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문제 정의
- 본 연구에서는 해운대 해수욕장의 계절적인 표사수송 특성을 계산하기 위한 기초자료를 제공하기 위해 심해파랑 산출자료 분석 및 장기 파랑 관측을 행하고 두 자료의 특성을 비교한 후 계절별 대표파를 산정한 후 계절에 따른 파랑변형 및 해빈류를 특성에 관한 수치모형실험을 수행 하였다. 또한 파랑에 의한 해빈류가 탁월한 해수욕장 주변에서의 표사이동 경로를 파악하기 위해 최 등(2004)과 같은 방법으로 방사성모래추적자 실험을 수행하였다.
- 해운대 해수욕장에서의 계절별 표사수송 특성을 계산하기 위한 기초자료 제공을 목적으로 계절별 대표파를 사용하여 4계절에 대한 파랑변형 및 해빈류를 계산하였다.
제안 방법
- 직각좌표계에 동-서 및 남-북 축을 따라 계측된 데이터와 확산거리의 곱으로 나타낸 그래프를 수송다이아그램(transport diagram)이라 하며, 수송다이아그램은 중력중심을 기준으로 나태내며 식 (1)로 정의된다. 동서방향으로 계측된 추적자 측정값의 합과 폭을 곱하여 나온 값을 남북 방향으로 20 m 간격으로 도시하였으며, 남북방향으로도 동일한 방법을 이용하여 동서방향의 중력중심을 산정하고 평균이동속도를 구하였다.
- 본 연구에서는 해운대 해수욕장의 계절적인 표사수송 특성을 계산하기 위한 기초자료를 제공하기 위해 심해파랑 산출자료 분석 및 장기 파랑 관측을 행하고 두 자료의 특성을 비교한 후 계절별 대표파를 산정한 후 계절에 따른 파랑변형 및 해빈류를 특성에 관한 수치모형실험을 수행 하였다. 또한 파랑에 의한 해빈류가 탁월한 해수욕장 주변에서의 표사이동 경로를 파악하기 위해 최 등(2004)과 같은 방법으로 방사성모래추적자 실험을 수행하였다.
- 3은 각각의 투입지점에서 채취한 모래 입경의 누적도수분포이다. 방사성 추적자는 Fig. 2의 정점 IP.A와 IP.B에 투입되었으며, 추적자 계측은 선박에 GPS 및 Radiotracer Datalogger 등의 장비를 설치하고 동축케이블에 연결된 추적자 검출기를 해저바닥에서 견인하는 방식으로 155일에 걸쳐 총 6회의 추적을 실시하였다. 계측 범위는 선박을 이용해서 최대농도의 추적자가 계측되는 범위를 중심으로 약 250~300 m 범위에서 Table 2는 방사성 동위원소 추적자 실험의 개요를 나타낸다.
- 방사성동위원소 추적자 실험은 한국원자력연구소 동위원소실과 공동으로 실시하였다. 방사성 추적자란 관심 대상인 어떤 물질이 시스템 내에서 이동하는 경로 및 이동 속도 등을 조사하기 위하여 인위적으로 투입하는 추적물질로서 추적 대상 물질과 물리화학적 거동은 같으면서 대상물질과 구별하여 추적이 가능한 물질을 말한다.
- 방사성 추적자란 관심 대상인 어떤 물질이 시스템 내에서 이동하는 경로 및 이동 속도 등을 조사하기 위하여 인위적으로 투입하는 추적물질로서 추적 대상 물질과 물리화학적 거동은 같으면서 대상물질과 구별하여 추적이 가능한 물질을 말한다. 본 연구에서는 연구대상지역의 해저모래를 2개 지점에서 채취하여 입경분석을 실시하고 d50(0.25 mm)을 구한 후 이와 동일한 밀도를 갖는 인공방사성 표지모래를 30 g 제조하여 투입하였다. Fig.
- 추적자 투입 후 일주일 후 첫 번째 계측이 이루어졌고 추적자의 이동 방향과 속도를 분석하기 위해 등농도곡선(isocount contour map)을 구하였다. 총 6회에 걸친 추적자 관측결과 중 미포항 인근(IP.
- 해운대 해수욕장 입사 파랑의 제원을 알아보기 위하여 Fig. 2의 정점 W1(N34°08'42.0'', E129°10'10.4'')에서 ADCP(Acoustic Doppler Current)를 사용하여 2005년 3~4월, 6~7월, 8~9월, 10~11월 및 2007년 1~2월에 각각 파고(Hs) 및 파향(Θ)을 관측하였다.
- 해운대 해수욕장의 입사파랑 특성 분석을 위해 심해파랑 추산자료 분석 및 현지파랑 관측을 실시하였다. 심해파랑산출자료를 분석한 결과 N 계열의 입사파향의 출현빈도는 40.
대상 데이터
- 대상해역의 심해파랑 특성을 파악하기 위해 해양수산부(2002)가 구축한 장기파랑정보 데이터베이스 중 본 연구 대상지와 가장 인접한 격자점 60번에서 24년간(1979~2002년)의추정된심해파랑산출자료를통계분석하였다. Fig.
이론/모형
- 해빈류의 수치모델링은 Falconer(1986)의 해수유동 모델인 DIVAST 모형을 이 등(2004)이 해빈류를 수치모델링할 수 있도록 수정한 WIC-DIVAST 모형을 이용하였으며, Fig. 7은 Hs,1/3 조건에 대한 해빈류를 계산한 결과이다. 해 빈류 수치모델링 결과, S 계열의 파가 입사하는 봄 및 여름에는 고두말 서측에선 연안류 및 이안류 패턴이 나타났다.
성능/효과
- 계절별 해빈류 계산결과 봄철의 해빈류 패턴은 Fig. 7(a)의 Line A를 기준으로 동백섬 및 고두말로 향하는 연안 류가 나타나고 고두말의 서측에선 외해로 나가는 약한 이안류가 형성되고 동백섬의 동측에선 해수욕장 쪽으로 향하는 향안류가 나타났다. 여름철의 해빈류 패턴은 Fig.
- 여름철의 해빈류 패턴은 Fig. 7(b)의 Line B를 기준으로 고두말 쪽으로 향하는 강한 연안류가 나타나고 고두말 전면에선 외해로 나가는 강한 이안류가 나타났다. Line B의 왼쪽으로는 해수욕장을 따라 동백섬으로 흐르는 연안류가 형성되고 동백섬의 동측에선 해안을 향하는 향안류가 나타났다.
- 8%로 나타났다. 3.0 m 이상의 파고의 출현빈도는 심해에선 0.57%이고 현지 관측에선 0.03%로 나타났다. 심해에선 전년에 걸쳐 N 및 S 계열의 입사파랑이 우세하나 해운대에선 춘계 및 하계에는 SSW~S 계열의 파랑이 우세하고 추계 및 동계에는 E~S 계열의 파랑이 우세한 것으로 나타났다.
- 5는 관측기간별 파랑장미도이다. 3월에서 4월의 관측기간 동안의 탁월파향은 SSW 계통이며 발생빈도는 38.3%를 나타냈고 S 계열의 파가 발생할 빈도는 22.5%로 나타났다. 6월에서 7월 및 8월에서 9월의 관측기간 동안의 탁월파향은 S 계통으로 각각 51.
- 03%로 나타났다. 심해에선 전년에 걸쳐 N 및 S 계열의 입사파랑이 우세하나 해운대에선 춘계 및 하계에는 SSW~S 계열의 파랑이 우세하고 추계 및 동계에는 E~S 계열의 파랑이 우세한 것으로 나타났다.
- 8%로 나타났다. 심해파랑 추산결과 S 계열의 파는 해안으로 진행하면서 굴절의 영향이 약하게 나타나 S 계열로 진행되나 N 계열의 파는 해안으로 진행하면서 수심변화에 따른 굴절로 인해 E 계열로 진행 됨으로 인해 해수욕장 주변에선 S 및 E 계열의 파가 탁월한 것으로 판단된다. Table 5에는 심해파랑 추산결과와 해운대 입사파랑 관측결과를 요약 제시하였다.
- 심해파랑 추산결과와 해운대 입사파랑 관측결과를 비교하면, 심해파랑의 주입사파향은 N(NE, NNE, E)계열이 40.4%, S(SW, SSW, S)계열은 32.9%로 나타났으나, 해운대 입사파랑의 주파향은 S(S, SSW, SSE) 계열이 54%, E(E, ESE, SE)계열이 40.8%로 나타났다. 심해파랑 추산결과 S 계열의 파는 해안으로 진행하면서 굴절의 영향이 약하게 나타나 S 계열로 진행되나 N 계열의 파는 해안으로 진행하면서 수심변화에 따른 굴절로 인해 E 계열로 진행 됨으로 인해 해수욕장 주변에선 S 및 E 계열의 파가 탁월한 것으로 판단된다.
- 해운대 해수욕장의 입사파랑 특성 분석을 위해 심해파랑 추산자료 분석 및 현지파랑 관측을 실시하였다. 심해파랑산출자료를 분석한 결과 N 계열의 입사파향의 출현빈도는 40.4%이고 S 계열의 출현빈도는 32.9%이나 현지관측 결과에선 S 계열의 출현빈도는 54.0%, E 계열의 출현빈도는 40.8%로 나타났다. 3.
- 파고와 파향의 결합확률분포를 Table 4에 나타내었다. 총 5회에 걸친 관측에서 S(S, SSW, SSE) 계열의 파가 발생할 확률은 53.92%로 나타났으며, 최대파는 ESE 계열의 파로 파고는 3.12 m로 관측되었다.
- 표사의 이동경로 특성을 파악하기 위한 방사성 모래추적자 실험결과 투입초기에는 연안방향으로 분산되었으나 2차 scan 이후부터 해안방향으로 이동한 후 해안에 도달한 추적자는 해안선을 따라 동서방향으로 확산되는 패턴을 나타냈다. 추적자가 해안 방향으로 이동하는 패턴은 파 봉에서 해안 방향으로의 수립자 속도가 파곡에서 외해 쪽으로의 수립자 속도 보다 커다란 입사파의 비선형적인 수립자 운동에 의해 해안으로 이동하는 것으로 사료된다.
- 현지 파랑관측 결과를 이용하여 계절별 파랑변형 계산결과 봄철의 입사파는 동백섬 및 고두말 전면에서는 지형 적인 영향으로 인해 파가 집중되며 동백섬에서 고두말 전면까지 S 파향으로 굴절되어 진행하고, 여름철의 입사파는 해수욕장 쪽으로 거의 굴절 없이 진행하며 동백섬 주변에서는 지형적인 영향으로 파가 집중하는 현상이 나타고, 가을철의 입사파는 지형적인 영향으로 인해 강하게 굴절되어 동백섬 전면에 집중하고, 해운대 해수욕장 중앙부에서는 거의 SSE 계통의 파로 입사되며, 겨울철의 입사파는 지형적인 영향으로 인해 해안쪽으로 굴절하지만 해운대 해수욕장 전면에서는 SE 파향의 커다란 입사각을 가지며 해수욕장 쪽으로 입사하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 그리고 해안에서 동서방향으로 확산되는 것은 가을철 커다란 입사파향을 갖는 입사파에 의해 형성된 강한 연안류 성분에 의한 것으로 사료된다. 본 연구 결과는 해운대 해수욕장에서의 계절별 표수수송 특성 해석을 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 사료된다.
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