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마산만 재해방지시설을 이용한 해수교환 방안에 관한 연구
A Study on the Water Exchange Plan with Disaster Prevention Facilities in Masan Bay 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.37 no.6, 2013년, pp.637 - 645  

김권수 ((주)세일종합기술공사) ,  유하상 ((주)세일종합기술공사) ,  김강민 ((주)세일종합기술공사)

초록
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마산만은 반폐쇄성 해역으로, 느린 유속과 육상오염물질의 하천부하 등으로 인해 심각한 수질문제를 가지고 있으며, 동시에 폭풍해일에 취약한 입지적 특성을 나타내고 있다. 이 중 폭풍해일 저감대책으로 제시된 재해방지시설을 운용함과 동시에 이를 마산만 내측 수질개선에 활용하는 방안을 모색하였다. 즉, 재해방지시설을 가동하여 마산만 내측과 외측의 수위조건이 다를 때 발생하는 수두차를 이용하여 만 내 외의 해수를 교환하였다. 재해방지시설의 위치를 기존 만 입구부, 마창대교 인근, 그리고 돝섬 인근으로 가정하였으며, 선박운항 횟수와 연간조위를 분석하여 통항빈도가 가장 낮은 새벽시간(01~05) 및 수두차가 가장 큰 대조기에 운용된다고 가정하였다. 또한, 재해방지시설과 함께 약 10km 길이의 유출 입 관로를 통한 내 외해수의 해수교환 촉진을 위한 추가 실험안을 구성하였다. 수치모의 결과, 현재상태의 경우 마산만 전체 해수교환율은 38.62%을 나타냈으며, 모든 실험안에서 마산만 내 모든 구역에서 꾸준한 증가 추세를 보이고 있다. 이에 반해, 마산만 입구부와 비교한 마산만 내측의 해수교환율은 매우 낮게 나타나 반폐쇄성 내만해역의 특성을 잘 재현하는 것으로 판단된다. 재해방지시설과 관로를 이용한 실험안을 분석한 결과, 현재상태와 비교하여 재해방지시설을 운용한 경우 해수교환율이 높고, 그 운용빈도가 많아질수록 더 많은 순환이 이루어지는 것으로 나타났다. 또한, 재해방지시설에 의해 발생된 수두차를 이용하여 관로를 통해 해수를 유입 혹은 유출한 경우 마산만 가장 내측의 수질이 개선되는 것으로 나타났다. 재해방지시설의 위치는 마창대교 남측과 비교하여 마산만 입구와 돝섬에 위치한 경우 해수교환 효과가 더 좋게 나타났다. 한편 마산만 전체영역에 대한 해수교환율은 만 입구에 재해방지시설이 위치한 경우가 돝섬에 위치한 경우보다 높지만, 마산만 내측을 포함한 해수교환율은 반대로 돝섬에 위치한 경우가 더 높게 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Masan bay with a semi-enclosed waters has serious water quality problems due to the low flow and river pollution load from land, and shows the vulnerable locational characteristics to storm surge. We are seeking the way of both operating disaster prevention facilities and water quality improvement m...

주제어

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문제 정의

  • 수치실험을 위하여 해수유동과 염료확산에 의한 해수교환율을 동시에 고려할 수 있는 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모델의 동수역학 모듈과 Dye 모듈을 활용하였고, 재해방지시설은 선박운항시간을 고려하여 새벽시간에 가동되도록 하였다. 그리고 마산만 구역별 해수교환율을 비교ㆍ검토하여 최적의 해수교환 방안을 마련하고자 하였다.
  • 또한, 마산만 내측과 외측에 해수 유출·입관로(feeder pipe)를 설치한 후 재해방지시설에 의해 발생된 수두차를 이용하여 관로를 통해 외해수를 만내로 이동·유입시키고 내해수를 외해로 이동·유출시켜 마산만의 수질을 개선하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 전술한 재해방지시설을 이용하여 태풍 등에 의한 폭풍해일고 저감 용도와는 별도로 마산만 내측의 수질을 개선하는 방안을 모색하였다. 재해방지시설을 가동하여 만 내측과 외측의 수위 조건이 다를 때 발생하는 수두차를 이용하여 마산만 내·외의 해수를 교환하였다.
  • 본 연구에서는 전술한 재해방지시설을 폭풍해일고 저감대책으로 운용함과 동시에 마산만 내측 수질개선에 활용하는 방안을 모색하였다. 재해방지시설 위치를 기존 만 입구부, 마창대교 인근, 그리고 돝섬 인근으로 가정하였다.
  • 수치모의 실험결과로부터 재해방지시설과 관로를 이용한 해수교환 방안과 함께 마산만 내측의 수질 개선 가능성을 검토하였다. 장기적인 해수 순환과정과 수두차를 이용한 해수교환 결과를 통해 반폐쇄성 해역의 수질관리방안 검토차원에서 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

가설 설정

  • 관로는 유입과 유출 모두 직경 3m의 원관, Manning 조도계수 n은 0.014, C는 0.8, 길이 약 10km로 가정하여 Manning 식에 의한 유량을 계산한 후 수치실험시 입력자료로 이용하였다.
  • 그리고 선박운항 횟수와 연간조위를 분석하여 통항빈도가 가장 낮은 새벽시간(01∼05) 및 수두차가 가장 큰 대조기에 운용된다고 가정하였다.
  • 따라서 입·출항 선박 운항 빈도가 가장 낮은 01∼05시 사이에 재해방지시설이 운용된다고 가정하여, 마산만 폐쇄 조건이 선박운항에 미치는 영향을 최소화하도록 하였다.
  • 본 연구에서는 전술한 재해방지시설을 폭풍해일고 저감대책으로 운용함과 동시에 마산만 내측 수질개선에 활용하는 방안을 모색하였다. 재해방지시설 위치를 기존 만 입구부, 마창대교 인근, 그리고 돝섬 인근으로 가정하였다. 그리고 선박운항 횟수와 연간조위를 분석하여 통항빈도가 가장 낮은 새벽시간(01∼05) 및 수두차가 가장 큰 대조기에 운용된다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
2003년 태풍 매미로 인한 마산만 일대의 피해규모는? 따라서, 2000년 2월 해양오염방지법 개정에 따라 인천·시화연안, 광양만, 부산연안, 울산연안과 함께 5대 특별관리 해역으로 고시된 바 있으며, 2008년부터 연안오염총량관리가 시행되고 있다(Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, GYEONGNAM, 2008). 또한, 마산만은 2003년 태풍 MAEMI 내습 당시 마산 시가지 1/3이상이 침수 되고 1,769억원의 재산피해와 18명의 사망자가 발생하였고, 최근 태풍 SANBA(2012)에 의해 침수피해를 입는 등 폭풍해일에 취약한 입지적 특성을 나타낸 바 있다. 이에 따라 기후변화에 따른 재해발생률을 저감하기 위하여 마산만 입구에 위치한 모도와 구산면 수정리를 잇는 시설연장 약 780m의 재해방지 시설 계획이 수립된 바 있다.
마산만의 폭풍해일에 취약한 입지적 특성을 개선하고 재해발생률 저감을 위하여 수립된 시설 계획은 무엇인가? 또한, 마산만은 2003년 태풍 MAEMI 내습 당시 마산 시가지 1/3이상이 침수 되고 1,769억원의 재산피해와 18명의 사망자가 발생하였고, 최근 태풍 SANBA(2012)에 의해 침수피해를 입는 등 폭풍해일에 취약한 입지적 특성을 나타낸 바 있다. 이에 따라 기후변화에 따른 재해발생률을 저감하기 위하여 마산만 입구에 위치한 모도와 구산면 수정리를 잇는 시설연장 약 780m의 재해방지 시설 계획이 수립된 바 있다.
마산만의 입지적 특성은 어떠한가? 마산만은 반폐쇄성 해역으로, 느린 유속과 육상오염물질의 하천부하 등으로 인해 심각한 수질문제를 가지고 있으며, 동시에 폭풍해일에 취약한 입지적 특성을 나타내고 있다. 이 중 폭풍해일 저감대책으로 제시된 재해방지시설을 운용함과 동시에 이를 마산만 내측 수질개선에 활용하는 방안을 모색하였다.
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참고문헌 (8)

  1. Craig, P.M.(2004), User's manual for EFDC-Explorer, A pre/post processor for the environmental fluid. 

  2. Ju, J.G., Hwang, B.G. and Lee, J.R.(2000), "Water-quality Prediction using a Eutrophication Model", Korean Society on Water Environment, Korean society of Water and Wastewater, Korea Water and Wastewater Works Association Joint Spring Conference, pp.351-353. 

  3. Jung, T.S.(1996), "Three-Dimensional Numerical Modelling of Tidal Currents in Masan-Jinhae Bay", J. of Korean Society of Civil Engineers, Vol. 16-2-1, pp.63-72. 

  4. Kim, J.G., Park, C.K. and Kim K.S.(1994), "The application of ecosystem model for the eutrophication control in Masan Bay in summer", J. of the Korean Environmental Sciences Society, Vol 3-3, pp. 185-195. 

  5. Lee, C.W., Min, B.Y., Kwon, Y.T., Yang W.J., Lee K.W(1990), "A Study on the contamination of heavy metals and organochlorine compounds in sediments from Masan Bay" The environment research institute Kyungnam university, 12, pp. 5-24. 

  6. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs(20088), "The First Plan of Water Quality Improvement for the Special Management of Masan Bay", pp. 1-234. 

  7. Park. S.E., Lee, W.C., Hong, S.J., Kim, H.C. and Kim, J.H.(2011), "Variation in Residence Time and Water Exchange Rate by Release Time of Pollutants Over a Tidal Cycle in Masan Bay", J. of the Korean Society for Marine Environmental Engineering, Vol. 14-4, pp. 249-256. 

  8. Ryu, C.R., Kim, J.K. and Seol, D.G.(1998), "The Tidal Water-Exchange Estimation Method based on Particle Tracking Model", J. of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, Vol. 12-4, pp.76-82. 

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