손상영 교수

In this study, a new numerical modeling system was proposed to predict oil spills, which increasingly occur at sea as a result of abnormal weather conditions such as global warming. The hydrodynamic conditions such as the flow velocity needed to calculate oil dispersion were estimated using a three dimensional hydrodynamic model based on the Navier-Stokes equation, which considered all of the physical variations in the vertical direction. This improved the accuracy compared to those estimated by

In this study, the effect of delayed multi-fault rupture on maximum tsunami runup was investigated. Rupture of faults mostly occurs in a delayed pattern; however, conventional models assume that rupture of faults occurs simultaneously. We simulated the effect of delayed rupture of faults on the maximum tsunami runup on the east coast of Korea with reference to the 1993 Hokkaido earthquake. The Cornell Multi-grid Coupled Tsunami Model (COMCOT) was used to generate the maximum tsunami runup databa

해저에서 지진 및 산사태 등에 기인하는 수심변화는 자유수면의 변동을 유발한다. 이러한 자유수면의 변 동은 해안으로 전파하고 천수현상에 의해 파고가 상승하면서 큰 피해를 야기한다. 지진해일의 생성 및 전파과정을 모의하기 위해 다양한 수치해석모형이 개발된 바 있다. 대부분의 지진해일모형은 해저 지반의 움직임이 수면에 즉 시적이고 동일하게 전달된다는 가정하에 초기수면을 결정한다. 하지만, 이 접근 방법은 시간적 및 공간적 차이를 지 니고 발생하는 해저지진의 특성을 고려하지 못하며, 이는 그대로 해석오차에 반영된다. 본 연구에서는 Hammack(1973) 의 해석해를 응용하여 수심이 시간차를 가지고 변할 때 이로 인한 초기 자유수면의 변동과 이렇게 변화된 수면의 전파 특성을 모의하고 그 결과를 검토하였다. 이는 다양한 유형의 지반운동과 자유수면 형성과의 인과관계 및 상 승된 자유수면의 이동속도 등의 관계규명에 도움이 될 것이다.

본 연구에서는 GPU 가속화를 활용한 Boussinesq 파랑모형인 Celeris Advent에 수심평균된 이송확산방정식을 추가하여 스칼라 이송-확산 예측모형을 개발하였다. Boussinesq 방정식의 높은 정확성과 함께 수치모형의 안정성을 보장하기 위해 Hybrid Finite Volume-Finite Difference Method를 사용하였으며, 이송항과 확산항은 각각 유한체적법과 유한차분법을 이용하여 수치적으로 이산화하였다. 1차원공간에서의 흐름에 의한 스칼라 이송의 모의 결과는 수치확산의 발생 없이 해석해와 매우 정확히 일치하였다. 두 차례의 수리실험을 재현한 개수로에서의 스칼라 이송의 수치모의 결과에서도 실험결과와 양호하게 일치하였다. 개발모형은 오염물질 유출 시 실시간 재해예측과 함께 대응책을 마련하는 데 있어 기여할 것으로 예상된다.

전 세계적으로 연안침식 문제가 대두됨에 따라 많은 해안선이 지형변화를 겪고 있다. 기후변화 및 해안인구증가로 미루어 볼 때 그 현상은 가속화될 수 있으며, 이에 대응하기 위해 신속하게 지형변화를 모의할 수 있는 유사이송 예측모형 개발의 중요성이 강조된다. 본 연구에서는 GPU (Graphics Processing Unit)를 기반으로 한 유사이송 예측모형을 제안하였으며, GPU 병렬연산을 활용함으로써 기존의 CPU 기반모형 대비 더욱 개선된 속도로 지형변화를 모의할 수 있도록 모형이 개발되었다. 개발된 모형에 대해 수치모형 성능과 GPU 연산효율에 초점을 맞추어 분석을 수행하였다. 모형의 성능검증을 위해 Dam-break 수리실험에 대해 수치모의를 수행하였으며, 모의결과가 관측된 실험데이터와 잘 일치하는 것을 확인하였다. GPU 연산효율은 CPU 기반모형과 수치모의 연산시간을 비교하여 분석하였으며, 개발된 GPU 기반모형이 연산시간의 효율이 상당히 우수한 것으로 확인되었다.

Dam-break flow occurs when an elevated dam suddenly collapses, resulting in the catastrophic release of rapid and uncontrolled impounded water. This study compares laminar and turbulent closure models for simulating three-dimensional dam-break flows using OpenFOAM. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) model, specifically the k-ε model, is employed to capture turbulent dissipation. Two scenarios are evaluated based on a laboratory experiment and a modified multi-layered block obstacle scena

시간차를 지닌 단층파괴 활동은 지진해일의 초기파형 생성에 영향을 끼치며, 이로 인해 해안에서의 처오름높이에도 변화를 준다. 이러한 단층파괴 활동이 처오름 높이에 미치는 영향을 검토하기 위하여 일본 서해역에 다수의 가상 단층파괴를 가정하여 수치모의를 수행하였다. 소단층들이 해안선에 평행하게 위치한 경우에는 시간차를 지닌 단층파괴가 처오름 높이에 미치는 영향은 미미했으나, 해안선에 수직으로 위치해 있는 경우에는 초기파형의 중첩효과가 두드러지게 발생하여 해안선에서 처오름 높이가 증가하였다.

지진해일은 연안에서 파고와 유속이 크게 증폭되어 항만, 연안 구조물, 선박, 도시 인프라에 심각한 피해를 유발하지만, 기존 위험도 평가는 최대 수위와 침수심 등 수위 중심 지표에 치우쳐 유속 기반 피해를 충분히 반영하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서는 최대 지진해일고와 최대 유속을 핵심 변수로 결합한 4단계의 한국형 통합지진해일강도(K-ITI)를 제안하고, 현행 지진해일 특보 및 위기경보 체계(관심–주의–경계–심각)와의 직접적 매핑이 가능한 강도 체계를 구성하였다. K-ITI는 각 격자점에서 해일고와 유속 각각의 등급 중 높은 값을 최종 등급으로 결정함으로써, 기존 수위 중심 평가에서 간과될 수 있는 유속 기반 위험도를 포착하도록 설계되었다. 제안된 K-ITI의 적용 가능성을 평가하기 위해, 먼저 국내 유속 관측망의 시공간 해상도가 지진해일 유속 검증에 제한적임을 확인하였으며, COMCOT 모형을 2011년 동일본 대지진해일에 대해 Crescent City 항만의 수위 및 유속

지각 내부의 특정 지점에 에너지가 응축되다가 임계값을 지나면 단층이 파괴되면서 지진이 발생한다. 지진에 의한 내부지형의 변화는 해저 수심에 변화를 주고, 해저 수심의 변화는 자유 수면을 상승시켜 지진해일을 야기한다. 단층 파괴 현상은특정 지점(진원)에서 시작하여 한쪽 방향 또는 양쪽 방향으로 시간차를 가지며 진행한다. 본 연구에서는 이러한 단층 파괴과정이 지진해일의 생성 및 전파에 끼치는 영향을 수치 모의를 통하여 검토해보았다. 1993년 홋카이도 지진 사례에 대하여3개의 소단층을 이용하여 시간 이력에 의한 단층파괴 현상을 고려하였다. 수치해석 결과, 진앙 근처에서는 시간차에 의한단층파괴를 고려한 경우에 최대 처오름 높이의 증가 및 감소가 공간적으로 명확하게 드러났으나 진원에서 멀어질수록 희미해져서동해안 근처에서는 거의 나타나지 않았다. 특정 지점에서는 시간차를 고려한 경우 기존에 비해 2배 이상의 최대 처오름증가가 발생하였다.

단층파괴에 의한 해저지형변화는 공간적으로 시간차를 가진다. 특정 지점에서 파괴가 발생하면 이웃지점으로 단층파괴가 전파하면서 시간차에 따른 단층파괴가 발생하며, 단층파괴시 연직방향으로 상승하면서 지진해일을 야기한다. 해저 지형의 상승속도는 지진해일 초기파형에 영향을 주며 결과적으로 지진해일의 도달시간 및 크기에 영향을 준다. 본 연구에서는 단층파괴에 의한 해저 지형의 수평적 및 수직적 변화를 능동적 및 동적으로 고려하여 지진해일의 생성 및 전파를 모의할 수 있는 수치모형을 개발하였다. 모델의 검증을 위하여 2011년 동일본대지진에 대해적용하였으며 기존의 수동적 및 정적 모형에 비해 정확성이 개선되는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 에너지 감쇠역을 이용하여 파랑의 반사율을 제어할 수 있는 기법을 소개하였다. 선형파가 에너지 감쇠역을 통과할 때, 파고의 감소는 파의 군속도와 복소수로 표현되는 파수의 허수값과 밀접한 관련이 있다. 이와 같은 성질을 이용하여 완경사 방정식을 이용한 수치해석에서 원하는 파고의 파가 반사될 수 있는 방법을 연구하였으며 다양한 반사율에 대해 수치모의를 실행하여 타당성을 검증하였다.

최근 빈번하게 발생하는 해상 유류사고에 대해 초기에 신속히 대응하기 위해서는 정확성 높은 수치해석 모형의 개발 및 적용이 필수적이다. 본 연구에서는 불규칙한 지형적 변화가 존재하는 근해역에서 유출유의 정확한 확산예측을 위하여 비선형성, 분산성, 난류 및 회전류 효과 등이 포함된 수심적분형 Boussinesq 모형과 유류의 이송-확산-변형모형을 통합함으로써 유출유 초기확산 예측을 위한 결합모형을 개발하였다. 개발된 모형은 지형적 복잡성및 그에 따른 실제 흐름의 특성을 지닌 실 해역에 적용함으로써 모형의 활용성을 검토하였다. 고해상도의 해상 조건 재현이 가능한 본 개발모형은 기후변화 등에 의해 점차 강화되는 해상 기상의 극한조건에서의 유류 재해에 대비할 수 있는 방재시스템 구축에 도움이 될 것으로 기대된다.

본 연구에서는 tsunamii(津波)의 한글표현인 지진해일의 과학적 타당성에 대해 고찰하고 올바르게 활용할 수 있는 방안을 제안하고자 한다. 우선 tsunami의 과학적 정의를 짚어보고 다양한 언어로 표현된 tsunami의 유래를 살펴본다. 이를 바탕으로 현재 우리나라에서 대표적으로 사용되는 tsunami의 한글표현 ‘지진해일’이 목적에 적합하게 활용되고 있는지에 대해 검토한 후, 타당하게 활용될 수 있는 방안을 제시한다. 결론적으로 본 연구에서는 tsunami의 한글표현에 있어서 영어 및 타 언어들의 경우와 마찬가지로 음을 차용하여 표현한 ‘쓰나미’ 혹은 ‘쯔나미’로 통일성 있게 사용할 것을 제안한다.

본 연구에서는 강원도 맹방해변을 대상으로 Delft3D 지형변화모듈 내의 표사이동 관련 매개변수(fBED , fBEDW ,fSUSW)가 지형변화 모의 결과에 미치는 영향을 검토하였다. 맹방해변 해역에서 2018년도에 관측한 1년 간의 파랑자료 를 외력으로 적용하고, 동년도 1월과 10월에 관측한 수심자료는 각각 초기 지형자료와 년간 지형변화 자료로 사용 하였다. 모델의 지형변화 모의성능은 계산영역 내의 임의의 한 단면을 연안역과 외해역 구간으로 구분하고, 각 영역 에 대해 Brier Skill Score 지표에 근거하여 평가하였다. 그 결과 f BED 변수가 지형변화 모의 결과에 미치는 영향은 미약하다는 것을 알 수 있었다. f BEDW 와 f SUSW 변수는 그 값이 0.5 이하일 때는 연안역에 대해 좋은 모의 성능을 보이 고, 반대의 경우에는 외해역에 대해 좋은 성능을 보이는 것으로 나타났다. 실험조건 중 연안역에 대해 가장 좋은 성 능을 보인 변수 조합은 f BED = 1.0,

We have presumed that tsunamis causing catastrophic damage would exhibit different runup heights at a particular location depending on how and where the underlying earthquakes occurred. Thus, existing studies have centered on one-to-one correspondences between runup on a location and multiple tsunami-generation conditions. However, spatial characteristics of tsunami risk along a coast occurred by tsunamis is still unknown. Herein, we present the results of a statistical analysis of numerical exp