해풍은 육풍에 비해 더 높은 풍속, 염도, 습도를 가졌을 뿐 아니라 풍향의 전환도 빠른 특성을 갖고 있다. 수목의 초기 생장에 영향을 끼치는 주요한 인자중 하나는 풍속이며, 일반적으로 초기 생장단계에서 수목의 생장률은 풍속이 감소될수록 증가하는 특성을 가진다. 따라서, 본 연구는 새만금 방조제에서 방풍시설을 설치함에 따라 수목의 생장과 해풍의 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 본 연구에서는 폴리에틸렌 재질의 방풍시설(개구율 40%)이 높이 3m, 길이 130m에 걸쳐 설치되었으며, 내외부에 1, 2, 3m 높이의 풍향풍속계를 5대 설치하여 2011년부터 2012년까지 1분 간격으로 수집하였다. 새만금 방조제 시험지의 풍향 빈도는 북풍이 26.8%, 북서풍 20.3%, 북동풍 14.6% 순으로 나타났으며, 풍속은 높이별로 다르게 나타났다. 해송의 생장은 방풍시설 내부에서 자라는 경우가 외부에서 자라는 경우에 비해 수고 약 17%, 근원경 약 13% 높게 생장한 것으로 나타났다.
해풍은 육풍에 비해 더 높은 풍속, 염도, 습도를 가졌을 뿐 아니라 풍향의 전환도 빠른 특성을 갖고 있다. 수목의 초기 생장에 영향을 끼치는 주요한 인자중 하나는 풍속이며, 일반적으로 초기 생장단계에서 수목의 생장률은 풍속이 감소될수록 증가하는 특성을 가진다. 따라서, 본 연구는 새만금 방조제에서 방풍시설을 설치함에 따라 수목의 생장과 해풍의 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 본 연구에서는 폴리에틸렌 재질의 방풍시설(개구율 40%)이 높이 3m, 길이 130m에 걸쳐 설치되었으며, 내외부에 1, 2, 3m 높이의 풍향풍속계를 5대 설치하여 2011년부터 2012년까지 1분 간격으로 수집하였다. 새만금 방조제 시험지의 풍향 빈도는 북풍이 26.8%, 북서풍 20.3%, 북동풍 14.6% 순으로 나타났으며, 풍속은 높이별로 다르게 나타났다. 해송의 생장은 방풍시설 내부에서 자라는 경우가 외부에서 자라는 경우에 비해 수고 약 17%, 근원경 약 13% 높게 생장한 것으로 나타났다.
The sea breeze shows different characteristics compared to land breeze, such as high wind speed and more rapider shift period. One of the major factors affecting plant early growth is wind speed. In the early growth stage, tree growth-rates rise with decreasing wind speed. Thus, the study was perfor...
The sea breeze shows different characteristics compared to land breeze, such as high wind speed and more rapider shift period. One of the major factors affecting plant early growth is wind speed. In the early growth stage, tree growth-rates rise with decreasing wind speed. Thus, the study was performed to identify wind break effects on wind characteristics and tree growth. The wind break used in this study was about 130 meters length and 3 meters height, made up with poly-ethylene (with 40% openness). We installed one vane and fifteen anemographs at three different heights (1, 2 and 3 meters) on the inner and outer wind break areas. The wind characteristic and plant growth data were collected from Jun. 2011 to Oct. over 2012. The wind rose of the Saemangum seawall area presented the north (21.5%) and it was followed by north-west (18.1%), east (14.9%) and north-east (13.7%) and the remainder with other directions. Wind speeds at height were different. The tree height was 159.6 cm at inside and 129.6 cm at outside. The diameter at root-collar was 36.9 mm at inside and 32.6 mm at outside from wind break.
The sea breeze shows different characteristics compared to land breeze, such as high wind speed and more rapider shift period. One of the major factors affecting plant early growth is wind speed. In the early growth stage, tree growth-rates rise with decreasing wind speed. Thus, the study was performed to identify wind break effects on wind characteristics and tree growth. The wind break used in this study was about 130 meters length and 3 meters height, made up with poly-ethylene (with 40% openness). We installed one vane and fifteen anemographs at three different heights (1, 2 and 3 meters) on the inner and outer wind break areas. The wind characteristic and plant growth data were collected from Jun. 2011 to Oct. over 2012. The wind rose of the Saemangum seawall area presented the north (21.5%) and it was followed by north-west (18.1%), east (14.9%) and north-east (13.7%) and the remainder with other directions. Wind speeds at height were different. The tree height was 159.6 cm at inside and 129.6 cm at outside. The diameter at root-collar was 36.9 mm at inside and 32.6 mm at outside from wind break.
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문제 정의
수목의 초기 생장에 영향을 끼치는 주요한 인자 중 하나는 풍속이며, 일반적으로 초기 생장단계에서 수목의 생장률은 풍속이 감소될수록 증가하는 특성을 가진다. 따라서, 본 연구는 새만금 방조제에서 방풍시설을 설치함에 따라 수목의 생장과 해풍의 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 본 연구에서는 폴리에틸렌 재질의 방풍시설(개구율 40%)이 높이 3m, 길이 130m에 걸쳐 설치되었으며, 내외부에 1, 2, 3m 높이의 풍향풍속계를 5대 설치하여 2011년부터 2012년까지 1분 간격으로 수집하였다.
본 연구는 새만금 방조제 사면에서 녹지 공간에 방풍 시설을 설치하여 풍속 감소 효과를 분석하였으며 아울러 방풍 시설 설치가 곰솔의 초기 생장에 미치는 효과를 평가하였다.
본 연구는 전북 군산시 새만금 방조제(N 37o 12'47", E 129o 18'32")에서 방풍 시설 설치에 따른 방풍 효과와 곰솔의 초기 생장 차이를 비교하고자 시행하였다.
제안 방법
방풍시설 내부와 외부에 1, 2, 3m 높이에 풍속 측정 센서를 부착한 풍속계 세트 (FVA-615-2, Ahlborn, GER)를 총 5대 설치하였다. 2011년 11월부터 2012년 11월까지의 순간 풍속을 1분 단위로 측정하였고, 풍향(FVA-614, Ahlborn, GER) 은 방풍 시설에서 내부 방향으로 10m 떨어진 지점에 설치된 자동기상관측장치(Automatic Weather Station) 에서 1분 단위로 측정하였다.
방풍 시설에 의한 풍속 감소 효과를 분석하기 위해 측정된 풍향 중 북서풍에 해당하는 292.5o 에서 337.5o 사이를 선택하였으며 이에 해당하는 풍속을 각각 추출하여 방풍시설 내부와 외부의 높이별로 1m, 2m, 3m 높이에서의 평균 풍속과 최대 풍속을 비교하였다.
공시 수종인 곰솔(Pinus thunbergii)은 1-1년생 묘목을 2010년 방풍 시설 외부( 바다 쪽)에 114본, 내부(육지 쪽)에 285본을 약 1m 간격으로 식재하였다. 방풍시설 내부와 외부에 1, 2, 3m 높이에 풍속 측정 센서를 부착한 풍속계 세트 (FVA-615-2, Ahlborn, GER)를 총 5대 설치하였다. 2011년 11월부터 2012년 11월까지의 순간 풍속을 1분 단위로 측정하였고, 풍향(FVA-614, Ahlborn, GER) 은 방풍 시설에서 내부 방향으로 10m 떨어진 지점에 설치된 자동기상관측장치(Automatic Weather Station) 에서 1분 단위로 측정하였다.
대상 데이터
8o 방향으로 설치하였다. 공시 수종인 곰솔(Pinus thunbergii)은 1-1년생 묘목을 2010년 방풍 시설 외부( 바다 쪽)에 114본, 내부(육지 쪽)에 285본을 약 1m 간격으로 식재하였다. 방풍시설 내부와 외부에 1, 2, 3m 높이에 풍속 측정 센서를 부착한 풍속계 세트 (FVA-615-2, Ahlborn, GER)를 총 5대 설치하였다.
공시 수종인 곰솔은 방조제 토양에 95% 이상 활착한 수종으로서 2012년 9월에 수고와 근원경을 측정하였다. 측정된 데이터 중 육풍 등에 의한 영향을 최소화하기 위해 시험지 끝부분에 위치한 곰솔의 생장 데이터는 배제하고 방풍 시설 내부(육지 쪽, 풍하 측)에서 171본, 방풍 시설 외부(바다 쪽, 풍상 측)에서 114본을 선발하였다.
본 연구 대상지는 새만금 방조제 군산 방면 시작 지점인 비응도로부터 약 1.3km 떨어진 지점에 위치해 있으며 시험지 조성 면적은 3,250 m2이며 생육 기반은 해저 준설토로 조성되어 있다(Fig. 1). 이곳에 높이 3m, 길이 130m, 개구율(방풍판에 뚫린 구멍의 비율) 40%의 방풍시설을 방조제와 평행하게 북위 19.
따라서, 본 연구는 새만금 방조제에서 방풍시설을 설치함에 따라 수목의 생장과 해풍의 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 본 연구에서는 폴리에틸렌 재질의 방풍시설(개구율 40%)이 높이 3m, 길이 130m에 걸쳐 설치되었으며, 내외부에 1, 2, 3m 높이의 풍향풍속계를 5대 설치하여 2011년부터 2012년까지 1분 간격으로 수집하였다. 새만금 방조제 시험지의 풍향 빈도는 북풍이 26.
새만금 방조제는 전라북도 군산시와 신시도, 부안군을 연결하는 총 길이 33.9km에 달하는 세계 최장의 방조제로서 1991년 11월에 착공하여 2010년 4월 27일에 준공하였다. 새만금 방조제는 평균 높이 36m, 평균 폭 290m로서, 방조제 바깥쪽(바다 쪽)에는 4차선 도로를, 안쪽(육지 쪽)에는 2차선 도로를 건설하였으며, 그 사이 폭 36m에 달하는 5% 경사지에 녹지공간으로 잔디밭을 조성하였다.
9km에 달하는 세계 최장의 방조제로서 1991년 11월에 착공하여 2010년 4월 27일에 준공하였다. 새만금 방조제는 평균 높이 36m, 평균 폭 290m로서, 방조제 바깥쪽(바다 쪽)에는 4차선 도로를, 안쪽(육지 쪽)에는 2차선 도로를 건설하였으며, 그 사이 폭 36m에 달하는 5% 경사지에 녹지공간으로 잔디밭을 조성하였다.
공시 수종인 곰솔은 방조제 토양에 95% 이상 활착한 수종으로서 2012년 9월에 수고와 근원경을 측정하였다. 측정된 데이터 중 육풍 등에 의한 영향을 최소화하기 위해 시험지 끝부분에 위치한 곰솔의 생장 데이터는 배제하고 방풍 시설 내부(육지 쪽, 풍하 측)에서 171본, 방풍 시설 외부(바다 쪽, 풍상 측)에서 114본을 선발하였다. 선발된 곰솔의 생장 데이터는 방풍 시설 내, 외부에서 잔존목과 고사목의 개체수로 생존율을 계산하였으며, 수고와 근원경 생장량에 대해서는 t-test를 실시하여 비교하였다.
데이터처리
측정된 데이터 중 육풍 등에 의한 영향을 최소화하기 위해 시험지 끝부분에 위치한 곰솔의 생장 데이터는 배제하고 방풍 시설 내부(육지 쪽, 풍하 측)에서 171본, 방풍 시설 외부(바다 쪽, 풍상 측)에서 114본을 선발하였다. 선발된 곰솔의 생장 데이터는 방풍 시설 내, 외부에서 잔존목과 고사목의 개체수로 생존율을 계산하였으며, 수고와 근원경 생장량에 대해서는 t-test를 실시하여 비교하였다.
성능/효과
전반적으로 방풍 시설에 의한 평균 풍속의 감소 효과는 높이 별로 다르게 나타났다. 1m 높이에서는 방풍 시설 외부에 비해 약 51.2%의 감소를 보였고, 2m 높이에서는 18.5%의 감소 효과를 보였다. 그러나 3m 높이에서는 방풍 시설의 영향을 거의 받지 않은 것으로 나타났다(Fig.
즉, 방풍 시설에서 멀리 떨어진 경우 방풍 시설 설치에 의한 효과를 방풍 시설 설치 1년 이후부터 수고에 있어서 뚜렷한 차이를 보이기 시작하였다. 그러나 방풍 시설에서 인접한 경우는 근원경이 오히려 더 뚜렷한 효과를 보이는 것으로 나타났다.
5~8배에 해당하는 거리까지 나타난다고 보고된 바 있다(Seginer, 1975; You, 2005). 따라서 본 연구에서 10m/s 이상의 풍배도에서 나타난 결과는 시험지로부터 직선거리 30m 이내에 위치한 높이 36m의 방조제 4차선 도로와 시험지 내에 설치한 방풍 시설이 풍속 감소 현상과 풍향 분산 효과를 동시에 유발하고 있는 것으로 판단된다.
수목 생리학적으로 광합성 및 호흡량은 작물의 경우 2~3m/s에서 최대값을 보이며 5~6m/s 에서 점차 감소하기 시작하고, 약 10m/s 이상일 때 급감하여 풍속이 17m/s 이상에서는 전혀 이루어지지 않으며, 지속적으로 피해를 받는 경우 잎이 마르거나 떨어진다고 보고 된 바 있다(Caldwell, 1970; Grace, 1988; Wadsworth, 1959; Whitehead, 1962; Whitehead and Luti, 1962). 따라서, 수목의 정상적인 생육 환경을 조성하기 위해서는 평균 풍속보다는 일정 이상의 풍속에 대한 풍배도를 고려하여 북서풍, 동풍, 남동풍, 남서풍에 대한 방풍 시설을 격자 식으로 동시에 설치하는 것이 가장 정상적인 수목 생육 환경 조성에 도움이 될 것으로 판단된다.
방풍 시설 근처에서 자라는 경우 근원경은 2010년 11월부터, 수고는 2011년 8월부터 방풍 시설 내부에서 자라는 곰솔의 생장이 외부에서 자라는 곰솔의 생장보다 통계적으로 유의한 생장을 보였다(p<0.05).
방풍 시설 설치에 따른 곰솔의 생장은 뚜렷한 차이를 보여 방풍 시설 내부에서 자라는 경우 외부에서 자라는 경우에 비해 수고는 17%, 근원경은 13% 가량 더 높게 자란 것으로 나타났다. 그러나 근원경은 지속적으로 생장하는데 반해 수고의 경우 일정 높이 이상부터 다음 높이까지 자라는 기간은 점차 증가되고 있었다.
방풍 시설은 풍속을 약 58% 저감시키는 것으로 나타났으며, 높이에 따른 차이는 나타나지 않았다. 따라서 방조제 사면에서 3미터까지 높이 내에서 부는 바람은 층류로 구분되어, 추후 방조제 사면에서 방풍 시설을 설치할 경우 높이에 따라 개구율을 차등하여 설치하는 것이 효율적인 것으로 사료된다.
본 연구에서는 폴리에틸렌 재질의 방풍시설(개구율 40%)이 높이 3m, 길이 130m에 걸쳐 설치되었으며, 내외부에 1, 2, 3m 높이의 풍향풍속계를 5대 설치하여 2011년부터 2012년까지 1분 간격으로 수집하였다. 새만금 방조제 시험지의 풍향 빈도는 북풍이 26.8%, 북서풍 20.3%, 북동풍 14.6% 순으로 나타났으며, 풍속은 높이별로 다르게 나타났다. 해송의 생장은 방풍시설 내부에서 자라는 경우가 외부에서 자라는 경우에 비해 수고 약 17%, 근원경 약 13% 높게 생장한 것으로 나타났다.
전반적으로 방풍 시설 내, 외부와 관계없이 방풍 시설에 인접한 곰솔의 근원경 생장이 높게 조사되었고, 일정 거리 이상 떨어진 경우 수고의 생장이 높은 것으로 조사되었으므로(Fig. 7, 8), 방풍 시설 설치 시 최적의 곰솔의 생장을 위해서는 방풍 시설로부터 이격거리도 고려하여야 할 것으로 판단된다.
한편, 방풍 시설 내부에서 자라는 곰솔 114본을 방풍 시설 근처에서 자라는 곰솔과 떨어져 자라는 곰솔로 구분하여 두 그룹 간의 수고와 근원경을 비교한 결과 근원경은 방풍 시설 인근에서 자라는 경우가 높게 나타났고, 수고는 방풍 시설에서 떨어져서 자라는 경우가 높게 나타났다(Fig. 8). 방풍 시설로부터 이격거리와 식물의 증발산량 간에 정의 상관이 있다고 보고된 바 있으며(Campi et al.
5미터 이상부터 수고의 생장이 급격히 둔화되었다. 한편, 방풍 시설 인근에 설치한 경우와 그렇지 않은 경우와 비교한 결과 근원경의 경우 방풍 시설 근처에 있는 경우의 생장이 높았으며, 수고의 경우 방풍 시설에서 일정거리 이상 떨어진 경우의 생장이 높게 나타났다. 새만금 방조제 지역에서 곰솔의 식재 및 정상적인 생육 상황을 유지하기 위해서는 방풍 시설은 반드시 필요한 것으로 사료되며, 수목 식재는 방풍 시설로부터 일정 거리를 이격하여 식재하는 것이 올바른 것으로 판단된다.
6% 순으로 나타났으며, 풍속은 높이별로 다르게 나타났다. 해송의 생장은 방풍시설 내부에서 자라는 경우가 외부에서 자라는 경우에 비해 수고 약 17%, 근원경 약 13% 높게 생장한 것으로 나타났다.
후속연구
그러나 본 연구 대상지의 경우 지속적으로 풍향이 변화하는 지역적 특성상 정확한 방풍 시설물에 대한 풍속 저감 효과를 확인하기 위해서는 실내 실험이 추가적으로 수행되어야 하며, 수목 생육 결과 또한 풍속 저감 효과와 염분으로 인한 차이를 정확히 규정하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
방풍 시설은 풍속을 약 58% 저감시키는 것으로 나타났으며, 높이에 따른 차이는 나타나지 않았다. 따라서 방조제 사면에서 3미터까지 높이 내에서 부는 바람은 층류로 구분되어, 추후 방조제 사면에서 방풍 시설을 설치할 경우 높이에 따라 개구율을 차등하여 설치하는 것이 효율적인 것으로 사료된다.
또한, 해풍의 경우 생리학적으로 염샘 등의 조직이 없는 식물의 경우 salt-spray에 의한 스트레스 및 전해질 불균형 등으로 인하여 생장이 저해되거나 고사하는데(Grace, 1988; Munns, 2002; Zhu, 2001), 풍속이 증가할수록 잎의 boundary layer에 영향을 주어 오염물질 등에 의한 영향이 높아진다고 보고된 바 있다 (Ashenden and Mansfield, 1977). 따라서, 강한 해풍의 영향을 받는 방조제에서 안정된 수목 생육 기반 구축을 위해서는 풍속 저감이 우선되어야 할 것이다.
Kang(1998)는 방풍 시설의 각도에 따라서 풍속 저감 효과가 다르게 나타난다고 보고하였고, You(2005)는 개구율이 40%인 방풍 시설의 경우 방풍 시설 높이의 1배 거리 이내에서는 개구율이 0%, 20%에 비해 방풍 효과가 크게 떨어지며 약 60% 정도의 풍속 감소 효과가 있다고 하였으며, 방풍 시설 높이의 4~6배 사이에서는 약 85%의 풍속 감소 효과가 있다고 보고하였다. 이는 본 연구에서 나타난 풍속 감소율, 방풍 시설과 풍속 센서와의 거리를 감안해 볼 때, 일치하는 결과로 실제로 새만금 방조제에 방풍시설을 적용할 경우 방풍 시설의 형태 및 개구율을 고려하여야 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해풍은 어떤 특성을 가지는가?
해풍은 육풍에 비해 더 높은 풍속, 염도, 습도를 가졌을 뿐 아니라 풍향의 전환도 빠른 특성을 갖고 있다. 수목의 초기 생장에 영향을 끼치는 주요한 인자중 하나는 풍속이며, 일반적으로 초기 생장단계에서 수목의 생장률은 풍속이 감소될수록 증가하는 특성을 가진다.
새만금 방조제는 어느 정도의 크기인가?
새만금 방조제는 전라북도 군산시와 신시도, 부안군을 연결하는 총 길이 33.9km에 달하는 세계 최장의 방조제로서 1991년 11월에 착공하여 2010년 4월 27일에 준공하였다. 새만금 방조제는 평균 높이 36m, 평균 폭 290m로서, 방조제 바깥쪽(바다 쪽)에는 4차선 도로를, 안쪽(육지 쪽)에는 2차선 도로를 건설하였으며, 그 사이 폭 36m에 달하는 5% 경사지에 녹지공간으로 잔디밭을 조성하였다.
계절별 풍배도는 일반적인 내륙지역의 풍배도와 어떤 다른 결과를 보였는가?
한편, 계절별 풍배도는 연간 풍배도와 거의 유사한 형태로 나타나 일반적인 내륙 지역의 풍배도(Yoon, 2003)와 다른 결과를 보였다. 일반적으로 내륙 지역의 경우 여름철과 겨울철 계절풍의 영향으로 인해 남서, 동풍과 북서풍이 계절별로 높게 나타나는 것이 특징이나 새만금 방조제의 경우 계절의 영향과 상관없이 북풍과 북서풍의 비율이 높게 나타났으며, 남풍의 경우 거의 불지 않았다. 이는 계절풍보다 외해에서 내해 및 내륙으로 부는 해풍의 비율이 높으며, 육풍의 비율은 상대적으로 낮게 나타났기 때문이며, 그에 대한 원인은 크게 두 가지로 판단된다.
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