유동모형의 범람 적용성. 한국해안해양공학회 논문집, 21, 164-173. 

    원문보기 상세보기

  3. 서승원, 이화영, 김현정. (2012). '서해 항만권역 폭풍해일 범람모의' 한국해양과학기술협의회 공동학술대회. 

  4. 양수현(2007). '해수유동 수치모의시 조간대 골 유무에 따른 영향 해석' 전북대학교 석사학위논문. 

  5. 이상기후보고서 2013, 기상청 

  6. Cuadra, C., Suarez, J.K., Biton, N.I., Cabacaba, K.M., Lapidez, J.P., Santiago, J., Mahar Francisco Lagmay, A. and Malano, V., 2014, May. Development of Inundation Map for Bantayan Island, Cebu Using Delft3D-Flow Storm Surge Simulations of Typhoon Haiyan. In EGU General Assembly Conference Abstracts (Vol. 16, p. 15687). 

  7. Gelfenbaum, G., Apotsos, A., Stevens, A. W., & Jaffe, B. (2011). Effects of fringing reefs on tsunami inundation: American Samoa. Earth-Science Reviews, 107(1), 12-22 

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  8. ISDR, Disaster Risk Reduction : 2007 Global Review, 2007.3 

  9. J.C. Dietrich, M. Zijlema, J.J. Westerink, L.H. Holthuijsen, C. Dawson, R.A. Luettich Jr., R.E. Jensen, J.M. Smith, G.S. Stelling, G.W. Stone., (2011) Modeling hurricane waves and storm surge using integrally-coupled, scalable computations. Coastal Engineering, 58, pp. 45-65 

  10. John Kenneth Suarez, Krichi May Cabacaba, Nophi Ian Biton, Camille Cuadra, Joy Santiago, Jerico Mendoza, Alfredo Mahar Francisco Lagmay. (2015) Delft3D Storm Surge Simulation of Typhoon Haiyan for Projection of Coastal Inundation in the Visayas Islands, Philippines Geophysical rsearch Abstracts, Vol. 17, EGU2015-4437 

  11. Vatvani, D., Zweers, N. C., Ormondt, M. V., Smale, A. J., Vries, H. D., & Makin, V. K. (2012). Storm surge and wave simulations in the Gulf of Mexico using a consistent drag relation for atmospheric and storm surge models. Natural Hazards and Earth System Sciences, 12(7), 2399-2410. 

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  12. Delft Hydraulics, (2001). 'User Manual Delft3D Flow' Delft, The Netherlands. 

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