해안의 침식, 하구 및 항로, 항내매몰 등에 관한 저질이동에 기인한 해저지형 변동현상은 해안재해라는 측면에서 오래전부터 사회문제로까지 확대되어 그 문제점이 지적되어져 왔으며 최근에는 해안환경의 보전이라는 관점에서 환경영향평가의 중요 항목으로 인식되어 문제의 재현 및 예측과 대책방법이 절실히 요구되고 있는 중요한 과제이다. 본 연구의 대상지역인 학동해빈은 1996년 기존 돌제형식의 선착장을 연장한 이후 해안선 부근에서 침식현상이 진행되고 있다. 따라서, 학동 자갈해빈의 침식원인을 규명하기 위하여 현장관측을 통한 단면측량 결과 및 One-line 모델을 사용하여 침식원인을 규명하고자 하였다. 그리고 Sonu와 Beek(1971)가 제시한 해수면상 저류표사량 산정모델이 자연해빈뿐만이 아니라 해안 구조물이 설치된 학동 자갈해빈에도 유용한 모델임을 입증하였다.
해안의 침식, 하구 및 항로, 항내매몰 등에 관한 저질이동에 기인한 해저지형 변동현상은 해안재해라는 측면에서 오래전부터 사회문제로까지 확대되어 그 문제점이 지적되어져 왔으며 최근에는 해안환경의 보전이라는 관점에서 환경영향평가의 중요 항목으로 인식되어 문제의 재현 및 예측과 대책방법이 절실히 요구되고 있는 중요한 과제이다. 본 연구의 대상지역인 학동해빈은 1996년 기존 돌제형식의 선착장을 연장한 이후 해안선 부근에서 침식현상이 진행되고 있다. 따라서, 학동 자갈해빈의 침식원인을 규명하기 위하여 현장관측을 통한 단면측량 결과 및 One-line 모델을 사용하여 침식원인을 규명하고자 하였다. 그리고 Sonu와 Beek(1971)가 제시한 해수면상 저류표사량 산정모델이 자연해빈뿐만이 아니라 해안 구조물이 설치된 학동 자갈해빈에도 유용한 모델임을 입증하였다.
The changes of sea bottom configuration, which may cause the coastal disasters, have been considered as social problems. It is obvious that the beach deformation is attributable to the sediment transport associated with erosion and siltation in coastal areas such esturies, channel and harbors. The p...
The changes of sea bottom configuration, which may cause the coastal disasters, have been considered as social problems. It is obvious that the beach deformation is attributable to the sediment transport associated with erosion and siltation in coastal areas such esturies, channel and harbors. The prediction method and countermeasures far them, however, are not on the level of satisfaction, which indicates that make efforts should be made on developing them. Groin was constructed at Hak-Dong gravel beach to embark ship at 1996, as a result region of right of groin, severe erosion of beach is proceeding till now 1999. In this study, based on the field measurements, involved the one-line theory model which was selected for the prediction of shoreline change to prepare coastal protection methods of Hak-Deng gravel beach. Author found that the storaged sediment estimation model by Sonu and Beek(1971) is useful model at the Hak-Dong gravel beach by the use of topographical survey data from September, 1998 to September, 1999.
The changes of sea bottom configuration, which may cause the coastal disasters, have been considered as social problems. It is obvious that the beach deformation is attributable to the sediment transport associated with erosion and siltation in coastal areas such esturies, channel and harbors. The prediction method and countermeasures far them, however, are not on the level of satisfaction, which indicates that make efforts should be made on developing them. Groin was constructed at Hak-Dong gravel beach to embark ship at 1996, as a result region of right of groin, severe erosion of beach is proceeding till now 1999. In this study, based on the field measurements, involved the one-line theory model which was selected for the prediction of shoreline change to prepare coastal protection methods of Hak-Deng gravel beach. Author found that the storaged sediment estimation model by Sonu and Beek(1971) is useful model at the Hak-Dong gravel beach by the use of topographical survey data from September, 1998 to September, 1999.
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문제 정의
해안선 방향으로 4개 지점을 선정한 후 지점당 50개 이상의 Tracer를 투입하여 7일 후에 자갈의 이동상황을 조사하였다. 2차 조사와 3차 조사에서는 태풍 앤(ANN)과 바트(BART)의 영향으로 높은 파랑이 내습하여 Tracer 추적실험에 실패하였으므로 본 연구에서는 제1차와 제4 차의 조사 결과에 대하여 검토하였다.
그러나, 학동해빈의 경우 침식이 진행되고 있음에도 불구하고 이러한 현장 관측 자료의 부족으로 해빈류의 흐름 특성이나 표사 이동을 포함한 해빈 변형기구의 규명이 어려운 실정이다. 따라서 본 연 구대상 지역의 침식 원인이라 판단되는 선착장 주변에 대한 해빈류의 현장 관측을 실시하여 흐름 패턴을 분석하고, 연안류의 원활한 순환을 위해 설치한 2X2 m 구형 통관의 효용성을 밝히고자 하였다.
기존의 연구가 자갈층의 투수성에 기인한 파랑 변형 및 자갈해빈에서의 변형에 대한 실험적 •수치적인 연구가 주를 이루고 있으나 현장자료와 연관된 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 침식이 진행되고 있는 학동해빈에서 관측한 현장 데이터를 중심으로 자갈해 빈의 단면 변형에 대한 원인을 제시하고자 하였다.
본 연구는 1998년 6월부터 1999년 10월까지 6차례의 현장 관측 기간 동안 학동해빈의 계절적인 단면 변화 및 저질특성 조사-, 동기간 내습 파랑의 특성, 선착장 주변의해 빈류 패턴, 그리고 Tracer 추적 실험을 실시하여 해빈의 침식진행에 대한 원인을 규명하고자 하였으며 Pemaid-Considere (1956)가 제시한 해안선 변형 모델을 사용하여 입사 파고에 따른 해안선 변화를 해석하였다.
제안 방법
1998년 6월부터 1999년 10월까지 6차례의 현장 관측을 통한 학동해빈의 계절적인 단면 변화 및 저질 특성 조사, 동기간 내 습 파랑의 특성, 선착장 주변의 해빈류 패턴, 그리고 Tracer추적을 실시하여 침식 진행에 대한 원인을 조사 . 연구한 결과를 요약하면 다음과 같다.
Fig. 6과 Fig. 9에서 학동해빈에 입사하는 입사파의 유의 파고는 1 m미만인 것으로 조사되었으나 극한 조건일 경우의 해안선 변동에 대한 해석을 위하여 Hms가 4.0 m인 경우에 대하여 해안선의 변동을 추정하였다. Hmw가 4.
각 단면의 해빈 경사와 저질 입경 사이의 상관관계를 규명할 목적으로 입도 분석 실험을 실시하였다. 입도 분석을 위한 시료의 채취는 각 단면의 기준점에서 해안선의 수직 방향으로 40 m지점에서 시료를 채취하여 분석하였다.
단면 형상으로는 앞서 언급한 A형인 凸형상단면과 B형 인선형형상 그리고 C형인 凹형상단면의 3가지 기본형상에 단구형상을 해빈에 포함한 6가지 대표 형상으로 제시하였다. Fig.
본 연구의 대상지역인 학동해빈의 자갈이동 특성을 관측하기 위하여 현장에서 Tracer 추적 실험을 수행하였다.
해빈류의 흐름 패턴은 쇄파 대 내 .외에 부자 20개를 투입하여 시간대별로 이동경로를 추적하였으며 통관을 통한 해수의 순환 유속을 측정하기 위하여 통관 입구에 유속계(VALEPORT, Model 0012B)를 설치하여 4분 10초의 간격으로 유속을 측정하였다.
우안 각 170 m구간으로 설정하였다. 외해 측 입력 경계 조건에서 입사 파향은 ENE를 사용하였으며, 기본 수준면은 파랑의 영향을 확률적으로 가장 많이 받는 평균조석 시 평균해수면을 사용하였으며 계산기간은 365일로 설정하였다. 그리고 선착장 25 m지점의 2X 2 m의 구형 통관은 무시하였으며, 파고 Hrms는 0.
학동해빈과 같이 해안구조물이 축조된 경우에 Sonu와 Beek(1971)가 제시한 저류표사량 산정 공식이 적합한지를 판단하기 위하여 실측된 각 단면에서 단위길이 당의 저류 표사량을 산정하여 그 결과를 Table 3과 Fig. 14에 제시 하였다.
학동해빈의 해안선 및 단면 변화 과정을 파악하기 위해 1998년 6월부터 1999년 9월까지 단면을 8부분으로 나누어 6회에 걸쳐 단면 변화를 측정하였으며, 동기간에 수심 측량을 2회 실시하였다. 1998년 6월의 측정 결과는 당시 해빈 배후의 호안공사로 인한 단면의 불안정이 발생하여 결과의 분석에서 배제하였다.
1 mm이하의 자갈에 페인트를 이용하여 착색하여 사용하였으며, 1999년 6월 1일(1차 조사), 1999년 9월 10일(2차 조사), 1999년 9월 15일(3차 조사) 그리고 1999년 9월 27일(4차 조사)를 실시하였다. 해안선 방향으로 4개 지점을 선정한 후 지점당 50개 이상의 Tracer를 투입하여 7일 후에 자갈의 이동상황을 조사하였다. 2차 조사와 3차 조사에서는 태풍 앤(ANN)과 바트(BART)의 영향으로 높은 파랑이 내습하여 Tracer 추적실험에 실패하였으므로 본 연구에서는 제1차와 제4 차의 조사 결과에 대하여 검토하였다.
대상 데이터
Tracer 추적 실험은 선착장을 중심으로 양안 300 m의 범위에서 실시하였으며 각 단면의 기준점에서 해안선의 수직방향으로 40 m지점에서 Tracer!- 투하하여 10일이 경과한 후 회수하였으며 그 위치는 각 단면의 기준점에서 트랜싯을 이용하여 위치를 결정하였다. Tracer 입경의 범위는 19.1 mm이상 38.1 mm이하의 자갈에 페인트를 이용하여 착색하여 사용하였으며, 1999년 6월 1일(1차 조사), 1999년 9월 10일(2차 조사), 1999년 9월 15일(3차 조사) 그리고 1999년 9월 27일(4차 조사)를 실시하였다. 해안선 방향으로 4개 지점을 선정한 후 지점당 50개 이상의 Tracer를 투입하여 7일 후에 자갈의 이동상황을 조사하였다.
본 연구 대상 지역인 학동해빈은 경남 거제시 동부면학동리에 위치한 자갈해빈으로 수려한 자연경관을 지닌 휴양지로 널리 알려져 왔다. 학동해빈은 해안선 길이 1.
모델의 적용 범위는 학동해빈의 선착장을 중심으로 좌 . 우안 각 170 m구간으로 설정하였다. 외해 측 입력 경계 조건에서 입사 파향은 ENE를 사용하였으며, 기본 수준면은 파랑의 영향을 확률적으로 가장 많이 받는 평균조석 시 평균해수면을 사용하였으며 계산기간은 365일로 설정하였다.
각 단면의 해빈 경사와 저질 입경 사이의 상관관계를 규명할 목적으로 입도 분석 실험을 실시하였다. 입도 분석을 위한 시료의 채취는 각 단면의 기준점에서 해안선의 수직 방향으로 40 m지점에서 시료를 채취하여 분석하였다. 입도 분석 실험을 통하여 얻어진 저질의 중앙입경 (d50)과 각 단면별 해빈 경사와의 관계를 Table 1에 제시하였다.
이론/모형
Pernard-Considere(1956)가 제시한 해안선 변화 모델을 사용하여 파고의 증가에 따른 학동해빈의 해안선 변화를 해석하였다.
성능/효과
1. 학동 해빈의 단면 변화 및 저질 특성을 조사한 결과, 해안선 부근의 단면은 침식 중인 것으로 판단되며, 후빈부의 단면은 일부 퇴적의 양상을 나타내는 것으로 관측되었다.
1998년 6월부터 1999년 9월까지의 단면 측량 결과와 제1차 및 제4차의 Tracer 추적 실험을 수행한 결과 No. 4단면에서는 해안선 방향의 이동보다는 심해 방향으로의 이동이 탁월하였으며, No. 7단면에서는 해안선방향의 이동 이 탁월한 것으로 관측되었다. No.
2. 학동 해빈의 단면 측량 결과를 기초로 저류표 사량을 산정한 결과, Sonu와 Beek(1971)가 제시한 저류표사량 산정 모델은 해안구조물이 축조된 사빈 해안뿐만 아니라 자갈 해빈에도 적용될 수 있는 모델임이 입증되었다.
2X2m 구형 통관 입구에서 관측한 평균 유속은 0.155- 0.035 m/s로 통관의 설치 목적인 해빈류의 원활한 순환에 큰 기여를 하지 못하는 것으로 판단되었다.
3. 학동 해빈의 해빈류 패턴 및 Tracer추적을 실시한 결과, 선착장의 증축으로 인한 해빈류 순환계가 변형되어 이 안방향으로의 자갈 이동량이 증가한 것으로 관측되었으며 이로 인하여 해안선 부근에서 침식 현상이 발생한 것으로 판단되었다.
2단면에 투입된 Tracer는 심해 방향 및 해빈의 우안 방향으로 이동량이 탁월한 것으로 관측되었다. No. 4단면에 투입된 Tracer중 일부는 선착장으로 인한 파랑의 회절이 발생하여 해빈의 좌안 및 해안선방향으로 이동하였으나 전반적으로 해빈의 우안부 심해 측으로 이동하는 경향을 나타내었으며 최대 이동거리는 15 m로 관측되었다. No.
5단면에서 비교적 큰 해안선 침식 현상을 나타내는 것으로 조사되었다. 그리고 1998년 9월 7일과 1999년 6월 1일의 단면 측량 결과를 통하여 No. 1단면을 제외한 전단면에서 계절적인 변동양상이 큰 것으로 조사되었으며 특히 No. 2, No. 4, NO. 7 그리고 No. 8단면은 타단면에 비하여 변동양상이 큰 것으로 조사되었다.
우안의 퇴적과 침식 범위는 퇴적이 약 170 m, 침식이 약 140 m까지 발생하였다. 그리고 침식이 최대로 발성하는 지점은 선착장에서 우안오로 약 30 m 떨어진 지점으로 나타났으며 실제의 현장 관측에서도 약 30 m지점에서 자갈유실이 가장 많이 발생하고 있는 것으로 조사되었다.
6단면은 전형적인 침식형 형상을 보이고 있음을 알 수 있었다. 상기의 결과를 통하여 학동해빈의 천이 주행은 정상적인 천이 주행의 특성이 파괴된 양상을 보이고 있음을 알 수 있었다.
연구 대상 지역인 학동해빈은 전반적으로 침식이 진행되고 있음을 현장조사 결과 알 수 있었다. No.
5이인 경우, 선착장 좌.우안의 퇴적과 침식의 차이는 1 m정도, 퇴적의 범위는 선착장의 좌안으로 약 70 m, 침식은 선착장의 우안으로 약 130 m까지 발생함을 알 수 있었다.
11은 학동해빈의 주입사파향인 ESE와 ENE일 때 관측된 해빈류 일반적인 패턴을 나타낸 것이다. 입사파향이 ESE일 때는 선착장 우안에서 강력한 이안류, 좌안에서는 미약한 연안류가 발생하였고, 입사 파향이 ENE일 때는 선착장 좌안에 이안류, 우안에는 연안류가 발생됨을 현장 관측 결과 알 수 있었다.
Song Beek(1971)는 미국 North Carolina의 Outer Bank의 자연해빈에서 8개월 동안 반일조 간격으로 매일의 해빈단면의 변화 과정을 관측한 결과 6가지 주요 단면 의 천이 형상을 1순환과정으로 하는 규칙적인 천이 주행이 나타나고 있음을 발견하였다. 천이 주행의 주요한 원인으로서는 파랑에 의하여 해빈역의 전빈부에서 파랑사주가 변화하게 되는데 이때 저질 입경이라는 매개 변수가 파랑특성에 따라 반응하면서 해빈의 전빈부에서는 파랑사 주의 형태, 육상의 해빈에서는 단구의 형태로 해빈단면의 형태를 지배하고 있음을 발견하였다.
해빈류 패턴에 대한 관측 결과를 통하여 선착장 부근의 해역에서는 각각 상이한 해빈류계가 형성되고 있음을 알 수 있었다.
해안선 변화에 대한 산정 결과를 통하여 선착장 좌안에서는 퇴적 현상, 우안에서는 침식 현상이 발생하고 있음을 알 수 있었다. 이러한 경향은 해빈류의 작용에 의한 자갈의 이동이 좌안에서 우안으로 우세하게 이루어짐을 의미하는 것으로 판단되었다.
후속연구
학동해빈만이 아니라 최근 국내의 해빈 중 여러 곳은 표사의 균형을 상실하여 안정해 빈을 이루지 못하고 해빈 면적의 급격한 감소로 인하여 휴양지로서의 기능을 상실하고 있는 실정이다. 또한 삼면이 바다에 접해 있는 국내의 실정을 감안하면 국토의 효율적인 이용과 보전의 측면에서 해빈의 침식 원인은 규명되어야 할 것이며 그 대책 또한 반드시 뒤따라야 할 것으로 판단된다.
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