[논문]해안선 변화로부터 연안표사량의 추정

정지선; 이정렬; 김인호; 권혁민

초록
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해안 방재 또는 연안 개발 목적으로 축조되는 해안 및 항만 구조물은 건설된 후 건설 전의 연안 토사 이동의 양상을 변화시켜 해안선 침식은 물론 해안 환경까지 영향을 미친다. 본 연구에서는 건설 후의 해안선 변화 예측을 위하여 필수적인 해안선 또는 해안 단면 자료를 이용하여 연안 표사 이동량을 예측하는 새로운 기법을 제시하고 하와이 Kailua 해빈의 단면 관측 자료와 강릉 일대 해안선 관측 자료를 이용하여 연안 표사의 이동량 양상을 규명한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Coastal and harbor structures, which are constructed for the beach protection and coastal zone development, often cause the severe beach erosion problem resulted from changes of longshore sediment transport. In this study, we present a new methodology to estimate the longshore sediment transport rat...

Coastal and harbor structures, which are constructed for the beach protection and coastal zone development, often cause the severe beach erosion problem resulted from changes of longshore sediment transport. In this study, we present a new methodology to estimate the longshore sediment transport rates using the measured data of beach profiles or shorelines. The methods is applied for the prediction of longshore sediment transport rates along Kailua beach, Hawaii and shorelines in the vicinity of Anmok Harbor, Korea.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 해안 환경의 변화로 인하여 유발되는 해안선 변화의 원인을 규명하기 위하여 해안선 또는 해안단면 자료를 이용하여 연안 표사 이동량을 예측하는 새로운 기법인 간단한 inverse 기법을 제시하였다. 적용 예로서 하와이 Kailua 해빈의 단면 관측 자료와 강릉 일대해안선 관측 자료를 이용하여 연안표사의 이동량 양상을 규명하였다.
그러나 사실 침식 압력에 효과적으로 대처하기 위한 대책은 극히 제한적이다. 본 연구에서는 효과적인 연안 관리를 위한 해안선 및 해안 단면의 주기적인 관측 자료를 이용하여 토사 이동량 예측을 위한 새로운 기법을 제시하고 하와이 Kailua 해빈의 단면 관측 자료와 강릉 일대 해안선 관측 자료를 이용하여 연안 표사의 이동량 양상을 파악한다.
적용 예로서 돌제(groin) 및 섬이 있는 단순한 경우의 해안선 변화로부터 어떻게 연안 표사의 이동이 일어나는지 살펴본다. Fig.
하와이 근해의 심해 파랑 조건은 N0AA에서 통계학적인 분석을 수행하여 얻은 자료에 기초하였다. 이는 3군데 지역에서 관측 부이를 띄워 측정된 자료와 비교하여 검증된 자료이다.

가설 설정

15와 같은 결과를 얻었다. 모래 둔덕 높이 8와 표사이동의 한계 수심 h*는 합쳐서 15 m로 가정하였다. Fig.
여기서, 4*x4 Δy로 가정하고, D_*=h+8이다. 여기서 h_* 는 표사이동의 한계 수심, B는 모래둔덕(bcrm)의 높이이다.

제안 방법

이때 동일 지역을 주기적으로 측량을 할 때 방파제나 돌제와 같은 고정 구조물을 매번 측량하여 매 측량시의 오차 발생 정도를 확인하였다. Fig.
기법인 간단한 inverse 기법을 제시하였다. 적용 예로서 하와이 Kailua 해빈의 단면 관측 자료와 강릉 일대해안선 관측 자료를 이용하여 연안표사의 이동량 양상을 규명하였다.

대상 데이터

본 논문에 적용된 Kailua해변의 관측 지점은 OKLA3, OHAN, OKLA2 그리고 OKLAL으로 최근 것인 1998년 5월부터 1999년 6월까지 1년간의 자료를 이용하였다. 그 중 변화가 뚜렷한 4개 지역에 대한 해안 단면도와 계산된 해빈 단면의 면적 변화를 Fig.
Ashtech G12 Board로 제작된 DGPS의 측정 오차는 위성이 6개 이상 수신되었을 경우 약 40cm 이내로 들어오는 것으로 보고되었다. 본 연구 대상 지역이 해안가이므로 주변에 전파를 방해할 구조물이 없다고 판단되며, 매 측정 시 위성의 수신 개수가 8~10개 정도 이었으므로 본 연구에서 사용된 자료는 오차 범위가 40 cm이내인 것으로 사료된다.
본 연구의 대상 지역인 강릉 연안 일대의 추계 해안선 변화를 추정하기 위하여 DGPS를 휴대하고 동해안 강릉의 경포해수욕장 북단을 시작으로 강문...안목항~남항진 ~ 염 전까지 약 12 km의 해안을 따라 swash zone의 중간을 걸으면서 약 1초간격의 해안선 경·위도 좌표 자료를 취득하였다';
11은 고정 구조물인 안목항의 측량 결과를 비교하기 위하여 도시한 것으로 한걸음의 폭에 해당되는 1 m이내의 오차를 보이고 있다. 첫 번째 측량은 2004년 8월 28일에 실시하였고 41일 후인 2004년 10월 8일에 두 번째 측량을 실시하였다. 두 관측 결과가 Fig.
해안선 측량은 THALES사의 Ashtech G12 Board를 장착한 DGPS를 사용하여 실시하였다. DGPS 기계에 대한 정보는 Table 1에 제시하였고, 설치된 모습은 Fig.

이론/모형

본 논문에서는 해안선 변형에 따른 연안 표사 이동량의 변화를 산출하기 위하여 다음 토사 보존식을 이용한다(Pelnard and Considere, 1956).

성능/효과

경포 해수욕장 북단으로부터 염전까지 12 Km에 이르는 강릉 일대의 해안선 관측 결과, 강문의 방사제, 안목항, 염전 도류제 등으로 인하여 단기적 또는 계절적 변화가 상당히 이루어지는 것을 확인하였다. 관측 기간이 태풍의 영향을 받은 기간이라 그 변화 폭이 클 수 있었겠지만 최대 20 m를 상회하는 해안선 전진 및 침식이 관측되었다.
경포해수욕장 남단에서의 해안선 후퇴, 강문에서의 해안선 전진, 그리고 염전에서의 해안선 후퇴 등으로 미루어 관측기간 동안 남쪽에서 북쪽으로의 연안 표사 이동이 발생한 것으로 사료된다. 안목항에서의 약최고만조위는 0.3732 m이고, 평균만조위(MHWL)는 0.2501 m이며, 평균해면은 약 0.1866 m로 대조차가 0.154 m 정도이지만 swash zone의 경사(강문: 9°, 경포해수욕장 남단: 11.2°, 안목항 북단: 12°, 남항진: 13.5°)를 통하여 MHWI로 보정하였으며 파랑은 쇄파고 1 m 이내인 경우에 관측이 수행되었고 파고의 관측 및 setup에 대한 예측 기술의 신뢰가 아직 낮아 무시되었다. 해안선의 정의는 다양하지만 본 연구에서는 가장 보편적인 MHWL에서의 경계를 해안선으로 하였다.
관측 기간이 태풍의 영향을 받은 기간이라 그 변화 폭이 클 수 있었겠지만 최대 20 m를 상회하는 해안선 전진 및 침식이 관측되었다. 염전 도류제를 우회(bypassing)하여 북쪽으로 이동하는 토사량은 미미한 것으로 판단되며 2004년 8월 말부터 11월 초까지의 관측 기간동안 토사의 이동이 전반적으로 북측으로 이루어지고 있었으며 그 결과, 돌제나 방사제의 남측 해안선이 전진하고 북측 해안선이 후퇴하는 결과를 초래하고 있었다. 또한 자료가 불충분하여 단언할 수 없지만 여름철의 잔잔한 파랑으로 인하여 onshore로의 횡적인(cross-shore) 토사이동이 유발되어 전반적으로 3~4m 가량의 해안선 전진이 이루어진 것으로 판단된다.

후속연구

하겠다. 또한 관측 방법이 손쉽고 추후 자료의 활용도 측면에서도 우수한 점을 감안하면 체계적인 해안선 통합관리의 기본 조사로서 동해안은 물론 전 연안역에 빠른 시일 안에 우선적으로라도 DGPS 측량을 실시하여 전 연안의 토사이동 미케니즘을 파악하는 것이 필요하다.
이 결과는 현실적으로 납득하기 힘든 것으로 해빈 단면 측량으로부터 얻은 결과가 아니고 해빈단면을 이상적으로 가정한 해안선에 의한 결과로부터 기인한 것으로 판단되며 계속적인 관측으로부터 그 이유를 분석하는 것이 바람직하다고 본다. 또한 남대천으로부터 유입되는 토사량을 관측하여 이를 반영하는 것도 필요할 것이다. 파고가 비교적 작은 여름철의 경우 해안선의 전진이 이루어지는 것을 감안하여 기간 내 전진 폭을 전 구간에 일정하게 3.
앞으로도 해안선 및 해빈단면 관측이 지속되어 좀 더 다양한 장·단기 변화 양상을 파악할 자료가 충분히 축척되어야 하겠다. 또한 관측 방법이 손쉽고 추후 자료의 활용도 측면에서도 우수한 점을 감안하면 체계적인 해안선 통합관리의 기본 조사로서 동해안은 물론 전 연안역에 빠른 시일 안에 우선적으로라도 DGPS 측량을 실시하여 전 연안의 토사이동 미케니즘을 파악하는 것이 필요하다.
경포호 도류제를 통한 우회 토사 이동량은 도류제 남측에 최근 건설된 돌제의 규모로 보아 타당하다고 판단되나 안목항을 통한 우회 토사 이동량이 크게 평가되고 있다. 이 결과는 현실적으로 납득하기 힘든 것으로 해빈 단면 측량으로부터 얻은 결과가 아니고 해빈단면을 이상적으로 가정한 해안선에 의한 결과로부터 기인한 것으로 판단되며 계속적인 관측으로부터 그 이유를 분석하는 것이 바람직하다고 본다. 또한 남대천으로부터 유입되는 토사량을 관측하여 이를 반영하는 것도 필요할 것이다.

참고문헌 (6)

김인호, 이정렬 (2004). 동해 안목항 주변 연안 토사 이동. 한국해안.해양공학회지 16(2), 108-119

원문보기 상세보기
Dean, R.G. and Dalrymple, R.A. (2002). Coastal processes with engineering applications
Liu, J.J. (2003). Numerical simulation of coastal current and sediment transport around Oahu Island: Honolulu, Hawaii. MS Thesis, University of Hawaii at Manoa
Norcross, Z.M., Fletcher, C.H. and Merrifield, M. (2002). Annual and interannual changes on a reef-fringed pocket beach: Kailua Bay, Hawaii. Marine Geology, 190, 553-580

상세보기
Pelnard-Considere, R. (1956). Essai de theorie de i'evolution des formes de rivage en plages de sable et de galets. 4th Journees de I'Hydraulique, Les Energies de la Mer, Question III, Rapport No.1
Shows, E.Q. (1978). Florida's Setback Line - An effort to regulate beachfront development. Coastal Management Journal, 4(1-2), 151-164

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