[논문]고해상도 탄성파 자료를 이용한 부산 수영만의 퇴적층서 연구

서영교; 이광수; 김대철; 이희일

doi:10.7846/jkosmee.2011.14.2.081

고해상도 탄성파 자료를 이용한 부산 수영만의 퇴적층서 연구
Study of Sedimentary Deposits using High Resolution Seismic data in Suyeong Bay, Busan 원문보기

한국해양환경공학회지 = Journal of the Korean society for marine environmental engineering, v.14 no.2, 2011년, pp.81 - 92

서영교 (지마텍(주)) , 이광수 (부경대학교 에너지자원공학과) , 김대철 (부경대학교 에너지자원공학과) , 이희일 (한국해양연구원)

초록
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부산 수영만의 퇴적환경을 파악하기 위해 고해상도 탄성파 자료(chirp and sparker system)를 활용한 해석을 실시하였다. 연구해역의 퇴적단위는 음향기반을 피복하는 세 개의 퇴적단위(SU1a, SU1b, SU2)로 구성되며 각각의 퇴적단위는 침식 부정합면에 의해 구분된다. 최하부의 SU1a는 음향학적으로 평행하고 연속적인 내부 반사면의 특징을 가지며, 상부의 SU1b는 불규칙한 내부 반사면을 보인다. 최상부 퇴적단위인 SU2는 탄성파 단면상에서 투명 음향상 특징을 가진다. 음향기반 상부경계면은 침식 부정합면의 특징을 보이며 동쪽으로 향하면서 깊어지는데, 이는 인접한 수영강의 영향에 의한 것으로 생각된다. 이 침식면 상부에 퇴적된 SU1a와 SU1b는 저지대를 충진하는 형태로 분포한다. SU2는 연구해역 전반에 걸쳐 광역적으로 나타난다. 본 연구에 활용된 고해상도 탄성파 자료는 수영만의 퇴적환경 및 역사에 대한 중요한 정보를 제공하였으며, 그 결과 해수면 변동, 염하구 환경 및 인접 하천에서의 육상기원 퇴적물 유입 등이 연구해역의 주요 퇴적기작에 해당하는 것으로 해석된다.

Abstract ▼ AI-Helper

High resolution seismic profiles (chirp and sparker system) were analyzed for the interpretation of nearshore sedimentary environments of Suyeong Bay, Busan. The sedimentary sequence is classified into three seismic units (SU1a, SU1b, and SU2), overlying acoustic basement, and each units can be defined as erosional and disconformable strata. The lowermost SU1a is characterized by the acoustically parallel and prolonged inner reflections, compared with the upper SU1b displays irregular internal reflectors. The uppermost unit, SU2, is acoustically transparent. The acoustic basement is incised with channels, probably due to the active erosion during the early period of transgression. The acoustic basement deepens eastward in the study area, suggesting primary association with the Suyeong River. The upper SU1a and SU1b units constitute lowland-fill strata. SU2 is widely distributed over the study area. High resolution seismic profiles of Suyeong Bay provide significant information crucial to the interpretation of sedimentary environmental history, which is closely related to the sea level change, estuarine environment and influx of terrestrial sediments from the adjacent rivers.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 지역의 과거 퇴적환경 유추는 퇴적물의 이동 및 퇴적의 변화과정과 그로 인한 현 지형의 생성 과정을 파악 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 한반도 남동 해역에 속하는 부산 수영만 연안 지역에 대한 고해상도 탄성파 탐사 결과를 제시하고, 이를 통해 저해수면기 이후의 현생 퇴적 층서를 해석함으로써, 과거 이 지역의 퇴적환경을 유추하고 해수면 상승과 함께 나타난 지형적 변화를 설명하고자 한다.

제안 방법

Chirp acoustic profiler와 함께 사용된 sparker 장비는 탐사 당시 약 200 J/shot의 에너지를 250 ms의 간격으로 발생시켜 반사된 신호를 12개의 수신자가 탑재된 수중 스트리머(hydro-streamer)를 통해 수신하였다. 조사 선박의 선위 측정 자료는 교정위치측위기(differential global positioning system; DGPS)를 통해 획득하였다.
수영강과 인접한 수영만 일대 해역에서의 고해상도 탄성파 탐사를 실시하여 획득한 고해상도 탄성파 반사 자료를 통해 음향기반 상부에 세 개의 퇴적단위(SU1a, SU1b, SU2)를 분류하였다. 각각의 퇴적단위는 탄성파 단면도에서 나타나는 부정합면에 의해 경계가 구분되며, 대체로 연구해역의 중앙부에서 두껍게 나타난다.
현장 조사에서 취득된 탄성파 자료는 SU(seismic unix) 프로그램을 이용하여 주파수 대역 필터(band-pass filter)와 자동이득보정(automatic gain control)을 적용하여 탄성파 단면도로 구현하였다. 이 자료들을 Mitchum et al.

대상 데이터

Chirp acoustic profiler II (Benthos, USA)와 sparker system (EG&G, UK)의 탐사 장비를 사용하여 자료를 획득하였으며, 사용 음원의 주파수 대역은 각각 2-7kHz, 30-2,000Hz이다.
High resolution seismic profiles (chirp and sparker) and interpretation of Line-06. The sedimentary sequence includes three units (SU1a, SU1b, and SU2). The track line is indicated in Fig.
4. 결과 및 고찰

고해상도 탄성파 탐사 자료의 해석에 의하면 연구해역의 천부 퇴적층은 음향기반(acoustic basement) 상부로 최대 약 20 m 두께를 보이는 세 개의 퇴적단위(하부로부터 SU1a, SU1b, SU2)로 구성된다(Figs. 2, 3, 4, and 5). 연구해역의 중앙부에서 모든 퇴적단위들이 비교적 두껍게 퇴적되어 있으며, 남서부로 갈수록 점차 두께가 얇아지거나 소멸되는 형태를 보인다.
수영만 일대 해저 퇴적층의 층서 및 음향적 특성을 파악하기 위해 약 30 line-km에 달하는 고해상도 탄성파 탐사자료를 획득하였다(Fig. 1c). Chirp acoustic profiler II (Benthos, USA)와 sparker system (EG&G, UK)의 탐사 장비를 사용하여 자료를 획득하였으며, 사용 음원의 주파수 대역은 각각 2-7kHz, 30-2,000Hz이다.
연구지역인 수영만은 한반도 남동부 끝에 위치하며 외해로 가면서 남해와 동해를 연결하는 대한해협으로 연결되어 있으며(Fig. 1a), 부산광역시 수영구와 남구, 해운대구의 해안을 따라 약 20km²의 면적으로 구성된다. 해저지형은 수심 최대 약 14 m로서 만의 중앙부에서는 경사가 완만하며, 동부의 동백섬 부근 지역은 대체로 경사가 가파른 편이다(Fig.
Chirp acoustic profiler와 함께 사용된 sparker 장비는 탐사 당시 약 200 J/shot의 에너지를 250 ms의 간격으로 발생시켜 반사된 신호를 12개의 수신자가 탑재된 수중 스트리머(hydro-streamer)를 통해 수신하였다. 조사 선박의 선위 측정 자료는 교정위치측위기(differential global positioning system; DGPS)를 통해 획득하였다.

이론/모형

이 자료들을 Mitchum et al.[1977]에 의해 제시된 기준에 따라 취득된 반사파의 연속성, 진폭, 빈도수 및 외부형태 그리고 기존 수심 자료를 포함한 해저지형학적 특징 등을 이용하여 천부 퇴적단위 구분 및 분포 등에 대한 해석을 실시하였다.

성능/효과

각 퇴적단위의 두께 및 분포를 나타낸 등층후도에서 퇴적단위 SU1 계열 퇴적단위는 수영강 입구와 연구해역의 북동쪽에서는 최대 10 m 까지 두껍게 발달했지만, 연구해역의 중앙부에서 그 두께가 급격히 줄어들어 남서쪽에서는 평균 2 m 이하의 얇은 두께로 기저 경계면를 덮고 있는 것을 확인 할 수 있다(Fig. 7a). 탄성파 단면도와 퇴적 등층후도 상에 나타나는 SU1의 퇴적특성은 SU1 퇴적 계열이 수영강 입구에서부터 연구해역의 북동쪽 해안 경계를 따라 외해로 이어지는 수영강의 과거 고수로를 충진하면서 형성되었음을 시사한다.
탄성파 단면도와 퇴적 등층후도 상에 나타나는 SU1의 퇴적특성은 SU1 퇴적 계열이 수영강 입구에서부터 연구해역의 북동쪽 해안 경계를 따라 외해로 이어지는 수영강의 과거 고수로를 충진하면서 형성되었음을 시사한다. 또한 탄성파단면도 상에서 SU1a와 SU1b는 서로 상반된 내부 반사면 특성을 보이는데, 상대적으로 복잡한 내부 반사면을 가지는 SU1b가 연속적인 내부 반사면을 보이는 SU1a에 비해 보다 고에너지 환경에서 형성되었음을 알 수 있다.

후속연구

연구해역에서 나타나는 세 개의 퇴적단위는 해침 퇴적계열과 고해수면 퇴적계열로 구분이 가능하지만, 각 퇴적단위의 정확한 기원과 생성 환경에 대해 설명하기 위해서는 해수면의 상승 추이 및 인접 하천의 퇴적물 유입량에 대한 누적 모니터링 결과, 퇴적물 시추자료 등의 심도 있는 추가적인 연구가 수반되어야 할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	탄성파를 이용한 탐사법은 어떤것을 해석하는데 큰 기여를 하나요?	육안으로 확인할 수 없는 해저 지형 및 지질을 연구하기 위해 시도되는 해저지층탐사에는 연구 목적에 따라 서로 다른 기능을 갖는 장비가 사용되고 있다. 그 중 탄성파를 이용한 탐사법은 고해상도 탄성파 단면에 영상화된 자료를 바탕으로 퇴적과 침식과정을 해석하는데 큰 기여를 하고 있다(Damuth[1975, 1980]; Damuth and Hayes[1977]; Bahang and Oh[1993]; Yoo and Park[2000]; Chough et al.[2002]; 이 등[2009]).
	탄성파를 이용한 탐사법은 무엇이며 어떤 장점을 가지고 있나요?	[2002]; 이 등[2009]). 이는 해수 중에서 음파를 방출하여 해저층으로부터 반사되는 음파의 형태 및 왕복시간 등을 분석하는 방법으로서 해저 지질구조에 대해 정확한 자료를 획득할 수 있는 장점을 가지고 있다.
	과거 퇴적환경 유추는 어떤 것을 파악할 수 있는가?	수영만 일대는 대표적인 연안개발 지역으로서, 매립만, 부두, 친수 공간, 교각건설 등 많은 인공구조물들이 위치하고 있다. 이 지역의 과거 퇴적환경 유추는 퇴적물의 이동 및 퇴적의 변화과정과 그로 인한 현 지형의 생성 과정을 파악할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 한반도 남동 해역에 속하는 부산 수영만 연안 지역에 대한 고해상도 탄성파 탐사 결과를 제시하고, 이를 통해 저해수면기 이후의 현생 퇴적 층서를 해석함으로써, 과거 이 지역의 퇴적환경을 유추하고 해수면 상승과 함께 나타난 지형적 변화를 설명하고자 한다.

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