[논문]황해 경기만 남부해역에 발달된 층면구조의 형태적 특징과 제어 요인

금병철; 신동혁; 정섬규; 이용국; 오재경

doi:10.5467/jkess.2010.31.6.608

황해 경기만 남부해역에 발달된 층면구조의 형태적 특징과 제어 요인
Morphological Characteristics and Control Factors of Bedforms in Southern Gyeonggi Bay, Yellow Sea 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.31 no.6, 2010년, pp.608 - 624

금병철 (한국해양연구원) , 신동혁 (한국해양연구원) , 정섬규 (한국해양연구원) , 이용국 (한국해양연구원) , 오재경 (인하대학교 해양과학과)

초록
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황해 경기만 남부 지역에 분포하는 층면구조의 형태특징을 조사하기 위하여, 다중빔음향측심기를 이용한 지형조사가 2년(2006과 2007)에 걸쳐 수행되었다. 경기만 남부의 층면구조는 다양한 퇴적상 위에 연속적인 스펙트럼의 크기와 다양한 형태의 수중사구(A-F type)가 발달하고 있다. 경기만 남부 지역에 발달된 수중사구의 파장과 파고의 관계식은 $H_{mean}=0.0393L^{0.8984}$ (r=0.66)로 나타나고 있다. Flemming(1988)의 파장-파고 관계식과 연구지역의 관계식의 비교를 통해서 조석우세환경인 연구지역에 분포하는 수중사구는 현재 수리적, 퇴적학적 환경에 평형된 상태로 활발하게 발달되어 있고 강한 조류와 풍부한 퇴적물 유용도에 의해서 발달, 유지되고 있음을 보이고 있다. 또한 인위적인 작용인 해사채취는 층면구조를 파장이 짧고 낮은 파고의 불규칙형태로 바꾸며 퇴적물 유용도를 감소시켜 수중사구 발달에 영향을 미치고 있는 것으로 판단된다. 다른 제어요인인 수심과 입도는 경기만 남부지역의 수중사구의 발달과 유지에 크게 기여하지 못한 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Morphological surveys of southern Gyeonggi Bay in the Yellow Sea were conducted for2 years (2006 and 2007) by using multibeam echosounder for investigating the morphological features of bedforms. The subaqueous dunes are shown in various shapes (A~F type) and continuous spectrum of heights and lengths of transverse-to-current dunes on the wide range of sedimentary types. The height-length power-law correlation of dunes is $H_{mean}=0.0393L^{0.8984}$ (r=0.66). The comparison between Flemming (1988)'s correlation and height-length correlation of this study indicates that the subaqueous dunes in the study area are equilibrated in the present hydrological and sedimentary environment. The major controlling factors to thedevelopment and maintenance of subaqueous dunes are both strong tidal currents and the abundant availability of sand. Marine sand mining, artificial impact, changes from the original shape to an irregular shape of the subaqueous dunes with a shorter wavelength and lower height, which has influence on the development and maintenance of bedform because it causes a decrease of the availability of sediment. Water depth and sedimentary characteristics, and othercontrolling factors seem to play limited roles in the development and maintenance of subaqueous dunes.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

다중빔음향측심기를 이용해서 경기만 남부지역에 발달된 수중사구의 형태 변수의 특징 및 분포를 알아보고 수중사구 발달 및 유지에 영향을 미치는 주요 제어요인을 규명하고자 하였다. 경기만 남부지역은 자갈부터 펄까지 다양한 퇴적상 위에 다양한 크기와 형태의 자연적으로 발생된 수중사구(A-E type) 와 인위적 작용인 해사채취에 의해 형성된 수많은 웅덩이들이(F type) 나타나고 있다.
따라서 본 논문은 다중빔음향측심기를 이용해 얻어진 경기만 남부지역의 3차원 수심자료와 입도자료에 근거하여 조석우세환경인 경기만 남부 해역에 발달된 층면구조의 형태적 특징 및 층면구조의 발달·제어 요인을 파악하고자 한다.

가설 설정

2. Definition of the geometry of dune.

제안 방법

각 단면에서 정의된 수중사구의 지형학적 특징을 나타내는 파장(length), 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)을 측정하였다.
경기만 남부지역은 다양한 퇴적상과 층면구조를 보이고 있으며 획득된 표층퇴적물(n=307; 정점 주위에 뚜렷한 지형이 없으면 제외)의 조직변수인 입도, 분급도와 주변 지형의 파장, 파고의 상관관계를 알아보았다. 입도는 0.
다른 환경과 지역 또는 수조실험을 통해 얻어진 흐름의 직각방향으로 발달된 층면구조(수중사구 또는 모래파)의 파장, 파고 그리고 수심 사이의 단순화된 관계식들과 경기만 남부에서 얻어진 관계식과 비교하였다(Fig. 6과 Table 2). 관계식들은 지역적으로 나타나는 층면구조의 형태변수에 따라서 다양한 결과들이 나타나고 있다.
각 단면에서 정의된 수중사구의 지형학적 특징을 나타내는 파장(length), 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)을 측정하였다. 또한 파장과 파고의 비(L/ H)를 통해서 수직형태지수(Vertical Form Index: VFI, Wienberg and Hebbeln, 2005)를 정의하였고 반대로 파고와 파장의 비(H/L)를 통해서 수중사구의 첨도 (steepness)를 구하였다. 지형의 비대칭 지수(Asymmetry Index)는 남서방향의 경사각과 북동 방향의 경사각의 비(α/β)를 통해서 정의하였다(Fig.
반면 Seabat 8101은 240 kHz의 주파수를 가지며 주사각은 150°로서 총 101개의 빔을 가지고 있다. 조사시 선속을 4-5 노트 (knot)로 유지하도록 했고 측선간 조사면적을 10%이상 겹치도록 하였다. 또한 조석에 따른 수심오차를 보정하기 위하여 덕적도와 대산 조석의 중간값을 이용하였다.
연구지역 내 표층퇴적물 분포 및 특성을 파악하기 위해서 2006년 1, 2월에 11개 광구에서 102개 표층 퇴적물을 획득하였으며 2007년 1월에는 19개 광구에서 274개 표층퇴적물 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 실험실에 입도분석을 실시하였다. 퇴적상(Sediment type) 분류는 Folk(1968) 방법을 따랐으며, 그 외 평균입도(Mz), 분급도(Sorting; Standard Deviation)는 통계 처리하여 각각의 값을 구하였다.

대상 데이터

Location map of study area and 376 stations of surface sediments. Study area is located between Seongab Island and Jangan Sandbank. Blue and red boxes indicate 2006's and 2007's survey area, respectively.
고해상도 3차원 층면구조자료를 얻기 위해서 2006년 1, 2월(11개 광구)과 2007년 1월(19개 광구)에 각각 SeaBat 8124와 SeaBat 8101 다중빔음향측심기(Reson사, 미국)를 이용해서 조사를 하였다. SeaBat 8124는 200 kHz의 주파수를 가지고 있으며 alongtrack과 across-track 폭이 각각 1.
또한 조석에 따른 수심오차를 보정하기 위하여 덕적도와 대산 조석의 중간값을 이용하였다. 수중음파속도 및 선박의 방향과 움직임에 대한 보정은 수중음속측정기(Reson사의 SVP-15)와 자이로와 모션센서인 Octan(IXSEA)을 이용하였다. 모든 주변 장비들로부터 들어오는 정보들은 획득 프로그램인 Triton ISIS(2006년 조사)와 PDS2000(2007년 조사)을 이용해서 저장하였고 후처리 프로그램인 Caris Hips를 이용해서 자료처리하였다.
연구지역 내 표층퇴적물 분포 및 특성을 파악하기 위해서 2006년 1, 2월에 11개 광구에서 102개 표층 퇴적물을 획득하였으며 2007년 1월에는 19개 광구에서 274개 표층퇴적물 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 실험실에 입도분석을 실시하였다.
연구지역에서 북서-남동 방향으로 발달되어 있는 층면구조들의 형태학적 변수를 측정하기위해 북동-남서방향으로 30'' 간격의 단면을 설정하였고 총 638개의 대형과 초대형 수중사구를 측정하였다.
연구지역은 몬순계절풍에 영향을 받는데 여름에는 남풍 또는 남서풍이 우세하고 겨울철에는 북풍 또는 북서풍이 우세하다. 북풍은 평균 8-9 m/s의 바람이 지속되며 여름에는 지속적이지 않은 약한 남풍이 분다.
연구지역은 해사골재광구 선갑지적과 이곡지적의 30개 광구(2006년 11개광구, 2007년 19개 광구)로서 경기만 남부지역에 위치하고 서부지역은 서수도와 이어져 있다. 또한 연구지역의 서부와 북부지역은 울도, 백아도, 선갑도 등의 섬들이 위치하고 동쪽으로 장안사퇴가 발달되어 있다(Fig.

데이터처리

조사시 선속을 4-5 노트 (knot)로 유지하도록 했고 측선간 조사면적을 10%이상 겹치도록 하였다. 또한 조석에 따른 수심오차를 보정하기 위하여 덕적도와 대산 조석의 중간값을 이용하였다. 수중음파속도 및 선박의 방향과 움직임에 대한 보정은 수중음속측정기(Reson사의 SVP-15)와 자이로와 모션센서인 Octan(IXSEA)을 이용하였다.
수중음파속도 및 선박의 방향과 움직임에 대한 보정은 수중음속측정기(Reson사의 SVP-15)와 자이로와 모션센서인 Octan(IXSEA)을 이용하였다. 모든 주변 장비들로부터 들어오는 정보들은 획득 프로그램인 Triton ISIS(2006년 조사)와 PDS2000(2007년 조사)을 이용해서 저장하였고 후처리 프로그램인 Caris Hips를 이용해서 자료처리하였다. 최종적인 지형자료 결과는 surfer 또는 Fledermaus 프로그램을 이용해서 나타내었다.
모든 주변 장비들로부터 들어오는 정보들은 획득 프로그램인 Triton ISIS(2006년 조사)와 PDS2000(2007년 조사)을 이용해서 저장하였고 후처리 프로그램인 Caris Hips를 이용해서 자료처리하였다. 최종적인 지형자료 결과는 surfer 또는 Fledermaus 프로그램을 이용해서 나타내었다. 수심조사에 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) 조사 시 시스템 설치 위치와 해양날씨 등에 의해서 차이가 발생될 수 있기 때문에 최대한 오차가 발생하지 않도록 하였다(Ernstsen et al.

이론/모형

채취된 시료는 실험실에 입도분석을 실시하였다. 퇴적상(Sediment type) 분류는 Folk(1968) 방법을 따랐으며, 그 외 평균입도(Mz), 분급도(Sorting; Standard Deviation)는 통계 처리하여 각각의 값을 구하였다.

후속연구

, 2010). 그러나 이 연구들은 단빔음향측심기 또는 천부탄성파 자료를 통한 2차적인 연구로 제한되었으며, 실질적인 층면구조를 파악하기 위한 기술적 한계를 가지고 있다. 그러나 최근 십여년 동안 고정밀 위치정보 시스템과 함께 고정밀 다중빔음향측심기술이 해저지형 연구에 많이 적용되었다(Knappen and Hulscher, 2002; Wienberg et al.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	조석우세환경인 경기만의 특징은 무엇인가?	조석우세환경인 경기만은 해수면 상승에 따른 수심 변화와 조류의 세기변화가 해저면에 미치는 영향에 따라서 형성된 사퇴 또는 천퇴가 발달되어 있다. 그리고 그 위에 현재 수리적 조건과 평형되어 형성된 수중사구와 거대연흔(megaripple)이 조류의 직각 방향으로 다양한 크기와 형태로 나타나고 있으며 이에 대한 선행연구가 이뤄졌다(최 등, 1992; 방 등, 1994a, 1994b; 국립해양조사원, 2006; Jung et al.
	층면구조의 종류, 형태 그리고 이들의 발달과 소멸에 관한 연구가 진행되어 온 이유는 무엇인가?	해저에 발달된 층면구조(bedform)의 크기와 형태는 일반적으로 흐름 그리고 퇴적물 이동과 강한 연관성을 보여주고 있어 흐름과 퇴적물에 따라 발생되는 층면구조의 종류, 형태 그리고 이들의 발달과 소멸에 관한 연구가 진행되어 왔다(Yalin, 1977; Dalrymple et al., 1978; Engelund and Fredsøe, 1982; Amos and King, 1984; Van Rijn, 1984; Ashley, 1990; Dyer and Huntley, 1999; Besio et al.
	조석우세환경인 경기만 남부지역의 층면구조의 특징은 무엇인가?	Flemming(1988)의 관계식과 연구지역의 관계식의 비교를 통해 조석우세환경인 경기만 남부지역에 존재하는 수중사구의 발달과 유지는 강한 조류와 풍부한 퇴적물 유용도에 의해서 제어됨을 나타내고 있다. 또한 층면구조는 현재 수리적, 퇴적학적 환경에 평형된 상태로 활발하게 발달되어 있지만 인위적인 작용인 해사채취활동에 의해서 원래의 형태가 파괴되어 파장이 짧고 낮은 파고의 불규칙형태로 바뀌면서 영향을 미치고 있다. 반면 다른 제어 요인인 수심과 입도는 경기만 남부 지역의 수중사구 발달과 유지에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 보인다. 논문을 위해 많은 도움을 주신 이희일 박사님, 박요섭 박사님, 권수재 선생님, 장남도 선생님, 장석 선생님, 이철구 대학원생 그리고 (주)UST21 사장님 및 직원 여러분께 깊은 감사를 드립니다. 또한 바쁘신 중에도 세심한 심사와 교정을 해주신 양우헌 교수님과 다른 심사 위원님께 진심으로 감사드립니다.

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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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