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문제 정의
- 또한 해사채취는 사질 퇴적체의 급격한 파괴현상을 발생시키고 지형의 수리 역학적 평형상태를 변형시켜 지형 발달 및 유지에 영향을 미치게 될 것이다. 따라서 본 논문은 다중빔음향측심기를 이용해 획득한 연구지역의 3차원 수심자료와 해저면 영상 그리고 퇴적물 특성을 통해서 경기만 내에 발달된 지형의 형태적 특징 및 발달, 유지 제어요인을 알아보고 해사채취에 의한 지형의 변화를 파악하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 4 Φ 이하의 조립질 퇴적물은 0.5 Φ 간격으로 건식체질(dry sieving)하여 무게백분율을 구하고, 4 Φ 이상의 세립질 퇴적물은 전체를 대표 하는 2g을 취해 300 ml의 0.1% 확산제 용액을 넣고 초음파 자기진동기로 균일하게 분산시킨 후 자동입도분석기(Sedigraph 5100D)로 분석하였다.
- 각 단면에서 정의된 dune의 형태학적 특징을 나타내는 형태변수인 파장(wavelength), 파고(height), 정부(crest)의 수심, 남서(SW) 방향의 골과 정부 사이의 길이(L1) 및 경사각(α), 북동(NE) 방향의 골과 정부 사이의 길이(L2) 및 경사각(β)를 측정하였다.
- 다중빔음향측심기로 획득된 3차원 해저지형자료에서 dune를 정의하기 위해서 북동-남서방향으로 발달되어 있는 사퇴와 평행하게 5개의 단면을 설정하였다(Fig. 3). 각단면에서 정의된 dune은 1987년 SEPM Bedforms and Bedding Structures Research Symposium에서 흐름의 직각방향인 큰 규모의 지형(large-scale flow-transverse bedform)의 명칭을 단순화하고 분류한 Ashley(1990)에 따라서 소형(small; 0.
- 각 단면에서 정의된 dune의 형태학적 특징을 나타내는 형태변수인 파장(wavelength), 파고(height), 정부(crest)의 수심, 남서(SW) 방향의 골과 정부 사이의 길이(L1) 및 경사각(α), 북동(NE) 방향의 골과 정부 사이의 길이(L2) 및 경사각(β)를 측정하였다. 또한 파장과 파고의 비(L/H)를 통해서 Vertical Form Index(VFI, Wienberg and Hebbeln 2005)를 정의하였고 반대로 파고와 파장의 비(H/L)를 통해서 dune의 steepness를 구하였다. 그리고 dune의 비대칭 지수(Asymmetry Index)인 경사비(slope ratio)는 남서방향의 경사각(α)와 북동 방향의 경사각(β)의 비(α/β)를 통해서 정의하였다.
- 연구지역에서 측정된 dune의 형태변수들의 상관관계를 알아보았다. 연구지역에서 측정된 모든 dune의 파장과 파고의 power 관계식은 Hmean = 0.
- 연구지역의 3차원지형자료, 해저면 영상 그리고 퇴적물 특징을 통해 연구지역의 발달되어 있는 dune의 형태 변수와 인위적 작용인 해사채취로 인한 지형학적 변화를 알아보았다. 연구지역의 사퇴는 북서방향의 급경사를 보이는 비대칭성 사퇴를 보이며 사퇴 남동측면에 발달되어있는 대형과 초대형 dune은 창조류 방향의 비대칭성을 보이는 반면, 북서측면은 해사채취를 통해서 지형이 많이 파괴되었지만 낙조류방향인 남서방향의 비대칭이 우세하게 나타나고 있다.
- 입도분석은 퇴적물에 과산화수소수(H2O2)와 염산(HCl)을 넣어 유기물과 탄산염을 제거 후 습식체질(wet sieving)에 의해 4 Φ 이하의 조립질 퇴적물과 그 이상의 세립질퇴적물로 각각 구분하였다.
- 조사시조사선의 속도는 4~5 노트(knot)를 유지하도록 했고 측선간 조사면적은 10% 이상 겹치도록 하였다. 조위에 따른 수심오차는 덕적도와 대산 조석 예보치의 중간값을 이용하여 보정하였다. 수중음파속도 및 선박의 방향과 움직임에 대한 보정은 수중음속측정기(Reson사, SVP-15)와 자이로와 모션센서인 Octan(IXSEA)을 이용하였다.
- 해사채취가 직접적으로 미치는 지형적 영향을 알아보기 위해서 중앙에 위치한 사퇴의 북서측면과 남동측면 그리고 정부의 발달한 dune의 파장과 파고의 상관관계를 나타내었다(Fig. 9). 정부에서는 Flemming (1988)의 관계식과 유사하지만 dune의 파장이 커질수록 상대적으로 낮은 파고를 보이는 반면, 남동측면은 반대 양상을 보이고 있다.
대상 데이터
- 2006년 1월, 2007년 9월 그리고 2008년 8월에 조사된 사퇴 및 그 위에 발달된 대형, 초대형 dune의 지형적 특징 및 dune의 형태 변수의 결과를 나타내었다(Table 2).
- Location map of study area (diagonal crossed area). Study area is located between Seongap Island and Jangan Sandbank. The red star is the location of the estimated tidal current (ME 1999)
- 조위에 따른 수심오차는 덕적도와 대산 조석 예보치의 중간값을 이용하여 보정하였다. 수중음파속도 및 선박의 방향과 움직임에 대한 보정은 수중음속측정기(Reson사, SVP-15)와 자이로와 모션센서인 Octan(IXSEA)을 이용하였다. 모든 주변 장비들로부터 들어오는 정보들은 획득 프로그램인 Triton ISIS을 이용해서 XTF 파일형식으로 저장하였고 Caris Hips를 이용해서 자료 처리하였으며 지형자료 결과는 Fledermaus 프로그램을 이용해서 나타내었다.
- 연구지역은 경기 남부 중앙, 선갑도와 장안사퇴 중간에 위치하며 연구지역과 장안사퇴 사이에는 넓은 골(trough) 이 존재하고 있다(Fig. 1). 경기만 남부해역은 파랑, 조류 그리고 하천 퇴적물 유입, 이 세 가지 요인이 상호 작용하는 경기만의 북쪽 해역과는 다르게 강으로부터의 퇴적물 유입이 상당히 미미한 퇴적학적 특징을 보이며 파랑의 영향 또한 미약하여 대표적인 조석우세 퇴적환경을 보이고 있다(김 등 1977, 1978; 해양수산부 2005, 2006, 2007; 국립해양조사원 2008; Park and Yoo 1997).
- 연구지역의 표층퇴적물 분포 및 특성을 알아보기 위해서 2006년 1월과 2월에 걸쳐 총 22개의 퇴적물이 채취되었으며 시료는 실험실로 운반되어 입도분석이 실시되었다. 입도분석은 퇴적물에 과산화수소수(H2O2)와 염산(HCl)을 넣어 유기물과 탄산염을 제거 후 습식체질(wet sieving)에 의해 4 Φ 이하의 조립질 퇴적물과 그 이상의 세립질퇴적물로 각각 구분하였다.
- 조사시에 이용된 다중빔음향측심기는 SeaBat 8124(Reson사, 미국)로서 200 kHz의 주파수를 가지고 있으며 along-track과 across-track 폭은 각각 1.5º을 나타내고 빔갯수는 81개로서 총 120º의 각도를 가진다.
- 2006). 해저면 상황을 파악하기 위해서 사이드 스캔 소나(Side Scan Sonar; GeoAcoustics사 SSS-159D)을 이용해서 2006년 1월에 조사가 이뤄졌다.
데이터처리
- 수중음파속도 및 선박의 방향과 움직임에 대한 보정은 수중음속측정기(Reson사, SVP-15)와 자이로와 모션센서인 Octan(IXSEA)을 이용하였다. 모든 주변 장비들로부터 들어오는 정보들은 획득 프로그램인 Triton ISIS을 이용해서 XTF 파일형식으로 저장하였고 Caris Hips를 이용해서 자료 처리하였으며 지형자료 결과는 Fledermaus 프로그램을 이용해서 나타내었다. 수심 조사에 대한 정밀도는 일반적으로 IHO(International Hydrographic Organization)에서 제시한 수리측량조사 기준에 따라 평가하는데 최신의 고해상도 다중빔음향측심기을 이용한 수심조사는 쉽게 IHO S44 Special Order standards(IHO 1998)에 만족하지만(Wells and Monahan 2002; Heaps 2004) 조사시 시스템 설치 위치와 해양날씨 등에 의해서 차이가 발생될 수 있기 때문에 최대한 오차가 발생하지 않도록 하였다(Ernstsen et al.
이론/모형
- 1% 확산제 용액을 넣고 초음파 자기진동기로 균일하게 분산시킨 후 자동입도분석기(Sedigraph 5100D)로 분석하였다. 퇴적상(Sediment type) 분류는 Folk(1968) 방법을 따랐으며, 그 외 평균입도(Mz), 분급도(Sorting; Standard Deviation), 왜도(Skewness) 및 첨도(Kurtosis)는 통계 처리하여 각각의 값을 구하였다.
성능/효과
- 03)를 보이고 있어 파랑작용을 거의 받지 않는 조석우세환경임을 의미한다. 따라서 연구지역 dune의 크기는 파랑작용에 영향을 받지 않고 주로 강한 조류와 충분한 퇴적물 유용도에 의해서 제어되며 수심과 입도는 다른 요인과 연관되어 간접적으로 영향을 미칠 것으로 보이며 인위작용인 해사채취에 영향을 받고 있다.
- 또한 VFI은 상대적으로 낮은 파고와 짧은 파장에서 상대적으로 높은 값을 나타내고 있으며 경사비는 모든 파고와 파장에서 북동방향의 비대칭(<1)이 우세하게 나타나지만 파고가 1~3 m, 파장 150 m 이하에서 상대적으로 남서방향의 비대칭이 높게 나타나고 있다.
- 2009). 또한 dune의 크기가 커질수록 파장과 파고, 각각의 더 빠른 성장 사이의 평형을 유지하기 위한 제한요인이 퇴적물 공급임을 나타내고 있는데 즉, 정의된 두 직선에서 평균 H/L 관계식이 최대 H/L 관계식보다 더 낮은 경사도를 나타내는 것은 dune의 파장이 더 커질수록 더 높은 파고를 가진 완벽한 형태를 완성하기 위해 필요한 퇴적물이 공급되지 못할 확률이 커짐을 의미한다. 따라서 식에 의해서 예측되는 파고보다 더 낮은 파고를 가진다는 것은 실질적으로 불완전하고 퇴적물 양이 부족한 dune이 형성됨을 나타낸다(Flemming 2000a).
- 연구지역 조석의 형태수는 0.2로서 반일주조가 우세함을 나타내고 대조 평균고조와 평균저조는 각각 1,008.6 cm 와 92.0 cm을 보이고 소조의 평균고조와 평균저조는 880.2 cm와 348.8 cm을 보이고 있다. 조류는 표층에서 5.
- 연구지역의 3차원지형자료, 해저면 영상 그리고 퇴적물 특징을 통해 연구지역의 발달되어 있는 dune의 형태 변수와 인위적 작용인 해사채취로 인한 지형학적 변화를 알아보았다. 연구지역의 사퇴는 북서방향의 급경사를 보이는 비대칭성 사퇴를 보이며 사퇴 남동측면에 발달되어있는 대형과 초대형 dune은 창조류 방향의 비대칭성을 보이는 반면, 북서측면은 해사채취를 통해서 지형이 많이 파괴되었지만 낙조류방향인 남서방향의 비대칭이 우세하게 나타나고 있다. 사퇴 위에 발달되어 있는 dune의 파고와 파장의 power 관계식은 Hmean = 0.
- 또한 VFI은 상대적으로 낮은 파고와 짧은 파장에서 상대적으로 높은 값을 나타내고 있으며 경사비는 모든 파고와 파장에서 북동방향의 비대칭(<1)이 우세하게 나타나지만 파고가 1~3 m, 파장 150 m 이하에서 상대적으로 남서방향의 비대칭이 높게 나타나고 있다. 즉, 파장이 짧고 파고가 낮은 지형이 상대적으로 높은 VFI와 남서방향의 비대칭 형태를 우세하게 보이고 있음을 나타내고 있다(Fig. 7). 이런 형태의 지형은 주로 사퇴의 북서측면에서 나타나는데 이는 많은 모래채취를 통해서 형성된 웅덩이들에 의해 파괴된 지형들이 파장이 짧아지고 파고가 낮아져서 나타난 결과로 보인다.
- 총 76개의 dune이 정의되었으며 파장과 파고의 범위는 28.8~333.2 m와 0.5~9.1 m로서 평균 128.4 m와 3.6 m을 나타내고 있어 2006년 1월과 같이 대형과 초대형 dune이 분포하고 있다. 남서방향의 길이와 경사각은 12.
후속연구
- 그러나 대부분의 국내 연구는 해사 채취가 생물학적 환경에 미치는 영향 연구에 치우쳐 있으며 지질 또는 지형학적 관점의 연구는 거의 전무한 실정이다. 또한 해사채취는 사질 퇴적체의 급격한 파괴현상을 발생시키고 지형의 수리 역학적 평형상태를 변형시켜 지형 발달 및 유지에 영향을 미치게 될 것이다. 따라서 본 논문은 다중빔음향측심기를 이용해 획득한 연구지역의 3차원 수심자료와 해저면 영상 그리고 퇴적물 특성을 통해서 경기만 내에 발달된 지형의 형태적 특징 및 발달, 유지 제어요인을 알아보고 해사채취에 의한 지형의 변화를 파악하는데 그 목적이 있다.
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