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문제 정의
- 본 논문에서는 동해안 너울성 고파의 발생 원인으로 작용하는 온대성 저기압의 발생 및 이동과 그에 따른 너울성 고파 내습과의 관계를 면밀히 분석하였으며, 너울성 고파의 발생역을 추정하고 파랑 특성을 다각도로 고찰하였다. 본 연구를 통해서 얻어진 주요 결과를 정리하면 다음과 같다.
- 본 연구에서는 비교적 높은 파고의 너울성 고파가 내습하였던 2005년 10월, 2006년 10월, 2008년 2월의 파랑 관측자료 및 기상자료를 분석하여 동해안 너울성 고파의 발생 및 전파특성을 고찰하였다. 우리나라 동해안 전 연안에 걸쳐서 6개 지점에서 관측된 파랑 자료를 분석하여 세 경우의 너울성 고파의 특성을 서로 비교하였다.
제안 방법
- 4.1.절에서 설명한 방법으로 2005년 10월, 2006년 10월, 2008년 2월에 동해안 너울성 고파가 발생하였을 때의 파의 진행거리 및 발생시각을 추정해 보기 위해서 Fig. 8에 보인 것처럼 너울성 고파가 가장 먼저 도달한 관측점(2005년 강릉, 2006년 및 2008년 속초)에서 f = 0.070, f = 0.078, f = 0.086 Hz에 해당하는 스펙트럼 성분파의 시계열을 함께 도시하여 보았다. Fig.
- 우리나라 동해안 전 연안에 걸쳐서 6개 지점에서 관측된 파랑 자료를 분석하여 세 경우의 너울성 고파의 특성을 서로 비교하였다. 또한, 각각의 경우에 대하여 너울성 고파 발생 당시의 기상학적 상황을 분석하여 온대성 저기압의 이동과 너울성 고파 발생 사이의 연관성을 검토함으로써, 동해안 너울성 고파의 발생 및 전파과정을 고찰하였다.
- 5초였다. 수집된 시계열 자료로부터 매 30분마다 2,048개의 자료를 이용하여 파 스펙트럼을 계산하였다. 파 스펙트럼의 계산 방법은 정 등(2007)에 제시되어 있으며, 주파수 간격은 ∆f ≈ 0.
- 본 연구에서는 비교적 높은 파고의 너울성 고파가 내습하였던 2005년 10월, 2006년 10월, 2008년 2월의 파랑 관측자료 및 기상자료를 분석하여 동해안 너울성 고파의 발생 및 전파특성을 고찰하였다. 우리나라 동해안 전 연안에 걸쳐서 6개 지점에서 관측된 파랑 자료를 분석하여 세 경우의 너울성 고파의 특성을 서로 비교하였다. 또한, 각각의 경우에 대하여 너울성 고파 발생 당시의 기상학적 상황을 분석하여 온대성 저기압의 이동과 너울성 고파 발생 사이의 연관성을 검토함으로써, 동해안 너울성 고파의 발생 및 전파과정을 고찰하였다.
- 4에는 관측 지점 중 가장 남쪽에 위치한 진하에서의 유의파고가 첨두값에 이르렀을 때의 각 관측점에서의 파 스펙트럼을 제시하였다. 위에서 설명한 바와 같이 동해안 남쪽에 위치한 관측점일수록 너울성 고파가 늦게 도달하는 경향이 공통적으로 관측되었기 때문에 진하에서의 유의파고가 첨두값에 이르렀던 시각에 각 관측점에서 관측된 파 스펙트럼을 서로 비교하였다. Fig.
대상 데이터
- 이 논문에서는 2005년 10월의 경우 강릉, 묵호, 왕돌초, 진하에서 관측된 파랑 자료를, 2006년 10월과 2008년 2월에는 속초, 묵호, 후포, 진하에서 관측된 파랑 자료를 분석에 이용하였다. 2005년 10월에는 속초와 후포에서의 관측 자료가 없기 때문에 속초와 가까운 강릉, 후포와 가까운 왕돌초에서의 파랑 자료를 이용하였다. 파 관측이 수행된 모든 지점의 위치를 Fig.
- 5에는 2005년 10월, 2006년 10월 및 2008년 2월에 동해안 너울성 고파가 발생하였을 당시 울릉도에서 풍속의 최대값이 나타났던 시각의 지상 일기도를 나타내었다. 본 논문에서 사용된 지상 일기도는 기상청(www.kma.go.kr)에서 제공하는 자료를 입수하여 분석에 사용하였다. Fig.
- 이 논문에서는 2005년 10월의 경우 강릉, 묵호, 왕돌초, 진하에서 관측된 파랑 자료를, 2006년 10월과 2008년 2월에는 속초, 묵호, 후포, 진하에서 관측된 파랑 자료를 분석에 이용하였다. 2005년 10월에는 속초와 후포에서의 관측 자료가 없기 때문에 속초와 가까운 강릉, 후포와 가까운 왕돌초에서의 파랑 자료를 이용하였다.
- 1에 나타내었다. 파 관측에는 수압식 파고계(모델명: WTG-256M)가 사용되었으며, 파고계가 설치된 곳의 수심은 Table 1에 나타낸 것처럼 모두 20 m 이내로 천해 조건에 해당한다. 파고계의 자료수집 시간 간격은 0.
데이터처리
- 3에는 같은 기간 동안의 유의파 주기(Ts)의 시계열을 나타내었다. 유의파 주기는 제로크로싱 방법에 의한 상위 1/3파의 평균주기로 계산하였다. 너울성 고파가 발생하였던 세 경우에 모두 파도가 해안가에 도달하기 전에는 유의파 주기가 5~6 s 정도였으나, 도달 직후 급격하게 12~14 s에 이르렀음을 알 수 있다.
이론/모형
- 이러한 점을 고려하여 이 논문에서는 최근 우리나라 동해안에 겨울철에 내습한 주기가 길고(Ts ≥ 9 s) 파고가 높은(Hs ≥ 3 m) 파도를 너울성 고파(large-height swell-like wave)라는 용어를 사용하여 지칭하였다.
성능/효과
- 온대성 저기압은 태풍(열대성저기압)과는 달리 저기압 중심위치가 주변 기압배치에 따라서 갑자기 크게 변동하는 특성이 나타나기 때문에 중심위치의 이동경로가 명확하게 정의되지 않는 경우도 있다. 그러나 이 논문에서 고찰하는 너울성 고파 발생시에는 일기도 자료로부터 저기압 중심위치의 이동경로를 비교적 뚜렷하게 확인할 수 있었다.
- 너울성 고파가 발생하였던 세 경우에 모두 파도가 해안가에 도달하기 전에는 유의파 주기가 5~6 s 정도였으나, 도달 직후 급격하게 12~14 s에 이르렀음을 알 수 있다. 유의파 주기가 급격하게 증가하는 시각은 2005년 10월과 2008년 2월에 발생한 너울성 고파의 경우 대체로 Fig. 2에 보인 유의파고의 증가 시각과 일치하지만, 2006년 10월 너울성 고파의 경우에는 속초와 묵호에서는 잘 일치하는 반면, 후포와 진하에서는 유의파 주기의 증가 시각이 더 빠름을 확인할 수 있다. 특히, 진하의 경우에는 유의파 주기가 증가하기 시작한 후 약 6시간이 경과해서야 유의파고가 증가하였다.
- 086 Hz로 하여 동일한 계산을 수행하면 D≈1053 km, t0=22일 오후 4시로 계산된다. 이 두 가지 계산 결과로부터 2008년 2월 23일 오후에서 24일 오전에 걸쳐 우리나라 동해안에 도달한 파랑은 속초로부터 약 965 km (878 km와 1053 km의 평균값) 떨어진 동해상에서 22일 오후 4시경부터 발달하기 시작하여 전파해 온 것으로 추정할 수 있다. 한편, 파향에 대한 정보는 수압식 파고계의 파랑 관측자료로부터 주어지지는 않지만, 기상자료 분석결과로부터 이 당시 동해 먼바다에서의 풍향은 북동(NE), 또는 북북동(NNE)계열이었음을 알 수 있다(정 등, 2008).
- 반면에, 2006년 10월의 경우에는 저기압 중심기압의 변화 양상이 위 두 경우와는 다르게 나타났다. 즉, 서해상에 위치했던 저기압이 우리나라를 통과하여 동해안에 도달하기까지는 중심기압의 변화가 없었으며, 동해에 진출한 이후에는 중심기압이 7 hPa정도 하강한 후 다시 복귀되는 양상을 보였다. 이처럼 2006년 10월에는 저기압 이동경로 및 중심기압의 변화 양상이 다른 두 경우와는 차별화되지만, 중심기압의 급격한 하강이 발생한 시점에 저기압의 중심이 우리나라 동해안 지역에 위치하여 속초, 동해 등을 중심으로 강풍이 불고 이에 따른 너울성 고파가 발생한 것으로 추정된다.
후속연구
- 이처럼 2006년 10월에는 저기압 이동경로 및 중심기압의 변화 양상이 다른 두 경우와는 차별화되지만, 중심기압의 급격한 하강이 발생한 시점에 저기압의 중심이 우리나라 동해안 지역에 위치하여 속초, 동해 등을 중심으로 강풍이 불고 이에 따른 너울성 고파가 발생한 것으로 추정된다. 다만, Fig. 6(b)에서 설명한 것처럼 이 당시 너울성 고파가 도달하기 시작하였을 때 저기압 중심이 우리나라 서해안 지방에 위치하였으며, 또한 저기압이 동해로 진출한 이후에도 기압 강하가 비교적 짧은 시간동안 7 hPa 정도 밖에 발생하지 않았음에도 불구하고 해상에서 강한 기압경사가 형성되면서 유의파고 9 m에 이르는 기록적인 너울성 고파가 내습한 과정에 대해서는 보다 심도 있는 고찰이 필요하다.
- (1984)에 제시되어 있는 방법은 식 (1)을 주파수 f에 관하여 차분하여 얻어진 것이므로 식 (2)에서 주파수 f1과 f2를 지나치게 큰 차이가 나는 값을 이용하여 계산하게 되면 관측자료 내에 파랑 발생 과정이 전혀 다른 파랑장이 혼재되어 있을 경우에는 계산 결과에 오류가 포함될 수 있기 때문이다. 따라서 이 방법으로 너울의 발생역 및 이동거리 등을 추산할 경우에는 가능한 파랑 스펙트럼의 첨두 주파수를 중심으로 인접한 주파수 대역의 자료를 이용하는 것이 바람직하다고 판단된다.
- 이를 위해서는 동해 북부 먼 해상에서의 실시간 관측 자료를 확보하는 것이 가장 좋지만, 이 방안을 추진하는 것이 어려운 경우에는 현업에서 사용되고 있는 파랑 추산모형을 활용하여 동해안 너울성 고파를 예보할 수 있는 기술을 개발하는 것도 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 보인다. 또한, 필요에 따라서는 일본, 러시아 등 주변 국가와 연계하여 연구 및 대응체계를 구축함으써 더 효과적인 연구 결과를 얻을 수도 있을 것으로 기대된다.
- 이러한 점을 고려하여 이 논문에서는 최근 우리나라 동해안에 겨울철에 내습한 주기가 길고(Ts ≥ 9 s) 파고가 높은(Hs ≥ 3 m) 파도를 너울성 고파(large-height swell-like wave)라는 용어를 사용하여 지칭하였다. 이러한 기준은 본 논문에서 너울성 고파를 정량적으로 정의하기 위해서 통상적인 너울과 풍파의 특성을 고려하여 임의로 결정한 것이며, 보다 많은 연구자들의 합의를 통해서 보다 명확히 정의될 필요성이 있다고 판단된다. 한편, 일반적으로 해양의 파랑은 너울과 풍파가 혼재되어 있지만, 대부분의 경우 이러한 너울성 고파처럼 주기가 길고 파고가 높지는 않으므로 이러한 파랑은 너울성 고파의 범주에 해당하지 않는다고 보아야 할 것이다.
- 향후에도 동해안 너울성 고파에 관해서 지속적인 관심을 가지고 연구를 수행해 갈 필요성이 있으며, 특별히 인명 및 재산 피해를 줄이기 위해서는 너울성 고파 발생을 사전에 예측할 수 있는 예보 시스템을 확립하는 일이 시급히 요청된다. 이를 위해서는 동해 북부 먼 해상에서의 실시간 관측 자료를 확보하는 것이 가장 좋지만, 이 방안을 추진하는 것이 어려운 경우에는 현업에서 사용되고 있는 파랑 추산모형을 활용하여 동해안 너울성 고파를 예보할 수 있는 기술을 개발하는 것도 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 보인다. 또한, 필요에 따라서는 일본, 러시아 등 주변 국가와 연계하여 연구 및 대응체계를 구축함으써 더 효과적인 연구 결과를 얻을 수도 있을 것으로 기대된다.
- 향후에도 동해안 너울성 고파에 관해서 지속적인 관심을 가지고 연구를 수행해 갈 필요성이 있으며, 특별히 인명 및 재산 피해를 줄이기 위해서는 너울성 고파 발생을 사전에 예측할 수 있는 예보 시스템을 확립하는 일이 시급히 요청된다. 이를 위해서는 동해 북부 먼 해상에서의 실시간 관측 자료를 확보하는 것이 가장 좋지만, 이 방안을 추진하는 것이 어려운 경우에는 현업에서 사용되고 있는 파랑 추산모형을 활용하여 동해안 너울성 고파를 예보할 수 있는 기술을 개발하는 것도 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 보인다.
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