초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 GPU 가속성을 활용할 수 있는 해일-조석-파랑 결합모형을 개발함으로써, 연안에서 발생가능한 흐름기반 재해의 예측 정확도를 향상시킴과 동시에 실시간보다 빠른 상호응답 방식의 모형 제시를 통한 사용자 편의성을 증대시키고자 함.
연구목표 달성을 위해 1차, 2차 및 3차 연구목표를 설정함으로써 연구의 최종 목표의 단계적 성취를 지향하였음. 1차 연구목표는 Conceptual 모형, 2차는 Prototype 모형, 3차는 Practical 모형 개발이며, 각 개발단계별 세부 연구목표를 설정하여 연차별로

□ 연구개요
본 연구는 GPU 가속성을 활용할 수 있는 해일-조석-파랑 결합모형을 개발함으로써, 연안에서 발생가능한 흐름기반 재해의 예측 정확도를 향상시킴과 동시에 실시간보다 빠른 상호응답 방식의 모형 제시를 통한 사용자 편의성을 증대시키고자 함.
연구목표 달성을 위해 1차, 2차 및 3차 연구목표를 설정함으로써 연구의 최종 목표의 단계적 성취를 지향하였음. 1차 연구목표는 Conceptual 모형, 2차는 Prototype 모형, 3차는 Practical 모형 개발이며, 각 개발단계별 세부 연구목표를 설정하여 연차별로 수행하였음.
1차년도 연구목표 : GPU 활용모형 조사 및 Conceptual 모형 제시
2차년도 연구목표 : GPU활용, 인터렉티브 시스템 기반의 Prototype 모형 개발
3차년도 연구목표 : 개발모형 고도화 및 이론적 검증
4차년도 연구목표 : 수리·수치 실험 및 실제 해역에서의 개발모형의 검증

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 본래의 최종 목표는 Boussinesq 파랑모형에 기반한 GPU 가속화를 활용한 통합범람모형의 개발로, 수치모형의 지배방정식만을 고려할 경우 Boussinesq 방정식을 풀이하는 수치모형으로 볼 수 있음. 선정된 모형인 Boussinesq 파랑모형 내해일-조석-파랑의 동시적 고려를 위해 지배방정식 내 외력 항의 추가와 경계조건의 입출력 교환 방법을 제안하였으나 개발모형의 범용성과 적용성을 높이기 위하여연구 수행방향을 재설정함. 지배방정식 내 외력 항의 추가를 통해 폭풍해일 고려를 위한 바람으로 인한 전단응력 항을 추가하였으며 쇄파현상에 의한 물리적 소산을 고려하기 위해 운동량 방정식 내 쇄파모형을 추가적으로 고려하였음. 또한, 개발모형내 수심적분형 이송-확산방정식을 지배방정식으로 추가하여 동수역학 모형에서 스칼라 이송 모형으로 모형의 적용성을 확장하였음. 스칼라 농도 해석을 위한 수심적 분형 이송-확산방정식을 지배방정식 내에 추가적으로 고려할 경우 조석, 폭풍해일, 쓰나미 등으로 인한 흐름 또는 범람 예측뿐 아니라 오염물질 유출, 유류유출, 및 적조 현상 등 해수 내 비정상적 농도의 부유물의 이송 및 확산의 예측도 가능하여 이에 따른 해양생태계의 피해와 인적/경제적 피해를 경감시킬 수 있음. 개발된 통합범람모형은 2개의 이론적 조건, 2개의 수리실험과 더불어 1개의 실제 해역에서의 벤치마크 테스트를 수행하였음. 또한, GUI 및 인터렉티브 시스템을 활용하여 개발모형을 구축함으로써 사용자의 사용성 및 편의성을 증대시키고자 하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
지구온난화로 인한 전 지구적 관심사 중 하나는 재해/재난에 대한 방어/대응/회복이며 인구밀도가 점차 증가하고 있는 연안도시 중에서는 재해/재난에 대한 대비가 잘되어 있는 도시가 세계적으로 각광받고 있음. 본 연구과제의 성과인 ‘실시간보다 빠른 인터렉티브 시스템 기반의 해일범람모형’은 연안도시에서의 폭풍해일, 지진해일 등 다양한 물리적 원인에 따른 해일재난대비에 적극적으로 활용될 수 있을 것으로 예상됨. 매년 태풍, 지진 등으로 인해 발생하는 대규모의 해일재해로 인해 인적 피해와 더불어 상당한 규모의 경제적 피해가 발생하고 있음. 본 연구성과의 활용은 기존 대비 정확성 높은 재해예측이 가능할 것이며 이에 따라 재해 발생 시 인적/경제적 피해를 최소화할 수 있을 것으로 예상됨.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1 Conceptual 모형 개발 ... 5
• 2.2 Prototype 모형 개발 ... 9
• 2.3 Practical 모형 개발 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 20
• 4. 참고문헌 ... 21
• 5. 연구성과 ... 22
• 끝페이지 ... 23