전산유체역학을 활용한 이어도 해역의 물리특성 연구

Abstract

이어도는 수중암초(underwater reef)로 해수면 아래 4.6m에 정봉(정상)이 위치한다. 이어도의 남쪽 방향으로는 절벽 수준의 경사가 있으며 북, 동, 서 방향으로는 상대적으로 경사가 완만하다. 이러한 비대칭적 융기지형의 영향으로 이어도 주변 해역에서는 다양한 유체역학적 특징이 나타난다. 예를 들면, 이어도 상·하류에서 발달되는 유속분포의 특성, 정봉에서의 와도 흘림(vortex shedding), 조석주기에 따른 유향변화와 유속변화 양상, 대규모 부유물질 발생 등이 있다. 본 연구에서는 이러한 다양한 이어도 해역의 물리적 특성을 면밀히 분석하고자 전산유체역학(computational fluid dynamics)을 활용하였다. 이어도 해저지형과 해역의 유체영역을 모델링하였으며, 조석주기에 따른 유향의 변화를 실제 시간 스케일(12시간 25분)로 고려하였다. 그리고 이를 상용 유한체적법(finite volume method) 프로그램을 통해 비정상상태 해석(unsteady analysis)을 수행하였다. 해석결과로부터 이어도 정봉을 중심으로 나타나는 유속분포의 공간적 특성, 정봉 하류의 와도 흘림 특성, 유향 변화에 따른 유속분포의 변화 등을 정량적으로 평가할 수 있었다.