지난 수십년간 전 세계적으로 지진해일로 인해 수많은 피해가 발생하였으며 특히, 2004년 발생한 수마트라 지진해일로 인해 우리나라에서도 지진해일에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라는 과거 1983년 동해 중부 지진해일과 1993년 북해도 남서외해 지진해일로 인해 동해안에 비교적 큰 피해를 입었으며, 앞으로도 동해안에는 지진해일에 의한 피해가 발생할 가능성이 높다. 따라서 동해안에 위치해 있는 주요항에 대한 지진해일 피해 예측이 반드시 필요한 실정이다. 본 연구에서는 동해안의 주요항 중 하나인 포항신항에 대해서 지진해일 최대 처오름높이 및 최저 처내림높이를 계산하였으며, 모두 세 가지 지진해일에 대해 수치모의를 하였다. 포항신항에는 배후 공업단지가 발달해 있어 지진해일에 의한 범람이 발생하면 큰 피해가 발생할 수 있으며, 배후 공업단지에 필요한 냉각수를 취수하는 취수구에서 지진해일에 의한 처내림현상으로 인해 취수가 중단되면 공장 가동이 중단되는 피해가 발생할 수 있다. 따라서 수치모의는 처오름높이에 의한 범람여부 및 처내림높이에 의한 취수구에서의 취수 가능여부에 초점을 맞추어 수행하였다. 검토 결과 포항신항은 전반적으로 지진해일에 안전한 것으로 나타났으나 가장 큰 규모의 지진해일에 대해서는 피해를 입는 것으로 나타났다. 그러므로 이에 대한 적절한 방재대책을 마련할 필요가 있다.
지난 수십년간 전 세계적으로 지진해일로 인해 수많은 피해가 발생하였으며 특히, 2004년 발생한 수마트라 지진해일로 인해 우리나라에서도 지진해일에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라는 과거 1983년 동해 중부 지진해일과 1993년 북해도 남서외해 지진해일로 인해 동해안에 비교적 큰 피해를 입었으며, 앞으로도 동해안에는 지진해일에 의한 피해가 발생할 가능성이 높다. 따라서 동해안에 위치해 있는 주요항에 대한 지진해일 피해 예측이 반드시 필요한 실정이다. 본 연구에서는 동해안의 주요항 중 하나인 포항신항에 대해서 지진해일 최대 처오름높이 및 최저 처내림높이를 계산하였으며, 모두 세 가지 지진해일에 대해 수치모의를 하였다. 포항신항에는 배후 공업단지가 발달해 있어 지진해일에 의한 범람이 발생하면 큰 피해가 발생할 수 있으며, 배후 공업단지에 필요한 냉각수를 취수하는 취수구에서 지진해일에 의한 처내림현상으로 인해 취수가 중단되면 공장 가동이 중단되는 피해가 발생할 수 있다. 따라서 수치모의는 처오름높이에 의한 범람여부 및 처내림높이에 의한 취수구에서의 취수 가능여부에 초점을 맞추어 수행하였다. 검토 결과 포항신항은 전반적으로 지진해일에 안전한 것으로 나타났으나 가장 큰 규모의 지진해일에 대해서는 피해를 입는 것으로 나타났다. 그러므로 이에 대한 적절한 방재대책을 마련할 필요가 있다.
During the last decades several devastating tsunamis have been occurred. Recently, there have been increasingly concerned about tsunamis around the Korean Peninsula since the 2004 Sumatra Tsunami occurred on December 26, 2004. In general, the Korean Peninsula is not safe against potential tsunami at...
During the last decades several devastating tsunamis have been occurred. Recently, there have been increasingly concerned about tsunamis around the Korean Peninsula since the 2004 Sumatra Tsunami occurred on December 26, 2004. In general, the Korean Peninsula is not safe against potential tsunami attacks. The 1983 Central East Sea Tsunami and the 1993 Hokkaido Tsunami caused considerable damage to the Eastern Part of the Peninsula. Thus, a prediction of damage due to tsunamis must be required at the Eastern Part of the Peninsula. In this study, numerical simulation of tsunamis at Pohang New Port, one of the most important ports in the Eastern Part of Korea, is conducted for three different tsunami events. Numerical simulation is focused on inundation on the port and run-down around an intake structure which supplies cooling water to the porthinterland. The computed results show that Pohang New Port is damaged by the most dangerous tsunami which can be generated in the East Sea. Thus, it is required to set up a counter-measure against tsunami attacks at Pohang New Port.
During the last decades several devastating tsunamis have been occurred. Recently, there have been increasingly concerned about tsunamis around the Korean Peninsula since the 2004 Sumatra Tsunami occurred on December 26, 2004. In general, the Korean Peninsula is not safe against potential tsunami attacks. The 1983 Central East Sea Tsunami and the 1993 Hokkaido Tsunami caused considerable damage to the Eastern Part of the Peninsula. Thus, a prediction of damage due to tsunamis must be required at the Eastern Part of the Peninsula. In this study, numerical simulation of tsunamis at Pohang New Port, one of the most important ports in the Eastern Part of Korea, is conducted for three different tsunami events. Numerical simulation is focused on inundation on the port and run-down around an intake structure which supplies cooling water to the porthinterland. The computed results show that Pohang New Port is damaged by the most dangerous tsunami which can be generated in the East Sea. Thus, it is required to set up a counter-measure against tsunami attacks at Pohang New Port.
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문제 정의
특히, 포항신항은 연간 물동량이 많고(2007년 기준 6,035만 6천 ton), 배후에 공업단지가 발달해 있어 국가적으로 매우 중요한 항구이나 아직까지 지진해일이 미치는 영향에 대한 검토가 제대로 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 과거 동해안에서 발생하였던 1983년 동해 중부 지진해일과 동해안에서 발생할 가능성이 있는 가상 지진해일 두 건, 총 세 건의 지진해일에 대해 수치 모의를 수행하여 지진해일에 포항신항에 미치는 영향을 검토하였다. 수치모의는 지진해일에 의한 항내의 범람여부 및 포항신항 취수구 앞에서의 수위 하강으로 인한 취수 가능여부에 초점을 맞추어 수행하였다.
본 연구에서는 지진해일이 포항신항에 끼치는 영향을 알아보기 위해 세 가지 지진해일에 대해 수치모의를 수행히였다. 먼저, 1983년 동해 중부 지진해일에 대해서 수치모의를 수행히였는데, 1983년 지진해일은 과거 우리나라에 피해를 입혔던 지진해일 중에서 가장 대표적인 지진해일로 현재 우리나라 동해안에서 지진해일에 의한 영향을 검토히는데 있어 기준이 되고 있는 사상이다.
본 연구에서는 지진해일이 포항신항에 미치는 영향을 알아보기 위히여 모누 세 가지 지진해일에 대해 수치모의를 수행하였으며, 최대 처오름높이로 인한 범람여부와 최저 처내림높이로 인한 취수 가능여부에 초점을 맞추어 수행하였다.
제안 방법
만약 이곳에서 지진해일로 인한 처내림 현상으로 인해 취수가 중단되는 사태가 발생한다면 큰 피해를 입을 수있으므로 이에 대한 검토도 반드시 필요히다. 따라서 지진해일이 포항신항에 미치는 영-향을 검토히기 위해 포항신항 계류 부에서의 지진해일에 의한 최대 처오름높이 및 취수구 앞에서의 최저 처내림높이를 계산하였다. 그림 6에 포항신항의 중요 검토 지점을 표시히였고, 지점별 높이를 표 3에 나타냈다.
본 연구에 사용된 수치모형은 1983년 지진해일 당시의 포항신항 관측기록과 계산된 값을 비교하여 적용성을 검토하였으며, 수치모의 결과를 표 4에 정리히여 나타내었다. 수치 모의는 약최저저조위를 기준으로 수행히였으며, 만조시 지진해일이 발생한다면 전체적으로 좀 더 높은 수위상승이 나타날 것이 다.
영향을 미칠 가능성이 높다. 본 연구에서 대상으로 할 가상 지진해일 선정을 위해 먼저 Ichikawa(1994), Tohoku 대학교(1995), 최병호 등(2002)이 제시한 28개의 단층 매개변수의 위치와 크기를 검토하여 첫 번째 가상 지진해일의 매개변수를 선정하였다. 28개의 단층 매개변수 중 상대적으로 규모가 크고 단층의 폭 방향이 동렐I 방향인 12개의 단층을 그림 1에 나티내었다.
따라서 본 연구에서는 과거 동해안에서 발생하였던 1983년 동해 중부 지진해일과 동해안에서 발생할 가능성이 있는 가상 지진해일 두 건, 총 세 건의 지진해일에 대해 수치 모의를 수행하여 지진해일에 포항신항에 미치는 영향을 검토하였다. 수치모의는 지진해일에 의한 항내의 범람여부 및 포항신항 취수구 앞에서의 수위 하강으로 인한 취수 가능여부에 초점을 맞추어 수행하였다.
그러므로 지진해일 수치모의 시 지진해일에 의한 최저 처내림높이가 취수구의 흡입구 높이보다 낮게 내려가는지 여부를 반드시 확인해야 한다. 이를 확인하기 위하여 취수구 위치에서의 지유수면변위를 계산히여 최저 처내림높이와 취수구 높이를 비교하였다.
지진해일에 의한 최대 처오름높이를 계산하여 포항신항의 범람 여부를 획인히였다. 그림 7과 8에 각각 1983년 지진해일과 가상 지진해일 1에 의한 포항신항에서의 최대파고 분포를 나타내었다.
포항신항에 대한 본격적인 지진해일 수치모의에 앞서 본연구에 시용된 수치모형의 현장 적용성을 검토히기 우]히여 1983년 동해 중부 지진해일에 의한 포항신항에서의 지유수면변위를 계산히여 당시 검조소의 지진해일 관측기록과 비교하였다. 지유수면변위는 영역 F에서 그림 4에 표시된 검조소 위치에서 계산하였다.
대상 데이터
이 경우 지진 빌생 가능성은 극히 낮지만 이로 인해 빌생히게 될 지진해일의 위험성과 포항신항의 중요성 등을 고려해봤을 때 이에 대한 검토도 이루어질 필요가 있다고 판단된다. 따라서, 이 지진해일을 두 번째 가상 지진해일로 선정하였다. 본 연구에서 검토 대상으로 선정한 지진해일의 단층 매개변수를 표 1에 나타내었다.
이론/모형
그러나, 동해 전체를 하나의 영역으로 구성할 경우 결과의 정확성도 떨어질 뿐만 아니라 계산시간이 너무 오래 걸려 실제 적용히기에는 어려움이 있다. 따라서 격자 크기가 서로 다른 몇 개의 영역으로 나누어 수치격자를 구성하였으며, 각각의 영역을 연결하기 위해 동시격자접속기법을 적용하였다(이호준 등, 1999). 즉, 포항신항 부근과 같이 정확한 결과가 필요한 영역에 대해서는 세밀한 격지를 이용하였고, 상대적으로 지세한 묘사가 필요치 않은 영역에 대해서는 격지크기를 크게 히여수치모의의 효율성을 높였다.
이기 때문에 차분하는데 제한이 따른다. 따라서 본 연구에서는 선형 천수방정식(linear shallow-water equations)을지배방정식으로 사용하면서 Cho 등(2007)이 개발한 수정기법을 이용하여 차분화하는 과정에서 나타나는 수치분산이 선형 Boussinesq 방정식의 분산항과 같도록 조정하였다. 선형 천수
것이 바람직하다. 본 연구에서는 운동량 방정식 (15)와 (16) 비선형항은 2차 정획도의 풍상차분기법(Shyy, 1985; 인태훈 등, 2003)을 아용히여 차분화히-고, 식 (14)~ (16)의 나머지 항은 Icap-fi-ag 기법을 이용하여 해석하였다(Liu 등, 1994). 또한, 해안선의 위치가 연속적으로 이동히기 때문에 해안선을 따라 이동경계조건을 사하였다(조용'식 등, 1996).
성능/효과
수치모의 결과 동해에서 발생할 수 있는 최악의 지진해일 중 하나인 가상 지진해일2를 제외하고는 포항신항은 지진해일에 의해 큰 피해를 입지 않을 것으로 나타났다. 그러므로 포항신항은 동해에서 발생히는 지진해일에 대해 상당히 안전한 지역으로 불 수 있다.
또한 관측기록을 보면 지진해일에 의한 해수면 상승효과가 오랫동안 지속된 것을 알 수 있는데 이는 포항신항이 안으로 움푹 파인민과 같은 지역에 위치해 있어서 반사파의 영향을 많이 받았기 때문인 것으로 판단된다. 전체적으로 시간에 따른 위상이나 최대파고가 관측기록과 잘 일치하는 양상을 보였다.
따라서 격자 크기가 서로 다른 몇 개의 영역으로 나누어 수치격자를 구성하였으며, 각각의 영역을 연결하기 위해 동시격자접속기법을 적용하였다(이호준 등, 1999). 즉, 포항신항 부근과 같이 정확한 결과가 필요한 영역에 대해서는 세밀한 격지를 이용하였고, 상대적으로 지세한 묘사가 필요치 않은 영역에 대해서는 격지크기를 크게 히여수치모의의 효율성을 높였다.
후속연구
수 있다. 그러므로 지진해일 수치모의 시 지진해일에 의한 최저 처내림높이가 취수구의 흡입구 높이보다 낮게 내려가는지 여부를 반드시 확인해야 한다. 이를 확인하기 위하여 취수구 위치에서의 지유수면변위를 계산히여 최저 처내림높이와 취수구 높이를 비교하였다.
따라서 적절한 대피경보시스템을 구축할 필요;가 있으며 이러한 대피경보시스템은 폭풍해일과 같은 다른 재해 빌생 시에도 유용히게 사-g될 수 있을 것이다. 또한, 베후 공업단지와 포항신항과의 경계를 따라 지진해일의 엄습을 방지하기위한 콘크리트 방벽을 설치한다면 주요시설물에 대한 피해도 최소화할 수 있을 것으로 판단된다. 물론 가상 지진해일2와 같은 초대형 지진해일에 대해 완벽한 방재 대책을 마련히는 것은 매우 비경제적일 수 있으므로 경제성을 고려히여 적절한 방재대책의 수준을 결정해야 할 것이다.
히지만포항신항과 같이 배후에 중요한 시설물들을 두고 있는 경우 시설물에 대한 방재대책도 같이 마련해야 할 필요가 있다. 인명피해 방지를 위해서는 그림 9의 결과를 바탕으로 예상 범람 구역을 설정한 후 이를 토대로 경보체계를 구축히는 것이 가장 효율적이며, 시설물 보호를 위서는 포항신항과 베후 공업단지의 경계를 따라 콘크리트 방벽 등을 설치히여 배후 공업단지를 보호해야 할 것이다. 물론, 전체적인 방재대책의 수준은 경제적, 사회적 요건을 충분히 고려히여 결정되어야 할 것이다.
그럼에도 불구하고 현재 동해안의 주요항에 대한 지진해일 검토는 미홉한 실정이다. 향후 주가적인 연구를 통해 동해안의 주요항에 대한 지세한 지진해일 영향 분석이 이루어진다면 지진해일 방재 대책을 수림히는데 많은 도움이 될 것이다.
그러므로 포항신항은 동해에서 발생히는 지진해일에 대해 상당히 안전한 지역으로 불 수 있다. 히지만 지진해일의 파괴성을 감안한다면 빌생할 수 있는 최악의 지진해일에 대해서도 충분히고려히여 이에 대한 대비책을 마련해야 할 것이다. 방재 대책은 크게 인명피해를 방지하기 위한 대책과 시설물을 보호하기 위한 대책으로 구분할 수 있는데 지진해일의 경우 보통 인명피해 방지에 중점을 두고 방재대책을 마련한다.
참고문헌 (13)
이호준, 김경희 (1999) 동해안에서의 지진해일 재해저감을 위한 연구(I). NIDP-99-07, 국립방재연구소
인태훈, 이봉희, 조대희, 조용식 (2003) 범람 모의를 위한 이동경 계조건. 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제6 호, pp. 937-947
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Cho, Y.-S., and Sohn, D.-H. (2007) Practical modified scheme of linear shallow-water equations for distant propagation of tsunamis. Ocean Engineering, Vol. 34, No. 8, pp. 1769-1777
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Imamura, F., and Goto, C. (1988) Truncation error in tsunami simulation by the finite difference method. Coastal Engineering in Japan, Vol. 31, pp. 245-263
Kajiura, K., and Shuto, N. (1990) Tsunami. The Sea, Edited by B. Le Mehaute, and D.M. Hanes, Vol. 9, Part B, pp. 395-420
Liu, P.L.-F., Cho, Y.-S., Yoon, S.B., and Seo, S.N. (1994) Numerical simulations of the 1960 Chilean tsunami propagation and inundation at Hilo, Hawaii. Recent Development in Tsunami Research, Edited by M.I. El-Sabh, Kluwer Academic Publishers
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Tohoku University. (1995) Observation of continuous crustal change in Tohoku area. Report of Disaster Control Research Center
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