본 연구는 최근 우리나라에 영향을 미친 태풍 우사기(USAGI)와 나리(NARI) 내습시 낙동강 진우도 해안쓰레기량을 조사하여 그의 양, 종류 및 구성 성분을 평가하고, 수치모형실험을 통한 태풍 내습 파랑분포와의 상관성을 비교하였다. 그 결과에 따르면, (1) 태풍 내습시 낙동강 하구 진우도 해안쓰레기는 $5,769/86kg/km^2/day$의 퇴적속도로 퇴적되는 것으로 산정되었다. 이는 평상시보다 약 14.42 배 많은 양이다. (2) 진우도 전면해역에서의 태풍 내습시 파고분포는 4.1-3.5m였으며, 진우도 전면해역이 도요등 전면해역보다 파고비가 약 1.0배에서 2.5배 상승하여, 파랑에너지의 집중도가 크고, 보다 많은 양의 부유물질(쓰레기)의 밀집이 예상된다.
본 연구는 최근 우리나라에 영향을 미친 태풍 우사기(USAGI)와 나리(NARI) 내습시 낙동강 진우도 해안쓰레기량을 조사하여 그의 양, 종류 및 구성 성분을 평가하고, 수치모형실험을 통한 태풍 내습 파랑분포와의 상관성을 비교하였다. 그 결과에 따르면, (1) 태풍 내습시 낙동강 하구 진우도 해안쓰레기는 $5,769/86kg/km^2/day$의 퇴적속도로 퇴적되는 것으로 산정되었다. 이는 평상시보다 약 14.42 배 많은 양이다. (2) 진우도 전면해역에서의 태풍 내습시 파고분포는 4.1-3.5m였으며, 진우도 전면해역이 도요등 전면해역보다 파고비가 약 1.0배에서 2.5배 상승하여, 파랑에너지의 집중도가 크고, 보다 많은 양의 부유물질(쓰레기)의 밀집이 예상된다.
Using field observations, this study estimated the total weight and types of marine debris along the coast of Jinu Island in the Nakdong River Estuary after typhoons Usagi and Nari had passed. A numerical wave model was used to calculate the spatial wave height distribution at the time of the typhoo...
Using field observations, this study estimated the total weight and types of marine debris along the coast of Jinu Island in the Nakdong River Estuary after typhoons Usagi and Nari had passed. A numerical wave model was used to calculate the spatial wave height distribution at the time of the typhoons' passage. This study found that the total accumulation rate of marine debris deposited on the coast after the two typhoons had passed was about $5,769.86\;kg/km^2/day$ at this site, which was 14.42 times as high as that in normal weather. The wave height distribution in the sea off Jinu Island, based on numerical modeling, was $4.1{\sim}3.5\;m$, which was 1.0-2.5 times greater than for the case of other islands. Therefore, it is likely that the concentration of wave energy led to the deposition of marine debris.
Using field observations, this study estimated the total weight and types of marine debris along the coast of Jinu Island in the Nakdong River Estuary after typhoons Usagi and Nari had passed. A numerical wave model was used to calculate the spatial wave height distribution at the time of the typhoons' passage. This study found that the total accumulation rate of marine debris deposited on the coast after the two typhoons had passed was about $5,769.86\;kg/km^2/day$ at this site, which was 14.42 times as high as that in normal weather. The wave height distribution in the sea off Jinu Island, based on numerical modeling, was $4.1{\sim}3.5\;m$, which was 1.0-2.5 times greater than for the case of other islands. Therefore, it is likely that the concentration of wave energy led to the deposition of marine debris.
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문제 정의
평가하였다. 또한 태풍 내습시 파랑분포를 수치모의실험을 통해 각 사주별 전면해역에 내습하는 파랑특성을 고찰함으로써 내습파랑과 해안 쓰레기 퇴적특성을 개략적으로 평가하고자 하였다. 이상의 결과를 요약해 보면 다음과 같다.
2와 같이 최근 우리나라에 영향을 미친 태풍 우사기(USAGI)와 나리(NARI)의 영향하에서의 낙동강 진우도 해안쓰레기량을 조사하여, 그의 양, 종류 및 구성 성분을 평가하였다. 또한 태풍내습 시 파랑분포를 수치모의실험을 통해 각 사주별 전면해역에 내습하는 파랑특성을 고찰함으로써 내습파랑과 해안쓰레기 퇴적 특성을 개략적으로 평가하고자 한다.
본 연구에서는 구축된 파랑변형모형을 통해 상술한 바와 같이 사주 전면에 내습하는 파랑특성을 고찰하였다. 상술한 두 실험 CASE에 대한 낙동강 하구역에서의 파랑변형 수치실험 결과는 Table 3과 같이 제시할 수 있다.
본 연구에서는 최근 우리나라에 영향을 미친 태풍 우사기 (USAGD와 나리 (NARI)의 영향하에서의 낙동강 진우도 해안쓰레기량을 조사하여 그의 양, 종류 및 구성 성분을 평가하였다. 또한 태풍 내습시 파랑분포를 수치모의실험을 통해 각 사주별 전면해역에 내습하는 파랑특성을 고찰함으로써 내습파랑과 해안 쓰레기 퇴적특성을 개략적으로 평가하고자 하였다.
본 연구에서는 태풍 내습시 파랑분포를 수치모의실험을 통해 각 사주별 전면해역에 내습하는 파랑특성을 고찰하고자 하였다. 이를 위해 다방향 불규칙파 변형모형을 구축하고 굴절, 회절, 천수, 쇄파 변형을 고려한 파랑변형실험을 수행하고자 하였다.
가설 설정
위 식 ⑴은 1) 파의 상태는 변하지 않는다( ∂s / ∂t = 0 ), 2) 성분파의 주기는 변하지 않는다( ∂f / ∂t = 0), 3) 외부에너지의 출입은 없다( Q = o)고 가정하면, 식(2)와 같이 유도된다.
주기는 변하지 않는다( ∂f / ∂t = 0), 3) 외부에너지의 출입은 없다( Q = o)고 가정하면, 식(2)와 같이 유도된다.
제안 방법
1) 대조평균고조위만을 고려할 시 (CASE-1), 2) 대조평균 고조 위에 해일고(storm surge height)를 더한 수심조건을 고려한 경우(CASE-2)의 2가지 실험 Case에 대해서 실시하였다.
낙동강 하구역 진우도 사주 전면해역을 대상으로 50mx50m( =0.0025km2) 영역을 설정하고 태풍 내습전과 내습 후의 영역 내 모든 해안 쓰레기를 수거하여 종류별로 분리한 뒤 무게를 측정하였다. 최근 5월1차 조사)부터 내습후인 10월까지(4차 조사)의 조사결과를 정리하면 Table 2와 같이 나타낼 수 있다.
대상해역에서의 수심조건은 수치해도로부터 획득된 입력자료에 평균해면(0.95m)를 더하여 고려하였고, 육상부근에서의 세부 조간대 수심자료는 해상수심측량자료(이 등, 2007)를 추가하여 보완하였다.
분류한 뒤 각각의 무게를 측정하였다. 또한 모니터링 영역을 깨끗이 청소한 후, 일정 기간이 경과된 시점에서 해안 쓰레기를 다시 수거하여 경과된 기간 동안의 해안쓰레기량을 평가하였다. 본 연구에서는 이 등(2007)이 3차 조사시점 이후 Fig.
또한 모니터링 영역을 깨끗이 청소한 후, 일정 기간이 경과된 시점에서 해안 쓰레기를 다시 수거하여 경과된 기간 동안의 해안쓰레기량을 평가하였다. 본 연구에서는 이 등(2007)이 3차 조사시점 이후 Fig. 2와 같이 2개의 태풍이 내습한 10월 17일에 해안쓰레기 수거하여 분석하였다. Fig.
이를 위해 다방향 불규칙파 변형모형을 구축하고 굴절, 회절, 천수, 쇄파 변형을 고려한 파랑변형실험을 수행하고자 하였다. 구축된 모형의 기본방정식은 Karlsson(1969)의 에너지 평형 방정식이며 식(1)과 같다.
이에 본 연구에서는 이 등(2007)의 연속된 연구결과로서 Fig. 2와 같이 최근 우리나라에 영향을 미친 태풍 우사기(USAGI)와 나리(NARI)의 영향하에서의 낙동강 진우도 해안쓰레기량을 조사하여, 그의 양, 종류 및 구성 성분을 평가하였다. 또한 태풍내습 시 파랑분포를 수치모의실험을 통해 각 사주별 전면해역에 내습하는 파랑특성을 고찰함으로써 내습파랑과 해안쓰레기 퇴적 특성을 개략적으로 평가하고자 한다.
입사하는 파랑의 주파향은 대상해역에서의 태풍의 진행경로를 고려하여 SSW방향 입사파랑조건에 대해서 고려하였다. 대상해역에서의 수심조건은 수치해도로부터 획득된 입력자료에 평균해면(0.
조사 방법은 조사대상 해안의 쓰레기를 모두 수거하여 종류별로 분류한 뒤 각각의 무게를 측정하였다. 또한 모니터링 영역을 깨끗이 청소한 후, 일정 기간이 경과된 시점에서 해안 쓰레기를 다시 수거하여 경과된 기간 동안의 해안쓰레기량을 평가하였다.
대상 데이터
본 연구는 이 등(2007)이 수행한 연구와 동일하게 낙동강 하구 역 진우도 사주 전면해역을 대상으로 2007년 5월경에 50mx50m(=2,500m2) 영역을 설정하고 영역내 모든 해안 쓰레기의 퇴적 특성을 조사하였다.
산정 결과는 Table 1과 같다. 본 연구에서는 제시된 심해 파 제원 중에서 재현기간 100년 빈도의 Hs와 Ts를 실험 입사파랑 제원으로 수치모의하였다. 한편, 낙동강 하구역으로 진입하는 파랑은 SSW방향을 가진 성분들이 70%정도이며, 기존 녹산공단 조성시 사용되어진 심해설계파고는 파향 S10°W, 파고 10m, 주기 15sec이었다.
본 연구의 파랑변형실험에서 대상으로 하는 계산영역은 낙동강 하구역을 충분히 포함하는 심해영역까지로 확장하였다. Fig.
이론/모형
식(2)는 유한차분법을 사용하여 풀 수 있으며, 입사 경계에서는 입사파랑의 파향(평균파향), 파고(유의파고) 및 주기(유의 파주기에 대응되는 방향스펙트럼을 바탕으로 성분파 에너지를 분할· 입력시키는 바, 본 모형에서 사용한 방향스펙트럼은 식 (3)~식(8)에서 제시한 바와 같이 주파수 스펙트럼으로는 Bretschneider-Mitsuyasu형을, 방향분포함수로는 Mitsuyasu형을 사용하는 방향스펙트럼을 적용하였다.
성능/효과
(1) 태풍 내습시 낙동강 하구 진우도 해안쓰레기는 5,769.86kg/km2/day의 퇴적속도로 퇴적되는 것으로 산정되었다. 이는 평상시보다 약 14.
(2) 관측기간동안 내습한 태풍은 우사기와 나리로서 각각 대상 해역에 영향을 미쳤을 것으로 판단되는데, 태풍 우사기의 경우보다는 태풍 나리에 의한 고파랑과 강우에 의한 하구둑으로부터의 하천수의 영향이 크게 작용하였을 것으로 생각된다.
(3) 진우도 전면해역에서의 태풍 내습시 파고분포는 4.1-3.5m, 신자도 전면에서는 3.5- 1.5m, 도요등 전면해역에서는 2.6-1.4m의 최대:최소 범위를 나타내며, 진우도 전면해역이 도요등 전면해역보다 파고비가 약 1.0배에서 2.5배 상승하여, 파랑에너지의 집중도가 크다는 것을 알 수 있었다.
(4) 진우도 전면해역에서의 파랑에너지 집중에 의해 보다 많은 양의 부유물질(쓰레기)의 밀집이 예상되지만, 낙동강 하구둑과 인접한 신자도와 도요등에서의 퇴적량은 진우도의 파랑에 의한 영향보다는 하천으로부터의 직접적인 영향을 받을 것으로 생각된다.
2) 성분파의 주기는 변하지 않는다( ∂f / ∂t = 0), 3) 외부에너지의 출입은 없다( Q = o)고 가정하면, 식(2)와 같이 유도된다.
3차 조사까지의 조사결과를 종합하면 1차 조사시에 수거된 총 1,110kg의 해안쓰레기중 가장 많은 양을 차지하는 것이 목재로서 85.86%, 폐그물 및 폐부이를 포함하는 어구가 5.13%, 플라스틱류가 4.78%, 생활쓰레기가 2.34%, 유리류가 0.94%, 음료수 캔을 포함하는 철재류가 0.27%를 나타내었다. 또한 2차 조사 시에는 총 23.
계산된 결과를 살펴보면 CASE-1 에서 진우도 전면해역에서의 파고분포는 4.1-3.5m, 신자도 전면에서는 3.5-1.5, 도요등 전면해역에서는 2.6-1.4m의 최대-최소 범위를 나타내었다. 도요등에 대한 진우도와 신자도의 파고비를 계산해 보면 진우도의 경우 158-250%, 신자도의 경우 107-135%의 범위를 나타내었는데, 이를 통해 진우도 전면해 역(낙동강 사주군의 전면의 서측해역)에서의 파고비가 도요등 전면해역(낙동강 사주군의 전면의 동측해역)보다 약 1.
1에서와 같이 낙동강 하구역의 진우도 사주 전면해역을 대상으로 해안쓰레기의 공간적 분포를 살펴보고 해양으로부터 유입되는 쓰레기의 조성분석을 실시한 뒤, 낙동강 하구역 사주(진우도, 신자도, 도요등) 전면해안의 전체 해안쓰레기 발생량을 추정하였다. 그 결과에 따르면 낙동강하구 사주해안에서 수거된 쓰레기중 가장 많은 양을 차지하는 것이 목재로서 85.86%, 폐그물 및 폐부이를 포함하는 어구가 5.13%, 플라스틱류가 4.78%, 생활쓰레기가 2.34%, 유리류가 0.94%, 음료수캔을 포함하는 철재류가 0.27%를 나타내었으며, 일일 단위면적당(lkitf) 발생하는 해안쓰레기는 약 400.0kg/km2의 퇴적속도로 퇴적되는 것으로 산정되었다.
01kg/km2/day의 해안쓰레기가 퇴적되는 것으로 산정되었다. 그러나 태풍 내습후인 10월 11일에 수거한 해안쓰레기량은 총 1,053kg으로서 단위면적당(1km2) 발생하는 해안쓰레기량은 총 421,200kg/km2(=1.053kg/0.0025kg)이그리고 4차 조사기간동안(73일)의 퇴적속도로 환산하면 5,769.861kg/km2의 해안 쓰레기가 퇴적되는 것으로 산정되었다. 이는 평상시에 해당하는 3차 조사기간동안 퇴적된 해안쓰레기량보다 약 14.
대상해역의 지형적 특성을 고려해 볼 때 두 태풍에 의해 대상 해역으로 내습하는 최대파랑 내습시의 파향은 태풍 우사기 내습시는 NE, 태풍 나리는 SW방향의 파랑이 내습한 것으로 나타났다. 태풍 나리는 2003년 9월 한반도에 상륙한 제 14호 태풍 “매미”와 동일한 진행방향을 나타내는 것이 특징이다.
4m의 최대-최소 범위를 나타내었다. 도요등에 대한 진우도와 신자도의 파고비를 계산해 보면 진우도의 경우 158-250%, 신자도의 경우 107-135%의 범위를 나타내었는데, 이를 통해 진우도 전면해 역(낙동강 사주군의 전면의 서측해역)에서의 파고비가 도요등 전면해역(낙동강 사주군의 전면의 동측해역)보다 약 1.5배에서 2.5배 상승하는 경향을 나타냄을 알 수 있다.
4m의 최대-최소범위를 나타내었다. 도요등에 대한 진우도와 신자도의 파고비를 계산해 보면 진우도의 경우 180-214%, 신자도의 경우 100-145%의 범위를 나타내었는데, 이를 통해 진우도 전면해역(낙동강 사주군의 전면의 서측해역)에서의 파고 비가 도요등 전면해역(낙동강 사주군의 전면의 동측해역) 보다약 1.0배에서 2.0배 상승하는 경향을 나타냄을 알 수 있다.
동일한 실험조건에서 연안사주 전면에서의 파고분포가 차이를 나타내는 것은 본 대상해역내로 입사하는 파랑의 작용이 외해와 접한 사주군에 대해서 미치는 영향이 차이가 발생하고 이로 인해 해안쓰레기의 이동 및 퇴적/침식작용에 큰 영향을 미칠 것이라는 것을 추측할 수 있다. 이상의 결과를 종합하면 진우도 전면 해역이 도요등 전면해역보다 파랑에너지의 집중도가
본 연구에서 구축된 파랑변형모형을 통해 상술한 바와 같이 사주 전면에 내습하는 파랑을 추정해보면 상대적으로 진우도 전면해역이 크고 도요등 전면해역이 작은 경향을 나타낸다. 즉, 진우도 전면해역에서의 파랑에너지 집중에 의해 보다 많은 양의 부유물질(쓰레기)의 밀집이 예상된다.
이 두 태풍의 내습경로를 비교해 보면 태풍 우사기는 규모와 강도는 크지만 대상해역이 태풍 진행방향의 좌측에 위치하고, 태풍 나리는 이와는 반대로 규모와 강도는 작지만 대상 해역이 태풍 진행방향의 우측에 위치하는 차이점을 나타내었다. 이는 대상 해역과 인접한 거제도 해상관측부이로부터 관측된 파랑의 파고 · 주기 결과에서도 알 수 있다.
이상의 결과를 종합하면 관측기간동안 내습한 태풍은 각각 대상해역에 영향을 미쳤을 것으로 판단되는데, 태풍 우사기의 경우보다는 태풍 나리에 의한 고파랑과 강우에 의한 하구둑으로부터의 하천수의 영향이 크게 작용하였을 것으로 생각된다.
후속연구
본 연구에서는 낙동강 진우도 해안에 대한 해안쓰레기 조사에 한정되어 내습 파랑과 해안쓰레기와의 상호관련성을 고찰하였으나, 향후 신자도 또는 도요등에 현재 진우도와 동일한 방식의 현장 조사 사이트를 설치하여 조사하는 것이 필요하리라 생각된다.
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