[논문]낙동강 하구역의 계절적인 퇴적환경 변화특성

윤은찬; 이종섭

낙동강 하구역의 계절적인 퇴적환경 변화특성
Characteristics of Seasonal Variation to Sedimentary Environment at the Estuary area of the Nakdong 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.20 no.4, 2008년, pp.372 - 389

초록
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본 연구는 낙동강 하구역에서 상세한 격자망을 구성하여 표층 퇴적물을 계절별로 채취하였다. 퇴적물의 계절적인 변화특성과 장기간의 변화특성을 조사하기 위하여 입도분석과 기존 자료들과의 비교를 수행하였다. 조사결과, 퇴적물 분포는 계절적으로 변화가 크게 나타나고 낙동강 하구둑의 방류량과 입사파랑의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 사질퇴적물들은 연간 탁월 파향인 ENE 계열 파랑의 영향으로 낙동강 하구역의 서쪽 진우도 전면으로의 이동이 우세하게 나타났고 니질퇴적물은 흐름을 따라 수심이 깊은 외해쪽으로 이동하여 퇴적되는 것으로 나타났다. 현재의 낙동강 하구역의 퇴적상은 과거의 연구 결과들과 비교하여 커다란 차이를 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we formed a detailed grid at the estuary area of the Nakdong and collected the surface sediments. Particle size analysis and comparison with existing data were conducted to investigate the characteristics of seasonal and long-term changes in the sediments. As a result of investigation, the distribution of the sediments showed a great change per season and was greatly influenced by the quantity of outfall discharge at the Nakdong estuary barrier and the incident wave climate. The sandy sediments showed dominant movement toward the front of Jinwoodo west of the estuary area of the Nakdong due to the influence of the ENE wave, the annually-dominant wave. And the muddy sediments showed deposition by being moved toward the deep open sea along with a current. The present conditions of the sediments at the estuary area of the Nakdong showed great differences from the results of previous studies.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 대상해역의 지형변화 예측을 위한 기본적인 자료인 표층 퇴적물의 분포를 파악하기 위하여 과거 낙동강 하구역에서 수행된 퇴적물 조사 자료를 수집·분석하고 체계적인 현지조사를 수행하여 계절적인 퇴적물 분포 특성을 조사·분석한다.
본 연구에서는 대상해역인 낙동강 하구역의 표층퇴적물의 분포를 상세하게 조사하기 위해서 기존의 연구들에 비하여 최대 간격 1 km의 조밀한 격자망을 구성하여 계절별로 표층퇴적물을 조사하였다. 하계인 1차 조사 부터 춘계인 4차 조사까지의 정점의 수는 시기별로 약간 차이가 나며 1차 조사의 경우 2007년 7월 31일~8월 1일의 기간에 총 69개 정점에서, 2차 조사의 경우 2007년 10월 31일~11월 1일의 기간에 총 74개 정점에서, 3차 조사는 2008년 1월 29일~30일의 기간에 75개 정점에서 그리고 4차 조사는 2008년 4월 29일~30일의 기간에 총 76개 정점에서 표층퇴적물을 채취 하였다.
이러한 낙동강 하구역의 퇴적환경의 변화는 주변 해안지형의 변화, 토사유출량의 변화 등 다양한 요인들에 기인할 것이다. 이러한 요소들 중에서 낙동강 하구둑으로부터 유출되는 토사량의 변화를 간접적으로 확인하기 위하여 한국수자원공사의 낙동강 하구둑 접근수로의 퇴사량 및 준설량 자료를 조사하였다. Fig.

가설 설정

분급도의 분포는 (Fig. 9(b)) 사질 퇴적물이 존재하는 지역은 하계와 동일하게 매우 분급이 양호하게 나타고 니질 퇴적물들이 존재하는 외해쪽에서는 분급이 불량하거나 매우 불량하다. 퇴적 상의 분포는(Fig.

제안 방법

4 ∅ 이하의 니질 시료는 확산이 잘 되도록 확산제인 Calgon 용액(Sodium Hexametaphososphate)을 10%의 농도로 50 ml씩 첨가하여 입자들을 분리시킨 후에 각 시료마다 50 ml씩 2회에 걸쳐 hole 피펫으로 분취하여 하나는 건조시켜 그 무게를 측정하였고 다른 하나는 Malvern 사의 Master size를 이용하여 니질 입자의 분포를 측정하였다.
기존의 자료들은 특정한 시기에 관측된 자료가 아니므로본 연구의 자료들을 전체 평균하여 그 차이를 비교하였다. Fig.
낙동강 하구역 토사의 계절적인 순환패턴을 연구하기 위한 기초적인 연구로서 2007년 하계부터 2008년 춘계까지약 3개월 간격으로 최대간격 1 km의 조밀한 격자망을 구성하여 낙동강 하구역의 주요 수로를 포함한 광역에서 표층퇴적물을 채취하여 입도분석을 수행하여 계절적인 변화 특성을 조사하였고 본 연구의 결과를 기존의 연구 자료들과 비교하여 퇴적환경의 변화를 조사하였다.
낙동강 하구역의 퇴적물 분포의 변화이력을 파악하기 위해서 본 연구에서 조사된 결과들과 기존의 퇴적물 연구자료들을 비교하였다. 기존의 자료들은 낙동강 하구사주 부근과 하구사주 외해쪽의 자료들만을 이용하였고, Fig.
분리된 사질시료는 건조기로 건조시킨 후 진탕기를 이용하여 0.5 ∅ 간격으로 체질하여, 입도별 중량 백분율을 구하였다(Galehouse, 1971).
11에 나타내었다. 이렇게 분류된 퇴적상의 특징을 살펴보기 위해 입도분포 곡선과 Passage (1965)가 제안한 C-M diagram 상에 각 Type을 도시하여 퇴적기작을 조사하였다. Fig.
전처리가 끝난 시료를 사질과 니질로 분리하기 위하여 표준망체(63 µm)로 습식체질(wet sieving) 을 수행하였다.
측정된 퇴적물의 입도분포를 이용하여 퇴적물의 분류와 입도 매개변수들을 구하였다. 이러한 입도매개변수들은 기존의 사용 프로그램 중에서 퇴적물의 평균입경, 분급도, 왜도, 첨도 및 퇴적물의 등급별 비율과 분류도 등을 제시할수 있는 GRADISTAT(Blott and Pye, 2001) 프로그램을 이용하여 각 정점별 자료를 분석하였다.
퇴적물 입도분석을 위해서 퇴적물 시료를 분취하여, 10%의 염산(HCl)을 첨가하여 탄산염을 제거한 후, 다시 유기물 제거를 위하여 30%의 과산화수소수(H₂O₂)로 반응을 시켜 전처리를 하였다. 전처리가 끝난 시료를 사질과 니질로 분리하기 위하여 표준망체(63 µm)로 습식체질(wet sieving) 을 수행하였다.

대상 데이터

기존의 자료들은 낙동강 하구사주 부근과 하구사주 외해쪽의 자료들만을 이용하였고, Fig. 13과 같이 김·이(1980)의 자료는 19개 정점, 이(1993)의 자료는 24개 정점 그리고 김·하(2001)의 자료는 13개 정점의 자료를 선택하였다.
동계의 퇴적물은 Fig. 3의 76개 정점 중에서 S64 정점을 제외한 75개 정점에서 채취된 표층퇴적물을 분석하였고, 그 결과는 Table 4 및 Fig. 10과 같다. 평균입경은 하계 및 추계에 경우 낙동강 하구사주의 3 km 내외의 구역에서는 대부분 사질의 평균입경분포를 보이고 낙동강 주 수로의 외해쪽으로 사질퇴적물이 우세하게 나타났지만, 동계의 경우에는(Fig.
추계의 표층퇴적물은 Fig. 3의 74개 정점에서 채취된 퇴적물 자료를 분석하였고 그 결과는 Table 3 및 Fig. 9와 같다. 추계의 조사결과 평균입경은(Fig.
춘계의 퇴적물은 Fig. 3의 76개 정점에서 채취된 표층 퇴적물을 분석하였고, 그 결과는 Table 5 및 Fig. 11과 같다. 춘계의 표층퇴적물 분포는 사주전면의 경우 동계에 신자도 전면에서 혼합퇴적상이 나타났던 지역이 증가하여 진우도 동측해안 전면까지 니질의 평균입경을 가지는 혼합 퇴적상(Type III)이 나타나며 도요등 전면에서는 사질의 함량이 증대되는 특징을 보인다.
본 연구에서는 대상해역인 낙동강 하구역의 표층퇴적물의 분포를 상세하게 조사하기 위해서 기존의 연구들에 비하여 최대 간격 1 km의 조밀한 격자망을 구성하여 계절별로 표층퇴적물을 조사하였다. 하계인 1차 조사 부터 춘계인 4차 조사까지의 정점의 수는 시기별로 약간 차이가 나며 1차 조사의 경우 2007년 7월 31일~8월 1일의 기간에 총 69개 정점에서, 2차 조사의 경우 2007년 10월 31일~11월 1일의 기간에 총 74개 정점에서, 3차 조사는 2008년 1월 29일~30일의 기간에 75개 정점에서 그리고 4차 조사는 2008년 4월 29일~30일의 기간에 총 76개 정점에서 표층퇴적물을 채취 하였다. Fig.

데이터처리

측정된 퇴적물의 입도분포를 이용하여 퇴적물의 분류와 입도 매개변수들을 구하였다. 이러한 입도매개변수들은 기존의 사용 프로그램 중에서 퇴적물의 평균입경, 분급도, 왜도, 첨도 및 퇴적물의 등급별 비율과 분류도 등을 제시할수 있는 GRADISTAT(Blott and Pye, 2001) 프로그램을 이용하여 각 정점별 자료를 분석하였다. GRADISTAT 프로그램은 입도상수 값들을 모멘트 및 그래픽 방법에 의해서 계산하고, sediment class별 입도함유율과 d₁₀, d₅₀, d₉₀등의 자료를 산출하고, Folk and Ward(1957)의 방법에 따라 퇴적물을 분류한다.

이론/모형

채취된 퇴적물의 입도분석은 Ingram(1971)과 Galehouse(1971)의 분석방법에 따라 체분석을 통하여 사질 크기(62.5µm) 이상 입자의 입도분석을 수행하였고, Laser diffraction size 분석법을 이용하여 사질 크기 이하의 니질(mud)의 입도분석을 수행하였다(Konert and Vandenberghe, 1997).

성능/효과

추계의 조사결과 평균입경은(Fig. 9(a)) 사주로부터3 km 내외의 지역에서 사질퇴적물이 나타나고 낙동강 주수로의 유출방향으로 사질퇴적물이 넓게 분포하는 특징은 하계와 거의 유사하지만 전반적으로 평균입경이 하계에 비해 조립하게 나타나며 관측지점 중 가장 서측인 진우도 남쪽에서 외해쪽으로 가장 넓게 사질의 평균입경이 나타난다. 그리고 외해쪽의 경우 점토질 퇴적물이 넓게 나타나 하계에 비해서 평균입경이 더욱 세립해진 것을 확인 할 수있었고 이러한 특징은 하계와 추계의 조사 사이에 Fig.
분급도의 분포는 (Fig. 8(b)) 사주부근의 사질의 평균입경이 나타나는 지역은 분급이 매우 양호한 것으로 나타나지만 외해쪽에서는 대부분 분급이 불량한 형태를 보인다. Folk(1954)의 분류법에 의해 분류된 퇴적물을 김·하(2001)의 연구에 기초하여 사질퇴적상(Type I)과 니질퇴적상(Type II) 및 사질과 니질 혼합상(Type III)으로 분류하여 나타낸 것은 Fig.
그리고 니질의 함유량은 (Fig. 9(d)) 하계에 니질의 퇴적상이 나타나는 신자도 남쪽 해역에서 북쪽으로 니질의 함유량이 크게 증가하지만 조사지역의 가장 서쪽인 가덕도 동쪽연안과 낙동강 주수로의 남쪽은 니질의 함유량이 감소하고 사질퇴적물의 함유량이 증가했음을 볼 수 있다.
그리고 니질(silt+clay)의 함유량은 (Fig. 8(d)) 하구사주 전면에서는 10% 미만의 함유량이 나타나고 외해쪽으로 갈수록 증가하여 니질의 퇴적상(Type II)을 분포를 보이는 지역에서는 90% 이상의 함유량이 나타난다.
2차 조사~3차 조사 사이의 기간에 낙동강 하구둑 방류량은 갈수기의 유량을 보이고 입사파랑은 ENE와 NE 계열의 입사파랑이 주를 이룬다. 3차조사 ~ 4차 조사 사이에는 유량은 갈수기의 유량분포이고, 입사파랑은 ENE 계열의 입사파랑이 가장 높은 발생빈도를 보이지만 이전에 비해서 SW와 SSW 계열 입사파랑의 발생빈도가 증가하고 있음을 볼 수 있다.
계절적인 퇴적물 자료의 조사결과 표층퇴적물의 분포는 계절별로 변화가 뚜렷하게 나타났고, 낙동강으로부터 유출된 사질퇴적물들은 파랑의 영향을 지배적으로 받아 연간 발생빈도가 가장 높은 ENE 계열 입사파랑의 영향으로 낙동강 하구역의 서쪽인 진우도 전면으로의 이동이 탁월하게 조사되었다. 그리고 니질퇴적물의 경우 흐름을 따라 수심이 깊은 외해쪽으로 이동하여 퇴적되는 것으로 나타났다.
이러한 사질퇴적물의 분포 변화는 낙동강의 토사유출량 변화에 기인하는 것으로 사료된다. 그리고 낙동강 하구둑 건설직후의 퇴적물 분포와는 그 특성이 유사하지만 외해쪽에서 낙동강 하구둑 건설직후에는 실트질 퇴적물이 우세하게 분포한 반면에 본 연구에서는 점토질 퇴적물이 우세하게 나타났다.
1 CMS의 풍수기 방류량 분포를 보였다. 그리고 파랑은 SW, SSW 및 ENE 계열이 약 22~23% 범위의 거의 유사한 발생빈도를 보였다. 하계의 퇴적물 분포가 사주부근 및 남쪽으로 사질퇴적물이 우세하게 분포하는 것은 풍수기의 방류량에 의해 낙동강및 서낙동강의 주수로를 따라 외해쪽으로 유출된 토사중 조립한 사질성분들은 사주부근 및 근해에서 침강하고 침 강된 사질성분들이 발생빈도가 높은 SW와 SSW 및 ENE 계열의 입사파랑에 의해 발생되는 연안류에 의해 하구의동쪽 및 서쪽으로 점진적으로 이동하여 전반적으로 사주 부근에 사질퇴적물이 고르게 분포한 것으로 사료된다.
그리고 주 입사파향은 추계의 조사시기 이전과 비교하여 SSW 및 SW 계열의 입사파랑의 발생빈도가 전체가 10% 이내로 크게 감소하고 ENE 계열의 입사파랑의 발생빈도가 약 42%에 이르러 탁월파향이 된다. 따라서 토사의 공급원이 없고, 주 입사파향이 ENE 계열이므로 ENE 계열 입사파랑에 의해 생성된 연안류가 저면을 피복하고 있던 사질퇴적물들을 낙동강 하구역의 서쪽인 가덕도 동쪽 해안으로 이동시킴으로서 가덕도 동쪽 해안의 사질퇴적물의 함량이 증대된 것으로 사료된다. 그리고 전반적으로 사주전면에서 평균입경은 하계 및 추계에 비해 세 립해 짐을 볼 수 있는데 이는 낙동강으로부터 조립한 사질퇴적물의 공급이 거의 없었으므로 상대적으로 이동성이 큰 세립한 성분들이 우세하게 나타나는 것으로 판단 된다.
김·이(1980)는 낙동강 하구둑 건설전인 1977년 8월부터 1978년 4월 사이에 낙동강 상류의 구포지역부터 가덕도 남단까지 최대 약 2 km 간격으로 채취된 70개 정점의 퇴적물을 분석하였다. 분석결과 사질퇴적물은 구포상류와 하구 전면 사주군 및 그 주변부에 국한되어 있고 구포로부터 하구에 이르는 지역은 니질퇴적물의 함량이 높으며 외해쪽은 수심이 깊어짐에 따라 니질퇴적물의 함량이 더 높아지는 특징을 보였다(Fig. 1(a)).
이러한 추계의 퇴적물 분포는 하계와 마찬가지로 퇴적물이 두 가지의 구역으로 구분되지만 하계와 비교하여 퇴적물의 분포특성이 변화하여 외해쪽에서 니질 퇴적물의 함량이 증가하고 낙동강 하구역의 서쪽과 낙동강 주수로의 남쪽에서 사질퇴적물이 증가하는 특징을 보인다. 이러한 추계의 퇴적물 분포의 특징은 하계와 추계의 조사 사이인 8월과 9월의 홍수기의 유출유량으로 인하여 낙동강으로부터 공급되는 토사의 양이 크게 증가함으로서 사주전면의사질퇴적물의 입경이 조립해진 것으로 사료되며, 추계의 두드러진 특징인 진우도 남쪽에서 사질퇴적물의 증가는 계절적으로 변화하는 입사파랑의 분포를 통하여 고찰하면, 하계의 조사시기 이전 3개월간의 입사파랑 특성과 비교하여 하계와 추계의 조사기간 사이에는 SSW와 SW 계열 입사 파랑의 발생빈도가 약 10% 정도 감소하고 ENE 계열 입사파랑 발생빈도가 전체의 약 38%에 이르러 탁월파향으로 나타난다. 이러한 ENE 계열의 입사파랑은 낙동강 하 구역의 동쪽에서 서쪽으로 향하는 연안류를 형성시킬 것이다.
첫째는 사질의 평균입경을 가지고 분급이 양호한 지역이고, 둘째는 니질의 평균입경을 가지고 분급이 불량한 지역이다. 이러한 특징을 대상해역의 주요 외력성분들 중에서 계절적으로 변화하는 파랑과 하천의 방류량 분포에 대해서 살펴보면, 방류량은 5월과 6월은 각각 129.5 CMS와 207.4 CMS의 갈수기 방류량 분포이나 7월에는 월평균 1,311.1 CMS의 풍수기 방류량 분포를 보였다. 그리고 파랑은 SW, SSW 및 ENE 계열이 약 22~23% 범위의 거의 유사한 발생빈도를 보였다.
하계와 추계의 조사사이에 낙동강 하구둑의 방류량은 8월과 9월에는 홍수 기의 방류량 분포를 보였고, 10월에는 방류량이 크게 감소하여 평수기 정도의 방류량을 기록했다. 입사파랑은 1차 조사 이전에 비해 SW와 SSW 계열의 발생빈도가 줄어들고 ENE 계열의 발생빈도가 크게 증가하였다. 2차 조사~3차 조사 사이의 기간에 낙동강 하구둑 방류량은 갈수기의 유량을 보이고 입사파랑은 ENE와 NE 계열의 입사파랑이 주를 이룬다.

후속연구

본 연구에서 수행된 퇴적물의 계절적인 조사자료는 낙동강 하구역의 퇴적물 이동기구를 연구하는데 있어서 기본적인 자료로 활용될 수 있을 것이며, 토사순환의 명확한 이해를 위하여 대상해역에서 토사이동에 영향을 미치는 외력요소들을 고려한 현지조사 연구가 수행되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	낙동강 하구둑이 건설된 이후로 하구 지형에 커다란 변화가 발생하였는데 윤 등(2007)은 무엇을 고찰하였는가?	낙동강 하구역은 낙동강 하구둑이 건설된 이후로 하구 지형에 커다란 변화가 발생한 것으로 보고 되었다(이 등, 1994; 김, 2005; 김 등, 2007). 윤 등(2007)은 이러한 낙동강 하구역의 사주변화와 관련하여 다양한 분야에서 수행된 기존의 문헌들을 정리하여 하구사주 변형에 대하여 고찰을 하였다. 그러나 윤 등(2007)의 연구에서도 밝혔듯이 대상해역에서 지형변화와 관련하여 공학적인 사주변형 예측수법을 이용하여 지형변화를 예측한 예가 없고 이러한 예측을 위한 기본적인 자료들의 구축도 미비한 실정이다.
	하구역의 퇴적환경을 지배하는 외력에는 무엇이 있는가?	하구역의 퇴적환경을 지배하는 외력은 하천류, 조석, 파랑 등으로 매우 복잡하다. 낙동강 하구역 주변은 1987년 낙동강 하구둑 및 제방 등의 인공구조물의 설치로 인하여 하구역의 환경이 크게 변화하고 있어 체계적인 관리의 필요성이 대두되고 있다.
	낙동강 하구역 주변은 무엇의 설치로 인하여 하구역의 환경이 크게 변화하고 있어 체계적인 관리의 필요성이 대두되고 있는가?	하구역의 퇴적환경을 지배하는 외력은 하천류, 조석, 파랑 등으로 매우 복잡하다. 낙동강 하구역 주변은 1987년 낙동강 하구둑 및 제방 등의 인공구조물의 설치로 인하여 하구역의 환경이 크게 변화하고 있어 체계적인 관리의 필요성이 대두되고 있다. Elliott and McLusky (2002)는 하 구역의 정의, 분류, 모니터링, 평가, 보고 그리고 관리를 위한 일반적인 체계를 제시하였고, 실제 하구역의 관리에 앞서 각 지역에 적합한 정의를 설정하고 이를 기반으로 하 구역의 지형적인 특성을 기본으로 다양한 자료의 수집을 강조하였다.

참고문헌 (18)

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Galehouse, J.S. (1971). Sedimentation analysis. Procedures in Sedimentary Petrology, New York, Wiley Interscience, 69-94
Ingram, R. (1971). Sieve analysis. Procedures in Sedimentary Petrology, New York, Wiley Interscience, 49-67
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Passega, R. (1964). Grain size representation by CM patterns as a geological tool. Journal of Sedimentary Petrology, 34, 830-847

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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