최근 10년간 장기연속관측에 근거한 부산항 신항 인근 해역의 파랑특성

정원무(Jeong, Weon-Mu),오상호(Oh, Sang-Ho),백원대(Baek, Won-Dae),채장원(Chae, Jang-Won) 한국해안해양공학회 2012 한국해안해양공학회 논문집 Vol.24 No.2

부산항 신항 인근 해역에서 10년간 파랑 장기 관측을 수행하고, 주요한 파랑 특성을 분석하였다. 부산항 신항은 S계열 파랑이 연중 우세하며, 겨울철에는 거제도 북부 해역에서 발달하는 W계열 파랑이 이에 상응하는 정도로 나타나는 계절적 변동성이 뚜렷이 나타났다. 관측기간 중 유의파고는 대부분 1 m 이하였으나 2003년 9월 태풍 매미 내습 시 최대 유의파고 7.4 m가 관측되었다. 또한, 7월을 제외하고는 계절적 변동성은 거의 없었다. 반면에, 유의파 주기는 평균파향의 영향으로 뚜렷한 계절적 변동성을 나타내었으며, 첨두주기는 여름철에 4~5초, 겨울철에는 3초 내외에 분포하였다. 유의파주기 최대값은 2003년 6월에 관측된 15.56초였다. 한편, 평균파향, 유의파고 및 유의파주기 모두 연별 변동성은 나타나지 않았다. 남측으로 약 4.5 km 떨어진 대죽도 남측 해역에서 5년간 관측된 자료도 함께 분석하여 여름철에는 두 지점 간 높은 상관관계가 존재하는 반면 겨울철에는 그렇지 않음을 확인하였다. Long-term wave observation was carried out near Busan New Port and the major wave characteristics were analyzed. At Busan New Port, waves from south direction were predominant throughout the year, while waves from the west, developed at the north sea of Geoje island, appeared almost the same frequency in winter season, showing apparent seasonal variation. During the observation period, the significant wave height was mostly less than 1 m, but it reached its maximum of 8.0 m when typhoon Maemi passed on September 2003. Also, the seasonal variation was hardly observed except July. In contrast, seasonal variation was apparent for the significant wave period, whose peak ranges 4~5 s in summer whereas about 3 s in winter. The largest significant wave period was 15.56 s, observed on June 2003. Meanwhile, the annual variation was negligible for mean wave direction as well as significant wave height and period. Further analysis of the wave data acquired for 5 years at 4.5 km south, in the south sea of Daejuk island, confirmed high correlation between the two observation points in summer and vice versa in winter.

묵호항에서의 저중력파 부진동의 저감 대책

정원무(Jeong Weon Mu),박우선(Park Woo Sun),채장원(Chae Jang Won),서경덕(Suh Kyung Doug) 대한토목학회 2002 대한토목학회논문집 B Vol.22 No.2B

2004~2006년 대한해협 동쪽을 통과한 태풍들에 의한 폭풍파 관측

정원무(Jeong, Weon Mu),김상익(Kim, Sang Ik),백원대(Baek, Won Dae),오상호(Oh, Sang-Ho) 한국해안해양공학회 2014 한국해안해양공학회 논문집 Vol.26 No.2

최근 우리나라에는 거의 매년 대형 태풍이 내습하였으며 이로 인해 직 간접적으로 많은 피해가 발생하였다. 그러나 태풍의 내습 시 태풍의 외해 진입경로에서 파랑 및 바람자료를 확보한 사례는 매우 드물며 이로 인해 태풍파 모델링의 보정 및 검증자료 확보에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문은 기상청과 한국해양과학기술원에서 2004~2006년에 내습한 태풍 송다, 나비, 산산으로 인한 폭풍파들을 관측한 기록들을 종합하여 제공함으로써 태풍파 수치모델링 관련 연구자들에게 도움이 되도록 하였다. 태풍 나비와 산산의 진행경로가 대한해협보다 동쪽이었음에도 불구하고 거제도 동쪽에 위치한 남형제도에서 유의파고 8.3 m가 관측되었으며, 특히 영일만방파제 전면 1.4 km 지점에서는 두 태풍 모두 기록적인 유의파고 12.2 m가 관측되었다. 한편, 거제도의 해양기상부이와 남형제도의 파향 파고계로 취득된 자료들의 비교 결과 최대파고는 유사하였으나 유의파고는 상당한 차이를 나타냈다. In recent years, strong typhoons have passed South Korea almost every year and severe damages were incurred directly and indirectly. However, instances where wave and wind data were procured from the offshore approach path of the typhoon are very rare and thus researchers are experiencing difficulties in obtaining calibration and verification data of typhoon-generated wave modeling. This paper provides a synthesis of records of observations by the Korea Meteorological Administration and Korea Institute of Ocean Science and Technology on storm waves generated by the typhoons SONGDA, NABI, and SHANSHAN that passed from 2004 to 2006 in order to help researchers interested in typhoon-generated wave numerical modeling. Although the trajectories of typhoon NABI and SHANSHAN were east of the Korea Strait, a significant wave height of 8.3 m was measured at Namhyeongjedo located east of Geojedo. Moreover, an unprecedented significant wave height of 12.2 m was measured for both typhoons at a station 1.4 km away from Yeongil Bay breakwater. Meanwhile, a comparative analysis of data obtained with a ocean data buoy at Geojedo and a Directional Waverider at Namhyeongjedo showed maximum wave heights that were similar but considerably different significant wave heights.

동해항(東海港)의 부진동(副振動) 특성(特性)(2. 수치계산(數値計算))

정원무,정경태,채장원,Jeong, Weon Mu,Jung, Kyung Tae,Chae, Jang Won 대한토목학회 1993 대한토목학회논문집 Vol.13 No.3

장주기파(長週期波)의 침입(侵入) 변형(變形)에 의한 항내(港內) 수면교란(水面攪亂) 현상(現像)을 효과적(效果的)으로 분석(分析) 및 예측(豫測)하기 위하여 해석해(解析解)와 유한요소(有限要素)를 복합적(複合的)으로 사용한 수치모형(數値模型)을 이용하였다. 기본방정식(基本方程式)으로 완경사(緩傾斜) 방정식(方程式)을 사용하였으며, 고체(固體) 경계면(境界面)에서는 부분흡수(部分吸收) 경계조건(境界條件)을 사용하였다. 방파제(防波堤) 주변(周邊)과 항내(港內) 영역(領域)은 유한요소(有限要素)로 모형화(模型化)하고 항외(港外) 영역(領域)에서는 Helmholtz 방정식(方程式)의 해석해(解析解)를 이용하였다. Chen과 Mei(1974)의 방법(方法)을 이용하여 경계치(境界値) 문제(問題)의 범함수(凡?數)를 구한 후 구성(構成)되는 최종적(最終的)인 연립방정식(聯立方程式)을 Gauss 소거법(消去法)으로 푸는 수치모형(數値模型)을 수립(樹立)하였다. 현장관측(現場觀測) 자료(資料)의 스펙트럼 분석(分析)으로 제시된 동해항(東海港)의 Helmholtz natural period 및 제(第)2 첨두주기(尖頭週期)는 수치계산(數値計算)으로 구해진 것과 잘 일치(一致)하였다. 항만구조물(港灣構造物)에서의 반사율(反射率)을 변화(變化)시키면서 구한 증폭비(增幅比)와 관측치(觀測値)의 비교(比較) 결과(結果) 반사계수(反射係數)를 0.99로 했을 때 가장 양호(良好)한 일치(一致)를 나타내었다. A numerical model has been used for the prediction of wave agitations in a harbor which are induced by the intrusion and transformation of incident waves. Based on linear wave theory a mild-slope equation has been used. A partial absorbing boundary condition has been used on solid boundary. Functional has been derived following Chen and Mei(l974)'s technique based on Hybrid Element Method which uses finite discretisation in the inner region and analytical solution of Helmholtz equation in the outer region. Final simultaneous equation has been solved using the Gaussian Elimination Method. Helmholtz natural period and second peak period of seiche in Donghae Harbor coincide very well with the results from numerical calculation. Computed amplification factors show good agreement, especially when the reflection coefficient on solid boundary is 0.99, with those of measurements.

장기간 파·바람 조사를 통한 포항신항의 하역중단 원인 분석

정원무(Jeong, Weon-Mu),류경호(Ryu, Kyong-Ho),백원대(Baek, Won-Dae),최혁진(Choi, Hyuk-Jin) 한국해안해양공학회 2011 한국해안해양공학회 논문집 Vol.23 No.3

포항신항의 대부분의 부두에서 빈번하게 발생하는 하역중단 문제의 원인을 규명하고 효율적인 대책안을 수립하기 위하여 항내 외의 다수 정점에서 1년동안 바람 및 파랑 조사를 수행하였다. 동시에 선석별 하역중단 기록과 기상청의 강수자료도 입수하여 상호 비교함으로써 하역중단 원인을 종합적으로 분석하였다. 우천에 의한 요인을 제외하면 하역중단은 너울, 풍파와 너울 및 풍파로 인한 항내 침입파고가 임계치를 초과하는 경우에 발생하는 것으로 나타났다. 최근까지 하역중단 원인의 하나로 지목되었던 주기 5~80분의 부진동 현상은 직접적인 연관성이 없는 것으로 나타났다. 항입구까지 단주기파에 구속되어 전파해오는 주기 0.5~3분의 외중력파의 파고는 항내에서 단주기파 파고와 거의 선형적인 관계를 나타내었다. 본 연구를 통하여 너울, 풍파 등의 단주기파 항내 침입을 효과적으로 차단할 경우 포항신항의 하역중단 문제를 크게 개선할 수 있을 것으로 판단되었다. Field measurements of the winds and waves were carried out for one year at multiple locations inside and outside of the Pohang New Harbor in order to clarify the reason of downtimes frequently occurring at most of the harbor quays and to establish an efficient countermeasure. In addition, the downtime records of the quays and precipitation data provided by Korea Meteorological Agency were acquired for mutual comparison and comprehensive analysis of the cause of downtimes. Except the influence of precipitation, it was found that the downtimes occurred when the height of waves entering into the harbor incurred by either one of swell, wind seas, or mixture of both, exceeded a threshold. The seiche whose period ranges from 5 to 80 minutes, which was suspected as a possible cause of the downtimes, is shown to have no direct relation with the downtimes. Meanwhile, the height of far-infra-gravity waves whose period ranges between 0.5 and 3 minutes, propagating to the harbor mouth forced by short period waves, showed almost proportional relationship with the height of short period waves. Based on the result of this study, it is concluded that the downtime problems of Pohang New Harbor can be greatly improved by effectively preventing the entrance of short period waves such as swell or wind seas.

장기실측 파랑자료 분석을 통한 동해안 폭풍파 출현 추세

정원무(Weon Mu Jeong),류경호(Kyong-Ho Ryu),오상호(Sang-Ho Oh),백원대(Won-dae Baek) 한국해안해양공학회 2016 한국해안해양공학회 논문집 Vol.28 No.2

우리나라 동해안 6개 관측점에서 장기간 관측된 파랑자료를 이용하여 폭풍파의 출현 추세를 검토하였다. 한국해양과학기술원의 4개 정점(속초, 묵호, 후포, 진하)에서는 관측기간 동안 유의파고의 연별 평균값과 최대값의 주목할 만한 추세가 나타나지 않았다. 또한, 폭풍파의 연별 출현 횟수는 진하에서만 완만한 증가 추세가 나타났고 나머지 세 정점에서는 감소 추세를 보였다. 그러나 기상청 동해부이의 경우 유의파고의 연별 평균값과 최대값 및 폭풍파 연별 출현횟수가 2009년 이후로 매우 급격하게 증가하는 경향이 나타났으며 해당 자료의 연속성이 확보되지 않은 것으로 확인되었다. The trend in appearance of storm waves on the east coast of Korea was investigated based on long-term wave data observed at six different stations. At the four wave stations of KIOST (Sokcho, Mukho, Hupo, and Jinha), no notable trend was found during the observation period with respect to the annual average and maximum values of the significant wave height. In addition, the annual number of the appearance of storm waves showed decreasing trend at the three stations except Jinha, where slightly increasing trend of the quantity was recognized. In contrast, at Donghea ocean data buoy of KMA, abruptly increasing trend was found for the annual average and maximum of the significant wave height and for the annual number of the appearance of storm waves as well, demonstrating lack of consistency in the observation data from Donghea buoy of KMA.

전국파랑관측자료 제공시스템 WINK 소개

정원무,오상호,류경호,백종대,최일훈,Jeong, Won-Mu,O, Sang-Ho,Ryu, Gyeong-Ho,Baek, Jong-Dae,Choe, Il-Hun 한국수자원학회 2018 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.51 No.12

동해안 이상너울의 관측 및 특성 분석

정원무,오상호,Jeong, Won-Mu,O, Sang-Ho 한국수자원학회 2009 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.42 No.4

속초 연안의 파랑환경 변화양상 분석

조홍연(Cho, Hong-Yeon),정원무(Jeong, Weon-Mu),백원대(Baek, Won-Dae),김상익(Kim, Sang-Ik) 한국해안해양공학회 2012 한국해안해양공학회 논문집 Vol.24 No.2

속초 연안에서 관측한 장기간의 파랑자료를 이용하여 다양한 파랑환경 특성을 분석하였다. 파랑환경 분석 결과 발견된 대표적인 특성은 다음과 같다. 파고 및 주기의 평균에 대한 변동계수는 각각 0.11, 0.02 정도로 주기 평균의 변동계수가 매우 낮은 것으로 파악되었다. 또한 변동주기 성분분석결과 1년 주기성분이 우세하였으며, 변동 범위는 0.24 m, 주기는 0.56초로 파악되었다. 계절 변동범위도 연간 변동범위보다 약 2배 정도 크다. 한편 파고 및 주기자료의 확률밀도함수를 추정한 결과, 단주기파의 파고 및 주기는 대수정규분포와 GEV 분포함수와 유사하며, 장 주기파의 경우, 파고는 대수정규분포, 주기는 GEV 분포함수와 유사하지만, KS 검정결과는 모두 기각으로 판정되었다. 파고 및 주기자료는 AR(3) 모형으로 추정된다. 파랑 강도를 분석한 결과는 연속 지속시간의 평균 및 최대지 속시간은 파고의 멱함수(power function) 함수로 감소하였으며, 전체 지속시간은 지수함수 형태로 감소하는 양상을 보였다. 또한 속초연안 환경은 전형적인 파랑 우세환경으로 파악되었다. Exploratory data analysis was carried out by using the long-term wave climate data in Sokcho coastal zone. The main features found in this study are as follows. The coefficient of variations on the wave height and period are about 0.11 and 0.02, respectively. It also shows that the annual components of the wave height and period are dominant and their amplitudes are 0.24 m and 0.56 seconds, respectively. The amount of intra-annual variation range is about two times greater than that of the inter-annual variation range. The distribution shapes of the wave data are very similar to the log-normal and GEV(generalized extreme value) functions. However, the goodness-of-fit tests based on the KS test show as "rejected" for all suggested density functions. Then, the structure of the timeseries wave height data is roughly estimated as AR(3) model. Based on the wave duration results, it is clearly shown that the continuous and maximum duration is decreased as a power function shape and the total duration is exponentially decreased. Meanwhile, the environment of the Sokcho coastal zone is classified as a wave-dominated environment.

포항신항 도제 축조에 따른 정온도 개선 효과분석

류경호(Kyong Ho Ryu),정원무(Weon Mu Jeong),권진성(Jinseong Kwon),장연식(Yeon S. Chang),백원대(Won-Dae Baek),김원종(Won Goung Kim) 한국해안해양공학회 2020 한국해안해양공학회 논문집 Vol.32 No.4

항신항이 단계별로 완공된 후 제기되어 온 항내정온도 불량 문제는 항만가동율 저하의 주요 원인으로 제기되어 왔으며 이의 개선을 위해 2018~2020년 포항신항 외항방파제의 외해 측에 도제(Detached breakwater)를 건설하고 있다. 본 연구에서는 도제의 효과를 검증하기 위하여 도제 설치 전후로 취득된 항내외의 파랑 관측자료를 분석하여 항내에서의 파고감소율을 비교한 결과를 제시한다. 먼저 이전 수치모델 연구를 통해 예측된 파고는 항내 4개 지점 중 3개 지점에서 관측값과 비슷하게 나타났으며 나머지 1개 지점에서의 오차는 수치모델이 부두 안쪽에 발생하는 중복파 현상을 잘 재현하지 못했기 때문으로 판단된다. 도제 건설 전후 기간의 관측값을 비교한 결과 도제 설치가 항내정온도 개선에 기여한 것으로 나타났는데, 항내 4개 관측지점 모두에서 포항신항 정온 목표파고인 0.3m를 초과하는 파고의 출현빈도가 도제 건설 후에 크게 감소하였다. 또한 항내외 파고를 비교한 항내 파고 감소율도 모든 파향에 대해 도제 건설 후에 유의미하게 개선된 것으로 나타났다. 본 연구결과는 적절하게 설치된 연안구조물이 항내정온도 향상에 기여하는 효과를 증명한 것으로 향후 유사한 경우의 문제 해결에 유용하게 적용될 수 있음을 보여 준다. Since the construction of Pohang New Port, the problems of the low harbor tranquility caused by decreasing port operation rate has been continuously reported. In order to improve the harbor tranquility, a detached breakwater (DB) has been constructed outside the outer breakwater of Pohang New Port in 2018~2020. In this study, the effectiveness of the DB was proved by comparing the reduction rates of wave heights that were observed before and after the construction of the DB. First, the observed data were compared with the numerical model results available from a previous study, and the model data showed reasonable agreement with measured data at 3 out of 4 locations inside the port. The discrepancy in one of the locations was because the model could not accurately calculated the effect of wave interference in the inner corner of the port. The observation data showed excellent results that the number of waves that exceeded 0.3 m, the critical value to reach desired harbor tranquility, was significantly reduced after the construction of the DB. In addition, the reduction rate, the ratio of wave heights between outside and inside of the port, was decreased after the DB construction, which proved that properly designed coastal structures such as DB in this study could be effective in improving the port tranquility. The results of this study can be usefully applied for solving problems in similar cases.