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문제 정의
- 본 연구에서는 앞서 언급한 카메라 영상 관측 방법을 활용하여 2005년 9월부터 2009년 9월까지 6차례에 걸쳐서 새만금 1호 방조제 앞 대항리 갯벌을 관측한 영상 자료를 분석함으로서 그 지형 변화에 대한 경향을 분석하고 또한 문제점을 살펴본다.
제안 방법
- 조석이 크지 않은 동해안과 같은 경우 5분간 평균한 영상을 사용하기도 하지만 서해안에서는 큰 조석차로 인하여 수륙 경계선이 빠르게 이 동하고 또한 영상의 평균 과정에서 시간이 소요되므로 1분 간 노출 영상을 사용하는 것이 바람직하다. 관측 시기는 가능한 한 갯벌이 최대한 공기 중에 노출되는 대조시기를 선택하여 주로 밀물 시기 동안 관측을 수행하였다. 썰물 시기에 관측할 경우 갯벌에 존재하는 물들이 수륙 경계선과의 구별을 어렵게 하므로 상대적으로 그 구분이 용이한 밀물 시기를 활용하였다.
- 그러나 대부분의 해 안에서는 이러한 고지점을 확보하기가 어려워 주변에 건물 이 있는 경우 그 옥상에 설치하거나 혹은 따로 타워를 설치하여 운용하기도 한다. 대항리 갯벌 영상 관측의 경우 주변에 이러한 고지대의 확보가 어렵고 대조시에는 그 폭이 1 km가 넘는 경우도 있으므로 Fig. 1에서 보는 바와 같이 방조제 위에 두 대의 카메라를 설치하여 10분 간격으로 촬영하면서 관측 하였으며 또한 1호 방조제 끝단 북쪽 공 터의 타워에 설치한 자동 무인 영상 관측 시스템의 자료도 일부 활용하였다. 이 시스템은 2007년도 초에 설치되어 약 1년 동안 운영되었으며 디지털 카메라에 렌즈 필터를 끼운 후 1분 노출 영상을 사용하였다.
- 카메라에 대한 상대 수심이 아닌 절대 수심을 구하기 위하여 1호 방조제 위에 설치한 국립 해양 조사원 의수로측량점(국립해양조사원, 2004)을사용하였다(Table 2). 또한 지상 기준점 관측 시 마다 갯벌위에 굴양식을 위하여 일직선으로 박아 놓은 말뚝들을 따라서 기선 관측을 수행 하였다. Fig.
- 그러나 갯벌의 경우 그 특성상 이동이 어려울 뿐만 아니라 육상과 달리 간조시에만 관측이 이루어지기 때문에 시간적으로도 제약을 받게 되므로 직접적인 현장 관측으로는 분석에 필요한 충분한 정량적인 자료의 획득에 어려움이 있다. 본 연구에서는 조석변화에 따른 수륙 경계선의 이동을 이용하여 카메라 영상을 이용한 간접적인 조간대 갯벌 지형 관측을 수행하였으며 비록 빈도 높은 관측이 이루어지지 않아서 시간적인 변화에 대하여 정확한 분석을 할 수 없지만 4년간의 1호 방조제 외측 대항리 갯벌에 대한 평균 침퇴적 연간 변화율을 계산할 수 있었다(Table 3). 그 결과 연간 약 0.
- 2는 대항리 조간대 갯벌을 촬영한 영상을 기하 보정을 한 후 그 위에 Table 1에 나타난 각각의 조사 시기에 관측된 지상 기준점을 표시한 것이다. 새만금 방조제를 중심으로 볼 때 이에 평행한 방향을 해안선 수직방향(Cross shore), 방조제를 가로지르는 방향을 해안선 방향(Along shore)로 정하였으며 Total Station 이 위치한 지점을 원점으로 하였다. 카메라에 대한 상대 수심이 아닌 절대 수심을 구하기 위하여 1호 방조제 위에 설치한 국립 해양 조사원 의수로측량점(국립해양조사원, 2004)을사용하였다(Table 2).
- 지형 분포에 대한 전체적인 경향을 살펴보면 기선을 중심으로 양쪽으로 수심이 깊게 나타나는 데 이는 대항리 포구 서쪽 방파제의 영향으로 그 전면에서 더 많은 퇴적 현상이 발생하여 나타난 것으로 보이며 밀/ 썰물시 포구의 입구에서의 조류 출입에 의한 영향도 있을 것으로 사료된다. 영상 관측으로 계산된 수심의 정확도를 알아보기 위하여 매 회 양식장 말뚝 기선을 따라서 직접 관측한 값들과 비교를 하였다. Fig.
대상 데이터
- 그러나 2005년부터 2009년까지의 장기 관측 자료를 통하여 대항리 갯벌의 약 4년간의 지형 변화에 대한 분석은 가능할 것으로 보인다. 본 연구에서 사용한 카메라는 Olympus 사에 제작한 카메디아 C-5060WZ 및 C-8080WZ 로서 각각 510만과 800만개의 화소를 갖는다. 지상 기준점 지상 좌표 측정을 위해서는 Sokkia 사에서 제작한 Total station SET 500 을 사용하였다.
- 1에서 보는 바와 같이 방조제 위에 두 대의 카메라를 설치하여 10분 간격으로 촬영하면서 관측 하였으며 또한 1호 방조제 끝단 북쪽 공 터의 타워에 설치한 자동 무인 영상 관측 시스템의 자료도 일부 활용하였다. 이 시스템은 2007년도 초에 설치되어 약 1년 동안 운영되었으며 디지털 카메라에 렌즈 필터를 끼운 후 1분 노출 영상을 사용하였다. 조석이 크지 않은 동해안과 같은 경우 5분간 평균한 영상을 사용하기도 하지만 서해안에서는 큰 조석차로 인하여 수륙 경계선이 빠르게 이 동하고 또한 영상의 평균 과정에서 시간이 소요되므로 1분 간 노출 영상을 사용하는 것이 바람직하다.
- 본 연구에서 사용한 카메라는 Olympus 사에 제작한 카메디아 C-5060WZ 및 C-8080WZ 로서 각각 510만과 800만개의 화소를 갖는다. 지상 기준점 지상 좌표 측정을 위해서는 Sokkia 사에서 제작한 Total station SET 500 을 사용하였다.
- 새만금 방조제를 중심으로 볼 때 이에 평행한 방향을 해안선 수직방향(Cross shore), 방조제를 가로지르는 방향을 해안선 방향(Along shore)로 정하였으며 Total Station 이 위치한 지점을 원점으로 하였다. 카메라에 대한 상대 수심이 아닌 절대 수심을 구하기 위하여 1호 방조제 위에 설치한 국립 해양 조사원 의수로측량점(국립해양조사원, 2004)을사용하였다(Table 2). 또한 지상 기준점 관측 시 마다 갯벌위에 굴양식을 위하여 일직선으로 박아 놓은 말뚝들을 따라서 기선 관측을 수행 하였다.
성능/효과
- 본 연구에서는 조석변화에 따른 수륙 경계선의 이동을 이용하여 카메라 영상을 이용한 간접적인 조간대 갯벌 지형 관측을 수행하였으며 비록 빈도 높은 관측이 이루어지지 않아서 시간적인 변화에 대하여 정확한 분석을 할 수 없지만 4년간의 1호 방조제 외측 대항리 갯벌에 대한 평균 침퇴적 연간 변화율을 계산할 수 있었다(Table 3). 그 결과 연간 약 0.127 m의 비율로 퇴적이 우세하게 발생한 것으로 나타났으며 특히 방조제 외측 인근에서 퇴적 현상이 뚜렷하게 발생하였음을 확인할 수 있었다. 실제로 본 연구에서 기선으로 선택하였던 굴양식장 말뚝들의 경우 2005년도와는 달리 2009년도에는 상당부분이 갯벌로 인하여 묻힌 것을 보더라 도 상당한 퇴적이 일어났음을 알 수 있었으며 2005년만 하 더라도 만조시에 제한되어 사용되었던 대항리 어항이 2009 년 관측시에는 대량의 퇴적으로 인하여 그 기능을 상실하 고 방조제의 가력도 방향으로 새로운 어항을 건설하여 운영하고 있었다.
- 이러한 지형에서 본 연구의 관측에서와 같이 10분 간 격으로 촬영이 이루어지는 경우 두 수륙 경계선 사이의 지 형은 내삽으로 결정되므로 그 사이에 심한 굴곡이 현장 관 측되었을 때 영상 관측에서 계산된 값과 오차를 보일 수 있다. 말뚝 기선을 따라 관측된 6회의 현장 관측 값과 영상 관측 값과의 상관 관계를 살펴보면 Fig. 5와 같이 모든 수 심에서 대체로 일치하는 것으로 나타났으며 RMS 오차는 0.057로 계산되었다.
- 전체적으로 영상 관측한 지역에 대하여 단위 면적당 연간 평균 침퇴적 변화율을 계산하면 Table 3과 같다. 즉 관측 기간 동안 해마다 그 양이 변화지만 4년 동안의 자료를 평균하여 볼 때 약 0.127 m의 퇴적율을 보이는 것을 알 수 있다.
후속연구
- 또한 일부 기간에는 관측시 발생하는 예기치 않은 문제로 인하여 조간대 일부에서만 관측이 이루어지기도 하였다. 그러나 2005년부터 2009년까지의 장기 관측 자료를 통하여 대항리 갯벌의 약 4년간의 지형 변화에 대한 분석은 가능할 것으로 보인다. 본 연구에서 사용한 카메라는 Olympus 사에 제작한 카메디아 C-5060WZ 및 C-8080WZ 로서 각각 510만과 800만개의 화소를 갖는다.
- 본 연구에서 관측한 결과 예상한 바와 같이 구조물 주변의 침퇴적 변화가 시공간적으로 다양하게 일어났음을 확인 할 수 있었으며 이는 새만금 방조제의 끝단 에 위치한 1호 방조제와 대항리 어항의 구조물 그리고 해안선 등에 전파된 파랑과 조류의 많은 변화에 의하여 발생 한 것으로 보이며 이의 해석을 위해서는 보다 넓은 해역에 대한 지형 관측뿐만 아니라 파랑 및 조류 등과 같은 역학 적인 원인에 대하여 동시에 관측이 이루어져야 하며 또한 수치 모델에 의한 연구가 함께 수행되어야 할 것으로 보인다. 그리고 현재의 결과만으로 향후 갯벌 성장에 대한 정량적인 수치를 제공하는 것은 본 연구에서 나타난 연도별 시공간적인 다양한 변화와 본 연구의 제한된 관측 지역을 고려할 때 어려울 것으로 보인다. 매일 그 조석 진폭 변화 에 따라 공기 중에 노출되는 조간대 갯벌의 크기가 변화하 것을 감안할 때 목측에 의한 오류를 줄이고 보다 정확한 정량적인 자료를 토대로 향후 갯벌의 지형적인 변화에 대한 값을 계산하기 위해서는 보다 넓은 해역에 대하여 보다 높은 빈도를 가지고 카메라 영상 관측이 이루어 져야 할 것이다.
- 신 등(2009)은 끝물막이 공사 이후 각 갯벌의 지형 및 퇴적물 입자 크기가 전과 비교하여 큰 변화가 보임을 관측하였으며 특히 본 연구의 대상 해역인 대항 갯벌과 비안도 갯벌은 조사기간 동안 41 cm 이상의 침식되었다고 보고 하였다. 끝물막이 공사 전 강한 흐름이 존재하였던 4호 방조제 앞의 흐름이 갑자기 중단되면 서 1호 방조제 지역의 흐름과 퇴적물 이동의 양상에도 큰 변화가 있었음을 의미하며 이에 대한 정확한 해석을 위해서는 수치 모델 등을 이용한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다. 2008년에는 영상 관측이 이루어지지 못했으며 2007년 10월과 2009년 9월 사이(Fig.
- 6(d))를 살펴보면 전반적으로 퇴적 현상이 우세하게 발생하였으며 특히 방조제 외측 인근에서는 1 m 정도의 퇴적이 발생한 곳도 관측되고 있고 방조제에서 멀어질 수록 퇴적양이 줄어드는 것을 볼 수 있다. 또한 cross shore 방향으로 퇴적양 변화가 강약을 보이는 것으로 나타나는데 이 원인에 대해서는 아직 많은 연구가 필요하다. 전체적으로 영상 관측한 지역에 대하여 단위 면적당 연간 평균 침퇴적 변화율을 계산하면 Table 3과 같다.
- 따라서 정확한 조간대 지형 산출을 위해서는 지상 기준점 관측 시 여러 고도에 대한 관측이 동시에 이루어져야 한다. 또한 이 방법의 대안으로 연속 적인 수위 변화를 관측할 수 있는 수압계를 간조 정선 바깥쪽에 설치하여 시간적으로 동기화된 카메라와 함께 활용하면 보다 정밀한 관측이 가능할 것으로 보인다. 관측 방법은 김과 박(2006)에 자세한 수식과 원리가 도식과 함께 설명되어 있다.
- 그리고 현재의 결과만으로 향후 갯벌 성장에 대한 정량적인 수치를 제공하는 것은 본 연구에서 나타난 연도별 시공간적인 다양한 변화와 본 연구의 제한된 관측 지역을 고려할 때 어려울 것으로 보인다. 매일 그 조석 진폭 변화 에 따라 공기 중에 노출되는 조간대 갯벌의 크기가 변화하 것을 감안할 때 목측에 의한 오류를 줄이고 보다 정확한 정량적인 자료를 토대로 향후 갯벌의 지형적인 변화에 대한 값을 계산하기 위해서는 보다 넓은 해역에 대하여 보다 높은 빈도를 가지고 카메라 영상 관측이 이루어 져야 할 것이다.
- 실제로 본 연구에서 기선으로 선택하였던 굴양식장 말뚝들의 경우 2005년도와는 달리 2009년도에는 상당부분이 갯벌로 인하여 묻힌 것을 보더라 도 상당한 퇴적이 일어났음을 알 수 있었으며 2005년만 하 더라도 만조시에 제한되어 사용되었던 대항리 어항이 2009 년 관측시에는 대량의 퇴적으로 인하여 그 기능을 상실하 고 방조제의 가력도 방향으로 새로운 어항을 건설하여 운영하고 있었다. 본 연구에서 관측한 결과 예상한 바와 같이 구조물 주변의 침퇴적 변화가 시공간적으로 다양하게 일어났음을 확인 할 수 있었으며 이는 새만금 방조제의 끝단 에 위치한 1호 방조제와 대항리 어항의 구조물 그리고 해안선 등에 전파된 파랑과 조류의 많은 변화에 의하여 발생 한 것으로 보이며 이의 해석을 위해서는 보다 넓은 해역에 대한 지형 관측뿐만 아니라 파랑 및 조류 등과 같은 역학 적인 원인에 대하여 동시에 관측이 이루어져야 하며 또한 수치 모델에 의한 연구가 함께 수행되어야 할 것으로 보인다. 그리고 현재의 결과만으로 향후 갯벌 성장에 대한 정량적인 수치를 제공하는 것은 본 연구에서 나타난 연도별 시공간적인 다양한 변화와 본 연구의 제한된 관측 지역을 고려할 때 어려울 것으로 보인다.
- 그러나 원거리의 경우 원영 상의 화소수가 적으므로 이들을 새로운 지상좌표계로 변환할 경우 정확한 관측이 어렵다. 본 연구에서는 매 관측시 마다 고정된 카메라 관측 지점을 사용하지 않고 간조 정선의 범위와 광량 등에 따라 카메라 위치의 변동이 이루어졌으므로 영상으로 촬영된 지역을 실제 지상 좌표계로 변환 하였을 경우 정확하게 동일한 해역에 대한 지속적인 지형 정보를 얻을 수는 없었다. 2006년 6월 관측의 경우에는 장 비 문제로 인하여 해안 근처의 지역에 대해서만 영상 관측이 이루어지기도 하였다.
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