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문제 정의
- 인위적인 개발 공사에 따른 낙동강의 수력학적 특성 변화는 낙 동강 하구는 물론 인접한 진해만까지 영향을 미칠 것으로 예상되 고, 결과적으로 퇴적환경에 상당한 변화가 초래될 것으로 예상된다. 즉 본 연구지역이 타지역에 비하여 퇴적환경 변화가 활발하게 진행되고 있어 지속적인 퇴적학적 연구가 필요하므로, 본 연구에서는 다양한 퇴적환경이 존재하는 낙동강 하구 및 주변 해역에 분포하는 표층 퇴적물에 대해 일련의 퇴적학적 연구를 실시하여 표층 퇴적물의 특징적인 퇴적상 및 특성을 파악하고, 연구지역의 일부인 낙동강 하구역의 퇴적환경 변화에 대하여 살펴보았다.
제안 방법
- Folk (1954)의 분류법에 의해 분류된 연구지역의 표층퇴적물을 크게 3개의 퇴적상, 즉 사질 퇴적상 (sand facies; TYPE I ) 분포 역, 니질 퇴적상 (mud facies; TYPEII) 분포역, 그리고 사니질 혼합 퇴적상 (sand and mud mixed facies; TYPEⅢ) 분포역으로 분류하였다 (Fig. 4(d)).
- 낙동강 하구지역의 퇴적환경 변화를 살펴보기 위해 본 연구 자료 와 낙동강 하구둑 건설전인 Kim and Lee (1980)의 자료 및 하구 둑 건설 직후인 Park (1992)의 자료를 비교하였다. 각 자료의 비 교는 입도 자료 중 낙동강 하구 일대의 해저지형 변화를 일으키는 중요한 원인으로 생각되는 사질 함량 (sand contents)을 중심으로 비교하였다 (Fig. 11).
- 낙동강 하구둑이 건설된 1987년 이후 낙동강 하구지역은 이전의 자유롭게 담수와 해수의 교환이 이루어졌던 시기와는 그 환경이 많이 변하여, 삼각주 말단에 발달하던 연안 사주군의 형태가 크게 변하였고 이 지역에 분포하는 표층 퇴적물의 퇴적상도 변하였다. 낙동강 하구지역의 퇴적환경 변화를 살펴보기 위해 본 연구 자료 와 낙동강 하구둑 건설전인 Kim and Lee (1980)의 자료 및 하구 둑 건설 직후인 Park (1992)의 자료를 비교하였다. 각 자료의 비 교는 입도 자료 중 낙동강 하구 일대의 해저지형 변화를 일으키는 중요한 원인으로 생각되는 사질 함량 (sand contents)을 중심으로 비교하였다 (Fig.
- 다양한 퇴적환경이 존재하는 낙동강 하구 및 주변 연안역에서 총 40개의 정점을 선정하여 채취한 표층 퇴적물 시료에 대해 입 도분석, 유기물, 탄산염, 점토광물 및 금속원소 함량 분석을 실시하여 표충 퇴적물의 특징적인 퇴적상 및 특성을 파악하고 하구둑 건설이후 활발히 진행되고 있는 낙동강 하구역의 퇴적환경 변화를 살펴보았다. 연구지역 표충 퇴적물의 퇴적상은 퇴적물의 지역적 분포특성 및 퇴적물 특성에 따라 사질 퇴적상 분포역 (TYPE I), 니질 퇴적상 분포역 (TYPEII), 그리고 이 두 퇴적상의 중간적인 특성을 나타내는 사니질 혼합 퇴적상 분포역(TYPEⅢ)의 세 가지 형태로 분류된다.
- 다양한 퇴적환경이 존재하는 낙동강 하구 및 주변 연안역에서 총 40개의 정점을 선정하여 채취한 표층 퇴적물 시료에 대해 입 도분석, 유기물, 탄산염, 점토광물 및 금속원소 함량 분석을 실시하여 표충 퇴적물의 특징적인 퇴적상 및 특성을 파악하고 하구둑 건설이후 활발히 진행되고 있는 낙동강 하구역의 퇴적환경 변화를 살펴보았다. 연구지역 표충 퇴적물의 퇴적상은 퇴적물의 지역적 분포특성 및 퇴적물 특성에 따라 사질 퇴적상 분포역 (TYPE I), 니질 퇴적상 분포역 (TYPEII), 그리고 이 두 퇴적상의 중간적인 특성을 나타내는 사니질 혼합 퇴적상 분포역(TYPEⅢ)의 세 가지 형태로 분류된다. 이러한 두 퇴적상의 경계에 위치하는 사니질 혼 합 퇴적상은 퇴적물의 특성으로 보아 낙동강으로부터의 직접적인 공급뿐만 아니라 홍수나 폭풍시 진해만에서의 재부유된 부유성 세립 퇴적물의 공급에 의해 형성된 복합기원의 퇴적상으로 판단된다.
- 퇴적물의 유기물 및 탄산염 함량 측정은 염분이 제거된 시료를 llOt:에서 8시간 건조한 후 200 mesh 체를 통과할 수 있도록 막자사발 (agate mortar)을 이용하여 분말 상태로 만든 후 측정하였다. 유기물 함량분석은 시료 약 4g을 550为의 전기로에서 3시간 동안 연소시킨 후 그 중량 손실량을 구하여 %로 환산하였으며, 탄산염 함량 분석은 시료 약 2g에 염산(0.1N HC1)을 첨가하여 반응시킨 후 세척, 건조하여, 염산 처리 전후의 중량 손실량을 %로 환산하였다. 점토광물 분석 은 연구지역에서 채취된 표충 퇴적물 중 sand 함량이 80% 이상 으로 높게 나타나는 정점을 제외한 18개의 시료를 선택하여, Bis- caye (1965)의 방법에 따라 처리한 후 X-선 회절분석기 (Rigaku 모델 D/Max-2400)를 이용하여 X-선 회절도 (difiractogramX 구하여 면적비에 의한 반정량분석을 통하여 계산하였다.
- 1N HC1)을 첨가하여 반응시킨 후 세척, 건조하여, 염산 처리 전후의 중량 손실량을 %로 환산하였다. 점토광물 분석 은 연구지역에서 채취된 표충 퇴적물 중 sand 함량이 80% 이상 으로 높게 나타나는 정점을 제외한 18개의 시료를 선택하여, Bis- caye (1965)의 방법에 따라 처리한 후 X-선 회절분석기 (Rigaku 모델 D/Max-2400)를 이용하여 X-선 회절도 (difiractogramX 구하여 면적비에 의한 반정량분석을 통하여 계산하였다. 금속 원 소 분석은 점토광물 분석 정점과 같은 정점을 대상으로 왕수처리 에 의한 방법 (Johansson, 1975)에 따라 처리한 후 Flame AAS (Varim Spectr AA .
- 퇴적물의 입도분석은 표준분석방법에 따라 처리한 후, 사질부는 체질분석을 통해 니질부는 피펫방법으로 실시하였고 결과는 Folk and Ward (1957)의 방법에 의하여 구하였다. 퇴적물의 유기물 및 탄산염 함량 측정은 염분이 제거된 시료를 llOt:에서 8시간 건조한 후 200 mesh 체를 통과할 수 있도록 막자사발 (agate mortar)을 이용하여 분말 상태로 만든 후 측정하였다. 유기물 함량분석은 시료 약 4g을 550为의 전기로에서 3시간 동안 연소시킨 후 그 중량 손실량을 구하여 %로 환산하였으며, 탄산염 함량 분석은 시료 약 2g에 염산(0.
대상 데이터
- 남해안의 동남부에 위치한 본 연구지역은 낙동강 하구, 가덕도 와 다대포 사이의 연안역 및 가덕도 서쪽 진해만 입구 지역을 포 함하고 있다. (Fig.
- 본 연구를 위하여 사용된 시료 채취는 1998년 2월부터 1999년 9 월까지 소형선박을 이용하여 낙동강 하구둑 내, 하구 및 인근 진해만 입구에 이르는 해역에서 행하였고 총 40개 정점에서 Grab sampler와 Box corer를 이용하여 표충 퇴적물을 채취하였다 (Fig. 1).
이론/모형
- 점토광물 분석 은 연구지역에서 채취된 표충 퇴적물 중 sand 함량이 80% 이상 으로 높게 나타나는 정점을 제외한 18개의 시료를 선택하여, Bis- caye (1965)의 방법에 따라 처리한 후 X-선 회절분석기 (Rigaku 모델 D/Max-2400)를 이용하여 X-선 회절도 (difiractogramX 구하여 면적비에 의한 반정량분석을 통하여 계산하였다. 금속 원 소 분석은 점토광물 분석 정점과 같은 정점을 대상으로 왕수처리 에 의한 방법 (Johansson, 1975)에 따라 처리한 후 Flame AAS (Varim Spectr AA . 250 plus)로 분석하였다.
- 퇴적물의 입도분석은 표준분석방법에 따라 처리한 후, 사질부는 체질분석을 통해 니질부는 피펫방법으로 실시하였고 결과는 Folk and Ward (1957)의 방법에 의하여 구하였다. 퇴적물의 유기물 및 탄산염 함량 측정은 염분이 제거된 시료를 llOt:에서 8시간 건조한 후 200 mesh 체를 통과할 수 있도록 막자사발 (agate mortar)을 이용하여 분말 상태로 만든 후 측정하였다.
성능/효과
- Al, Fe, Mn의 평균입도와의 상관관계 (Table 1)는 양호한 것으로 나타났고 (r=0.59~0.68), Cu와 Zn는 평균입도와 관련성이 없는 것으로 나타났다 (r=-0.U, r=-0.09). 일반적으로 퇴적물내의 금속원소 함량은 입도에 따라 크게 변하는 것으로 알려져 있으며 한반도 주변의 퇴적물에 대해서도 이와 같은 관련성에 대해 보고 되었다 (Lee et al.
- Cu와 Zn의 농도는 각각 8.0~59.4 ppm (평균 20.6 ppm), 62.8~290.4ppm (평균 115.4ppm)의 범위로, 가덕도를 중심으로 낙동강 하구지역과 진해만 입구지역의 농도에 뚜렷한 차이가 나타났다. 이들의 농도분포는 다른 금속원소와는 달리 하구둑 상류에서 연 안사주 지역으로의 감소경향이 뚜렷하게 나타났고 주변 하천의 유입이 있는 을숙도 동쪽 수로에서 높은 농도를 보였다.
- 고령석의 함량은 13.4~25.1% (평균 20.1%)의 범위를 보이며, 낙동강 하구둑 안쪽 정점인 정점 2에서 최대값을 나타내고 사주 지역인 정점 10에서 최소값을 보여 낙동강 하구 지역에서는 하구 둑에서 사주 지역으로 갈수록 감소하는 분포 경향을 보이고 낙동 강 하구 지역에서 가덕도 서쪽 진해만 입구 지역으로 갈수록 증가하는 경향을 보여 일라이트와 다소 대조적인 분포경향을 보인다 (Fig. 7). 점토광물 중 고령석의 함량은 외해역보다 육지에 근접 하는 연안역에서 높은 것으로 보고되어 있고 (Griffin et al.
- 조직 특성치와 유기물 및 탄산염 함량은 TYPE I 과 TYPEH에서 서로 대조적인 경향이 나타나지만 TYPEHI는 다른 두 TYPE의 중간적 인 특성을 나타내고 있다. 그러나 금속원소 함량은 다른 특성이 나타나는데 Al, Fe, Mn의 함량은 세립 퇴적물인 TYPEII가 비교적 조립한 TYPEDI 보다 높게 나타나는 반면, Cu와 Zne TYPE 皿가 TYPEII 보다 높게 나타났다. AL Fe, Mn의 함량이 TYPE II에서 높게 나타나는 것은 입도와 이들 금속원소들과의 상관관계 (Table 1)가 양호하여 세립질 퇴적물이 우세한 TYPEII에서 높게 나타나지만, Cu와 Zn이 TYPEID에서 높게 나타나는 것은 근원지 로부터의 거리나 혹은 오염물질의 유입 등으로 인한 공간적 변화가 입도에 의한 영향보다 크게 작용한 결과라고 생각된다.
- 또한 금속원소 중 Al, Fe, Mn의 고농도 역시 세립질 퇴적물인 TYPE II에서 나타났고 (Table 2), 역시 니질 분포 경향과 유사하 다. 그러므로 고령석 및 녹니석과 금속원소의 분포 경향은 근원암 과 풍화과정에 의해 영향을 받는 세립질 퇴적물의 분포 경향과 밀접한 관련이 있는 것으로 생각되며, 이러한 분포 경향을 통해서 진해만 입구지역의 세립질 퇴적물은 가덕도 북쪽 및 서쪽으로 이 동되는 것으로 판단된다. 진해만 입구지역에 분포하는 세립질 퇴 적물은 근본적으로 낙동강으로부터의 공급에 의해 형성된 것으로 생각되지만, Park and Lee (1996)가 진해만 지역에서 보고한 결 과들과 비교해 보면, 이들 세립퇴적물이 진해만으로부터 일부 유 입된 것으로 사료된다.
- 그러나 TYPEDI는 그 구분이 명확하지는 않으나 점이적 부 유와 지속적 부유의 혼합형태가 퇴적기작의 주요한 요소로 작용 하고 있음을 알 수 있다. 그러므로 사니질 혼합 퇴적상인 TYPE Ill는 두 퇴적상의 중간적인 특성으로 서로 다른 퇴적기작에 의해 에너지 수준이 상이한 퇴적환경에 형성된 것으로 나타났다.
- 6). 그러므로 실트와 점토가 많은 니질 퇴적상에서 유기물 및 탄산염 함량이 높게 나타났고 사질 퇴적상에서 낮은 함량 분포를 보여 이들 함량이 입도에 따라 좌우되는 경향을 보였다. 낙 동강 하구 지역보다는 진해만 입구 지역 퇴적물에서 유기물 및 탄산염 함량이 더 높게 나타나는 것은 이러한 입도의 영향도 있 지만, 가덕도 북쪽 지역과 서쪽 지역에 많은 패류 양식장이 위치하고 있기 때문에 유기물 함량이 높게 나타나는 것으로 보인다.
- 낙동강 하구 및 주변 연안역에 분포하는 표충 퇴적물에 대해 실시한 퇴적학적인 실험들을 통해 연구지역 표층 퇴적물의 퇴적 상은 낙동강 하구 사주 바깥지역에 우세하게 분포하는 사질 퇴적 상 분포역 (TYPE I), 가덕도 서쪽 진해만 입구 지역에 우세하게 분포하는 니질 퇴적상 분포역 (TYPEII), 그리고 육지와 인접한 수심이 얕은 낙동강 하구 지역과 가덕도 부근에 분포하며 두 퇴 적상의 중간적인 특성을 보이는 사니질 혼합 퇴적상 분포역 (TYPEUI)으로 분류할 수 있다. 이러한 두 퇴적상의 경계에 위치 하는 TYPEⅢ 퇴적상은 퇴적물의 특성으로 보아 낙동강으로부터 의 직접적인 공급뿐만 아니라 홍수나 폭풍시 진해만에서 재부유된 부유성 세립 퇴적물의 공급에 의해 형성된 복합기원의 퇴적상으로 해석된다.
- 5(a)). 낙동강 하구 지역에서는 장림 부근지역에서 5% 이상으로 다소 높은 값을 보이고 사주를 지나 외해쪽으로 갈수록 감소하는 경향을 보이며 가덕도 서쪽 지역에서는 진해만 입구 지역으로 갈 수록 10% 이상으로 증가하는 경향이 나타났다. 퇴적상에 따른 분 포 양상을 보면 니질 퇴적상을 나타내는 진해만 입구 지역에서의 유기물 함량은 7% 이상으로 높은 함량이 나타났으며 사니질, 니 사질, 실트사질 퇴적상을 나타내는 낙동강 하구 사주 안쪽 지역 및 가덕도 인근 지역은 1~7%로 나타났다.
- 낙동강 하구둑이 건설되기 전인 1980년의 낙동강 하구지역 사 질함량은 을숙도 상류지역과 연안 사주를 중심으로 90% 이상의 높은 함량이 나타났으나 사주에서 남쪽 방향으로 수심이 깊은 외 해로 갈수록 그 함량은 30% 이하로 감소하는 경향을 보였다. 낙 동강 하구둑이 건설되고 난 후 1992년의 사질함량은 1980년에 비하여 사주 부근 지역에서는 감소하였으나 사주 남쪽 지역의 사질 함량은 오히려 증가하였다.
- 녹니석의 함량은 14.1-25.3% (평균 20.5%)의 범위로 고령석의 함량보다 다소 높게 나타났고 고령석의 분포 패턴과 유사한 경향 이 나타났다 (Fig. 7). 즉, 낙동강 하구둑 안쪽 지역과 진해만 입 구지역에서 20% 이상으로 높은 함량을 보이나, 사주 부근 지역과 가덕도 주위 지역에서는 20% 이하로 낮은 함량을 보인다.
- 그러나 낙동강 하구둑 안 쪽 지역 (정점 2)과 장림과 인접한 지역 (정점 6)에서는 2% 이 상으로 비교적 높게 나타났다. 뚜렷한 분포경향을 보이지는 않지 만 전체적으로 낙동강 하구지역에서는 하구둑 상류에서 사주지역 으로 갈수록 감소하지만, 가덕도 북쪽지역에서 진해만 입구지역으 로 갈수록 증가하는 경향을 보였다.
- 연구지역 18개 정점의 시료를 반 정량 분석한 각 점토광물의 상대 함량은 일라이트가 평균 582%로 가장 높은 상대 함량을 보 였고, 녹니석과 고령석이 각각 평균 20.5%와 20.1%로서 거의 1:1 함량비를 나타냈으며, 스멕타이트는 평균 1.3%로 가장 낮은 상대 함량을 보였다.
- 연구지역 표충 퇴적물 중 유기물 함량은 0.82~11.61% (평균 5.80%)의 범위로 지역에 따라 다양한 분포양상을 보여준다 (Fig. 5(a)).
- 연구지역의 니질 (sHt+clay) 함량은 진해만 입구 지역이 95% 이상으로 높게 나타난 반면, 낙동강 하구 사주 바깥쪽 지역은 10% 이하로 낮게 나타났다 (Fig. 4(c)).
- 점토광물 분석 정점과 같은 정점을 대상으로 실시한 결과, AL Fe, Mn의 농도는 연안에 인접한 낙동강 하구지역 (정점 5)에서 가장 나타났고, 진해만 입구지역에서 높게 나타난 반면 Cu와 Zn 은 낙동강 하구둑 안쪽 지역 (정점 1)에서 높은 농도를 보였다 (Fig. 8).
- 낙동강 하구 지역에서는 장림 부근지역에서 5% 이상으로 다소 높은 값을 보이고 사주를 지나 외해쪽으로 갈수록 감소하는 경향을 보이며 가덕도 서쪽 지역에서는 진해만 입구 지역으로 갈 수록 10% 이상으로 증가하는 경향이 나타났다. 퇴적상에 따른 분 포 양상을 보면 니질 퇴적상을 나타내는 진해만 입구 지역에서의 유기물 함량은 7% 이상으로 높은 함량이 나타났으며 사니질, 니 사질, 실트사질 퇴적상을 나타내는 낙동강 하구 사주 안쪽 지역 및 가덕도 인근 지역은 1~7%로 나타났다. 그러나 낙동강 하구의 사 주를 중심으로 상대적으로 수심이 깊은 바깥쪽 지역에 형성된 사 질 퇴적상 지역에는 2% 이하로 낮은 함량을 보였다.
- 평균입도는 지형적인 특성에 따라 큰 차이를 보이는데, 2.29~8.610의 다소 넓은 범위로 나타났다 (Fig. 4(b)).
- 표충퇴적물 중 山의 농도는 1.15-3.49% (평균 2.52%)의 범위 로 세립 퇴적물이 우세한 진해만 입구 지역에서 3% 이상으로 높은 값을 보이며 비교적 조립한 퇴적물이 분포하는 을숙도 서쪽 수로를 따라 2% 이하로 낮게 나타났다. 그러나 낙동강 하구둑 안 쪽 지역 (정점 2)과 장림과 인접한 지역 (정점 6)에서는 2% 이 상으로 비교적 높게 나타났다.
후속연구
- 즉, 낙동강 상류로부터의 니질 퇴적물 유입량 감소에 의한 상대적인 사질 함량의 증가, 담수 유출량의 현격한 감소로 하구지역의 수력학적 에너지 변화가 발생하여 연안 사주지역 부 근의 연안류에 의한 사질 퇴적물의 이동, 그리고 이 지역 주변에서 실시된 인위적인 여러 작업에 의해 발생한 것으로 보인다. 이러한 낙동강 하구지역에서의 수력학적 변화, 지형변화 및 퇴적환경의 변화는 타지역에 비해 앞으로도 활발히 진행될 것으로 예상되므로 그 변화의 방향 및 규모를 예측하기 위한 지속적인 연구가 필요하다.
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