연직δ-변환좌표에서 2차원 수치모형에 의한 하구 염분 변화의 수치해석

Abstract

하구에서의 염수침투 해석을 위한 연직 2차원 수치모형을 개발하였다. 각각의 z-좌표와 s-좌표에서 구한 수치결과를 하구에서의 염도분포에 대한 해석해와 비교함으로써 연직 2차원 지배방정식의 좌표변환 방식에 따른 수치 정확성에 관한 연구를 수행하였다. 바닥경사가 없는 지형에서 z-좌표에서 구한 수치결과는 s-좌표에서의 수치결과 및 해석해와 거의 일치하였으나, 비탈진 지형에서는 자유수면과 하상의 불규칙한 특성으로 인하여 안정적이지 않은 수치결과를 보였다. 그러므로, 본 연구에서는 실제 하구지형에 적용성을 고려하여 보다 간단하게 경계처리를 할 수 있고 보다 안정적인 수치결과를 제공하는 s-좌표변환을 수치모형에 도입하였다. 또한, 최근의 연구들에서 발표된 바 있는 확산항에 대한 s-좌표변환 과정에서 발생하는 오차를 보완한 후, 단순한 지형에서의 수치모의 및 기존 모형과의 비교를 통해 그 정확성을 검증하였다. 마지막으로 수치모형을 실제지형인 금강하구에 적용하고 실측치와 비교하여 모형의 적용성을 검토하였다. 수치결과는 실측치와 비교하여 비교적 만족스러운 결과를 나타내었다. 추후 여러 실제지형에의 적용을 통해 모형의 정확성 및 타당성을 꾸준히 개선하여야 할 것이다.