조석환경 변화에 의한 표층퇴적물의 시.공간적 분포 변화: 한국 서해안의 무안만 Spatial and Temporal Variation of Surface Sediments by Tidal Environment Changes: Muan Bay, West Coast of Korea원문보기
하구언과 방조제 건설에 따라 고극조위 상승과 같은 조석환경 변화가 심한 무안만에서 표층퇴적물의 분포 변화와 변화 원인을 규명하기 위하여 퇴적물 시료를 채취하고 조류관측을 실시하였다. 무안만의 표층퇴적물은 1998년에 비해 역과 사의 조립질퇴적물의 함량이 증가하고 실트의 함량이 감소하여 퇴적물의 평균입도는 6.2${\phi}$에서 5.8${\phi}$로 조립해지는 경향을 보였다. 조립질퇴적물의 함량 증가와 실트의 함량 감소는 만조선 주변을 중심으로 광범위하게 나타났으며, 특히 동암리와 구로리, 압해도 조간대에서 두드러지게 나타났다. 만조선 주변의 조립화 현상은 일차적으로 하구언 및 방조제 건설에 따른 고극조위 상승에 기인하는 것으로 해석된다. 한편, 서측 만입구 주변에서 세립질퇴적물의 함량이 증가하는 현상은 인공구조물(교각) 건설에 따른 조류속의 감소와 위상차에 의한 조류의 방향 변화 등 수류의 변형에 기인하는 것으로 판단된다.
하구언과 방조제 건설에 따라 고극조위 상승과 같은 조석환경 변화가 심한 무안만에서 표층퇴적물의 분포 변화와 변화 원인을 규명하기 위하여 퇴적물 시료를 채취하고 조류관측을 실시하였다. 무안만의 표층퇴적물은 1998년에 비해 역과 사의 조립질퇴적물의 함량이 증가하고 실트의 함량이 감소하여 퇴적물의 평균입도는 6.2${\phi}$에서 5.8${\phi}$로 조립해지는 경향을 보였다. 조립질퇴적물의 함량 증가와 실트의 함량 감소는 만조선 주변을 중심으로 광범위하게 나타났으며, 특히 동암리와 구로리, 압해도 조간대에서 두드러지게 나타났다. 만조선 주변의 조립화 현상은 일차적으로 하구언 및 방조제 건설에 따른 고극조위 상승에 기인하는 것으로 해석된다. 한편, 서측 만입구 주변에서 세립질퇴적물의 함량이 증가하는 현상은 인공구조물(교각) 건설에 따른 조류속의 감소와 위상차에 의한 조류의 방향 변화 등 수류의 변형에 기인하는 것으로 판단된다.
Muan Bay has extensively undertaken artificial influences through a series of construction of dams and dykes nearby resulting in a substantial increase in highest high water level. To unravel sedimentary responses to the water level rise, we collected a number of surface sediment samples and hydrody...
Muan Bay has extensively undertaken artificial influences through a series of construction of dams and dykes nearby resulting in a substantial increase in highest high water level. To unravel sedimentary responses to the water level rise, we collected a number of surface sediment samples and hydrodynamic data from in-situ observations of tidal currents in Muan Bay in 1998 and 2007. Comparison of the data between 1998 and 2007 shows that the relative content of coarse fractions, sand and gravel, in the sediment samples has increased with a decreased mean size, on average, from 6.2 to 5.8${\phi}$ at the expense of silt contents. Such a coarsening trend, which is more evident around high water level, particularly on the tidal flats of Dongam-ri, Guro-ri and Aphae-do, is most likely attributable to rising water level. On the other hand, an increase of fine fractions locally in the western entrance of the bay can be explained with changes in characteristics of tidal currents imposed by construction of bridges therein, such as decreased velocities and varied direction and phase of the tidal currents.
Muan Bay has extensively undertaken artificial influences through a series of construction of dams and dykes nearby resulting in a substantial increase in highest high water level. To unravel sedimentary responses to the water level rise, we collected a number of surface sediment samples and hydrodynamic data from in-situ observations of tidal currents in Muan Bay in 1998 and 2007. Comparison of the data between 1998 and 2007 shows that the relative content of coarse fractions, sand and gravel, in the sediment samples has increased with a decreased mean size, on average, from 6.2 to 5.8${\phi}$ at the expense of silt contents. Such a coarsening trend, which is more evident around high water level, particularly on the tidal flats of Dongam-ri, Guro-ri and Aphae-do, is most likely attributable to rising water level. On the other hand, an increase of fine fractions locally in the western entrance of the bay can be explained with changes in characteristics of tidal currents imposed by construction of bridges therein, such as decreased velocities and varied direction and phase of the tidal currents.
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제안 방법
먼저, 전처리 과정을 통해 염분과 유기물, 탄산염을 제거한 다음, 습식체질을 통해 4ø 이상의 조립질 시료와 세립질 시료를 분리하였다.
무안만의 조류 특성을 파악하기 위하여 2007년 4월 대조기에서측 만입구(정점 W)와 남측 만입구 주변(정점 S)에서 각각 25시간 동안 조류관측을 실시하였다. 조류관측에는 RCM-7(Aanderaa, Norway)이 사용되었으며, 관측한 깊이는 해수면 하 5m이다.
먼저, 전처리 과정을 통해 염분과 유기물, 탄산염을 제거한 다음, 습식체질을 통해 4ø 이상의 조립질 시료와 세립질 시료를 분리하였다. 분리된 조립질 시료는 표준체를 이용한 체분석법에 의해서, 그리고 세립질 시료는 침전속도를 이용한 피펫 방법에 의해 무게를 구한 후, 조립질 시료와 세립질 시료의 무게를 합하여 각 구간에 대한 무게 백분율을 구하였다. 이때 입자의 응집현상을 방지하기 위해 확산제로는 칼곤(sodium hexameta-phosphate)을 사용하였다.
현장에서 채취된 주상시료는 양끝을 스치로폼으로 막은 후 방수테이프로 감아 공극수가 새어나오지 않도록 한 다음, 실험실로 옮겨 절단기를 사용하여 절개하였다. 절개한 주상시료는 10 cm 간격으로 퇴적물을 채취하여 입도분석을 실시하였고 입도분석 결과는 퇴적구조, 암색 등의 자료와 더불어 퇴적상 분석에 이용되었다.
2A). 표층퇴적물은 선상에서 채니기(Labond-type grab sampler)를 사용하여 채취하였고, 이들의 위치는 GPS(Garmin 100 SRVY II, USA)를 이용하여 측정하였다.
퇴적상: 무안만의 표층퇴적물은 역에서 점토에 이르기까지 다양한 입도의 퇴적물로 구성된다. 표층퇴적물을 Folk(1968)의 삼각 다이아그램에 도시한 결과 역(G, gravel), 니질역(mG, muddy gravel), 니사질역(msG, muddy sandy gravel), 사질역(sG, sandy gravel), 역질니(gM, gravelly mud), 역니질사(gmS, gravelly muddy sand), 약역질니((g)M, slightly gravelly mud), 약역니질사((g)mS, slightly gravelly muddy sand), 사질니(sM, sandy mud), 사질실트(sZ, sandy silt), 니(M, mud), 실트(Z, silt)의 12개 퇴적물 유형(sedimentary types)으로 구분되어 퇴적물의 조직 특성에 따라 니사질역(msG), 역니질사(gmS), 역사질니(gsM), 사질니(sM), 니(M)의 5개 퇴적상(facies)으로 조합하였다(Table 1).
주상시료는 직경 60 mm, 길이 1 m의 PVC 파이프를 이용하여 획득되었다. 현장에서 채취된 주상시료는 양끝을 스치로폼으로 막은 후 방수테이프로 감아 공극수가 새어나오지 않도록 한 다음, 실험실로 옮겨 절단기를 사용하여 절개하였다. 절개한 주상시료는 10 cm 간격으로 퇴적물을 채취하여 입도분석을 실시하였고 입도분석 결과는 퇴적구조, 암색 등의 자료와 더불어 퇴적상 분석에 이용되었다.
대상 데이터
무안만의 표층퇴적물 분포 특성을 파악하기 위하여 2007년 4월에 등간격으로 총 216개 정점을 설정한 후 표층퇴적물 시료를 채취하였다(Fig. 2A). 표층퇴적물은 선상에서 채니기(Labond-type grab sampler)를 사용하여 채취하였고, 이들의 위치는 GPS(Garmin 100 SRVY II, USA)를 이용하여 측정하였다.
분리된 조립질 시료는 표준체를 이용한 체분석법에 의해서, 그리고 세립질 시료는 침전속도를 이용한 피펫 방법에 의해 무게를 구한 후, 조립질 시료와 세립질 시료의 무게를 합하여 각 구간에 대한 무게 백분율을 구하였다. 이때 입자의 응집현상을 방지하기 위해 확산제로는 칼곤(sodium hexameta-phosphate)을 사용하였다. 측정된 모든 자료는 그래픽 방법에 의해 처리되었고, 평균입도, 분급, 왜도, 첨도 등의 통계적 입도상수는 Folk and Ward(1957)의 계산식에 의해 구하였다.
무안만의 조류 특성을 파악하기 위하여 2007년 4월 대조기에서측 만입구(정점 W)와 남측 만입구 주변(정점 S)에서 각각 25시간 동안 조류관측을 실시하였다. 조류관측에는 RCM-7(Aanderaa, Norway)이 사용되었으며, 관측한 깊이는 해수면 하 5m이다.
2B). 주상시료는 직경 60 mm, 길이 1 m의 PVC 파이프를 이용하여 획득되었다. 현장에서 채취된 주상시료는 양끝을 스치로폼으로 막은 후 방수테이프로 감아 공극수가 새어나오지 않도록 한 다음, 실험실로 옮겨 절단기를 사용하여 절개하였다.
이론/모형
또한 10ø보다 세립한 입도의 질량은 외삽법에 의한 균등 분배 방식을 이용하여 구분하였다.
이때 입자의 응집현상을 방지하기 위해 확산제로는 칼곤(sodium hexameta-phosphate)을 사용하였다. 측정된 모든 자료는 그래픽 방법에 의해 처리되었고, 평균입도, 분급, 왜도, 첨도 등의 통계적 입도상수는 Folk and Ward(1957)의 계산식에 의해 구하였다. 또한 10ø보다 세립한 입도의 질량은 외삽법에 의한 균등 분배 방식을 이용하여 구분하였다.
퇴적물의 입도분석은 Ingram(1971)의 표준입도분석 방법에 의거하였으며, 그 과정은 다음과 같다. 먼저, 전처리 과정을 통해 염분과 유기물, 탄산염을 제거한 다음, 습식체질을 통해 4ø 이상의 조립질 시료와 세립질 시료를 분리하였다.
성능/효과
1. 무안만의 표층퇴적물은 1998년에는 역과 사, 실트, 점토 함량이 각각 평균 3.9%, 12.3%, 58.5%, 25.3%였으나, 2007년에는 5.5%, 15.9%, 52.9%, 25.7%로 역과 사의 함량이 증가하고 실트의 함량이 감소하여 퇴적물의 평균입도는 6.2ø에서 5.8ø로 조립해지는 경향을 보였다.
2. 역과 사의 조립질퇴적물의 함량 증가와 실트의 함량 감소는 만조선 주변을 중심으로 광범위하게 나타났으며, 특히 동암리와 구로리, 압해도 조간대에서 두드러지게 나타났다. 반면, 점토의 함량은 만의 가장 안쪽 지역인 피서리 조간대에서 다소 증가하는 경향을 보였다.
3. 동암리 조간대를 포함한 만조선 주변 퇴적물의 조립화 현상은 일차적으로 하구언 및 방조제 건설에 따른 고극조위 상승과 같은 조석환경 변화에 따라 해안침식이 활발해지면서 침식된 조립질 퇴적물이 조간대 내로 공급되기 때문으로 생각되며, 피서리 조간대 퇴적물의 세립화 현상은 상대적으로 패쇄된 피서리 조간대의 지형적 특성에 기인한 것으로 판단된다.
4. 한편, 서측 만입구 효지도 주변에서 세립질퇴적물의 함량이 증가하는 현상은 인공구조물(교각) 건설에 따른 조류속의 감소와 위상차에 의한 조류의 방향 변화 등 수류의 변형에 기인하는 것으로 판단된다.
니사질역(msG) 퇴적상은 역, 니질역, 니사질역, 사질역 퇴적물의 조합으로 역과 사, 실트, 점토의 함량이 각각 평균 49.8%, 35.6%, 9.1%, 5.5%로 서측과 남측 만입구, 그리고 만 내 주조수로와 동암리 조간대의 일부지역에 제한된 분포를 보인다(Fig. 4). 역니질사(gmS) 퇴적상은 역니질사와 약역니질사 퇴적물의 조합으로 역과 사, 실트, 점토의 함량이 각각 평균 15.
매립과 부분적인 준설이 이루어진 남측 만입구 주변을 제외하면, 역과 사의 조립질퇴적물 함량은 동암리와 구로리, 압해도 조간대의 만조선 주변에서 증가하였고, 피서리와 효지도 남동측 조간대에서는 감소하였다(Figs. 5 & 8).
반면, 실트의 함량은 조립질퇴적물의 함량 분포와는 상반되게 동암리, 구로리, 압해도 조간대의 만조선 주변에서 감소하였고, 피서리, 효지도, 가란도 주변 조간대에서는 두드러지게 증가하는 경향을 보였다(Figs. 5 & 8).
4). 사질니(sM) 퇴적상은 사질니와 사질실트 퇴적물의 조합으로 사와 실트, 점토의 함량이 각각 평균 18.7%, 54.1%, 27.2%로 주조수로와 구로리 및 동암리 조간대의 일부지역에 매우 협소한 분포를 보인다(Fig. 4). 니(M) 퇴적상은 실트와 니 퇴적물의 조합으로 사와실트, 점토의 함량이 각각 평균 2.
4). 역니질사(gmS) 퇴적상은 역니질사와 약역니질사 퇴적물의 조합으로 역과 사, 실트, 점토의 함량이 각각 평균 15.7%, 60.9%, 15.7%, 7.7%로 동암리, 구로리, 왕산리 및 압해도 조간대의 일부지역에 제한된 분포를 보인다(Fig. 4). 역사질니(gsM) 퇴적상은 역질니, 약역질니 퇴적물의 조합으로 역과 사, 실트, 점토의 함량이 각각 평균 6.
4). 역사질니(gsM) 퇴적상은 역질니, 약역질니 퇴적물의 조합으로 역과 사, 실트, 점토의 함량이 각각 평균 6.2%, 23.6%, 50.0%, 20.2%로 서측과 남측 만입구, 그리고 주조수로와 조간대의 일부 지역에 비교적 넓은 분포를 보인다(Fig. 4). 사질니(sM) 퇴적상은 사질니와 사질실트 퇴적물의 조합으로 사와 실트, 점토의 함량이 각각 평균 18.
연구지역 표층퇴적물 중 가장 낮은 함량 분포를 보이는 역 퇴적물은 서측과 남측 만입구 주조수로의 일부 지역에서 50% 이상으로 최대값을 보이고, 동암리와 구로리, 압해도 조간대에서 20% 내외로 비교적 높은 함량 분포를 보인다(Fig. 5A). 평균 15.
점토의 함량은 무안만 전체 지역을 토대로 살펴볼 때 뚜렷한 변화가 없으나, 피서리 조간대에서는 증가하는 경향을 보인 반면, 동암리와 구로리 조간대에서는 국부적으로 감소하는 경향을 보였다(Figs. 5& 8).
3). 조류의 지속시간은 정점 W에서는 창조시 약 8시간, 낙조시 약 4시간 30분, 정점 S에서는 창조시 약 7시간 30분, 낙조시 약 5시간으로 창조 류의 지속시간이 매우 긴 비대칭 현상을 보였다(Fig. 3).
3). 조류의 최강유속은 정점 W에서는 창조시 40.3 cm/s, 낙조시 54.0 cm/s, 정점 S에서는 창조시 77.5 cm/s, 낙조시 109.8 cm/s로 낙조시 최강유속이 창조시 최강유속보다 강한 낙조우세현상을 나타냈다(Fig. 3). 조류의 지속시간은 정점 W에서는 창조시 약 8시간, 낙조시 약 4시간 30분, 정점 S에서는 창조시 약 7시간 30분, 낙조시 약 5시간으로 창조 류의 지속시간이 매우 긴 비대칭 현상을 보였다(Fig.
조직변수의 공간분포: 조사해역에 나타나는 역과 사, 실트, 점토성분(composition)의 범위는 각각 0~99.1%(평균 5.5%), 0.1~80.3%(평균 15.9%), 0~87.7%(평균 52.9%), 0~55.8%(평균 25.7%)로 실트가 가장 우세한 분포를 보인다.
퇴적물의 분급은 0.2~5.3ø 범위로 매우 양호한 분급(very well sorted)에서 매우 불량한 분급(extremely very poorly sorted)에 이르기 까지 다양하게 나타나나, 전반적으로 매우 불량한(평균 2.7ø) 분급을 보인다.
5A). 평균 15.9%의 함량 분포를 보이는 사 퇴적물은 역 퇴적물의 분포와 유사하게 서측과 남측 만입구 주조류로의 일부 지역과 동암리와 구로리, 압해도 조간대에서 30% 내외로 비교적 높은 함량 분포를 보인다(Fig. 5B). 평균 52.
5C). 평균 25.7%의 함량 분포를 보이는 점토 퇴적물은 대부분의 지역에서 20~30% 범위의 함량 분포를 보이나 가란도와 효지도 주변, 그리고 피서리 조간대에서는 30% 이상으로 상대적으로 높은 함량 분포를 보인다(Fig. 5D).
5B). 평균 52.9%로 연구지역 표층퇴적물 중 가장 높은 함량 분포를 보이는 실트 퇴적물은 대부분의 지역에서 60~80% 범위의 함량 분포를 보이나 역과 사 퇴적물의 분포와는 상반되게 서측 및 남측 만입구 주변과 동암리와 구로리, 압해도 조간대에서 50% 미만으로 상대적으로 낮은 함량분포를 보인다(Fig. 5C). 평균 25.
후속연구
또한, 서측 만입구에서 조류의 방향이 역전된 시기에는 남측 만입구에서도 미미하지만 일시적으로 조류속이 감소했다가 증가하는 현상에서도 찾아볼 수 있다. 그러나 이러한 해석은 조위관측 결과가 수반되지 않는 상태에서의 가설로, 수류의 변형을 보다 명확히 규명하기 위해서는 추후 심도 있는 수리역학적 조사가 이루어져야 한다고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
무안만의 표층퇴적물은 어떻게 구성되어 있는가?
퇴적상: 무안만의 표층퇴적물은 역에서 점토에 이르기까지 다양한 입도의 퇴적물로 구성된다. 표층퇴적물을 Folk(1968)의 삼각 다이아그램에 도시한 결과 역(G, gravel), 니질역(mG, muddy gravel), 니사질역(msG, muddy sandy gravel), 사질역(sG, sandy
목포 주변 해역에 영산강하구언이 언제 건설되었는가?
목포 주변 해역에서는 1981년에 영산강하구언이 건설되었고, 1991년과 1994년에는 영암방조제와 금호방조제가 건설되어(Fig. 1) 각각 35 km2, 130 km2, 60 km2의 감조수역이 감소되었으며, 이에 따라 조위 및 조석의 비대칭성에 큰 변화가 초래되었다(강, 1996).
무안만 만입구의 특징은 무엇인가?
1). 만입구는 만의 서측과 남측에 각각 폭 1 km 내외로 좁고 길게 발달되어 있고, 서측 만입구는 탄도만과 압해도-매
화도 수로를 따라, 그리고 남측 만입구는 외해와 연결되는 목포구와 연결된다. 수심은 서측 만입구에서 약 16 m, 남측 만입구에서 약 27 m로 깊고 동측과 북측으로 가면서 점진적으로 얕아지는 경향을 보인다.
참고문헌 (21)
강주환, 1996. 하구언 및 방조제 건설에 따른 목포해역의 환경변화. 대한토목학회 논문집, 16(II-6): 611？619
최병호, 1984. 영산강 하구의 방조제 건설에 따른 조위 변화. 대한토목학회 논문집, 4(2): 113？124
홍재상, 1998. 한국의 갯벌. 대원사, 서울. 143 pp
Byun, D.S., X.H. Wang and P.E. Holloway, 2004. Tidal characteristic adjustment due to dyke and seawall construction in the Mokpo coastal zone, Korea. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 59(2): 185？196
Ingram, R.L., 1971. Sieve analysis. In: Procedures in sedimentary petrology. ed. by R.E. Carver, Wiley-Interscience, New York, pp. 49？67
Kang, J.W., 1999. Changes in tidal characteristics as a result of the construction of sea-dike/sea-walls in the Mokpo coastal zone in Korea. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 48(4): 429？438
Lee, H.J., Y.S. Chu and Y.A. Park, 1999. Sedimentary processes of fine-grained material and the effect of seawall construction in the Daeho macrotidal flat-nearshore area, northern west coast of Korea. Marine Geology, 157(3-4): 171？184
Ryu, S.O., 2003. Seasonal variation of sedimentary processes in a semi-closed bay: Hampyong Bay, South Korea. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 56(3-4): 481？492
Ryu, S.O., H.J. Lee and J.H. Chang, 2004. Seasonal cycle of sedimentary process on mesotidal flats in the semienclosed Muan Bay, southern west coast of Korea: culminating summertime erosion. Continental Shelf Research, 24(1): 137？147
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