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문제 정의
- 이 모래파의 파고와 이동률은 겨울철에 가장 빠른 이동률을 보이고 여름철에 가장 느린 이동률을 나타내며 가을철에 가장 높은 파고를 보이는 반면, 봄철에 가장 낮은 파고를 보이는 뚜렷한 계절적 변화를 보이고 있다. 이런 계절적 변화는 조석과 동적점성도(kinematic viscosity)에 의존하는 침강속도(fall velocity)의 감소에 의한 영향일 가능성을 제시하였다. 즉, 겨울철의 낮은 수온이 동적점성도를 증가시키고 침강속도를 감소시켜 부유퇴적물의 농도를 증가, 부유퇴적물 이동을 증가시켜 모래파의 파고가 감소하여 이동률이 더 빨라짐을 보였다(Ernstsen et al.
제안 방법
- 2006년 1월(Fig. 4a)과 2007년 9월(Fig. 4b)에 얻어진 고해상도 지형자료를 통해서 연구지역 내 발달되어 있는 dune의 정부선(crest line) 위치를 비교함으로서 dune의 이동방향을 유추하였다(Fig. 4c). 사퇴 남동측면에 발달된 dune의 정부선은 북동방향의 뚜렷한 이동을 나타내고 있지만 남동쪽 골지역으로 갈수록 정부선의 이동방향이 뚜렷하게 나타나지 않고 있다.
- 2006년 1월과 2007년 9월에 다중빔음향측심기를 이용하여 조석우세환경인 경기만 남부에 발달된 사퇴를 대상으로 사퇴 위에 발달되어있는 dune의 형태, 이동방향 및 이동률 그리고 밑짐이동률을 알아보았다. 사퇴 위에 발달된 dune의 이동방향은 사퇴 남동측면에서 뚜렷한 북동방향의 이동이 나타나는 반면, 사퇴 북서측면은 인위적 작용인 해사채취에 의해 기존 dune이 파괴됨으로 해서 정확한 형태 및 이동이 파악되지 않는다.
- 각 dune의 형태학적 특징인 형태변수는 파장(wavelength), 파고(height), 남서방향의 골과 정부 사이의 길이(L1) 및 경사각(α), 북동(NE) 방향의 골과 정부사이의 길이(L2) 및 경사각(β)를 측정하였다(Fig. 3).
- 각 단면에 존재하는 dune 정부를 선택하였고(Fig. 5), 각 선택된 정부의 2006년 1월과 2007년 9월 사이의 위치 변화를 통해서 dune 정부의 이동률을 계산하였다(Table 2). 이동률을 계산할 때, 낙조류 방향인 남서방향으로의 이동은 음(−)으로, 창조류 방향인 북동방향의 이동은 양(+)으로 표시하였다.
- 수중음파속도 및 선박의 방향과 움직임에 대한 보정은 수중음속측정기(Reson사, SVP-15)와 자이로와 모션센서인 Octan(IXSEA)을 이용하였다. 모든 주변 장비들로부터 들어오는 정보들은 획득 프로그램인 Triton ISIS(Triton Imaging Inc.)을 이용해서 XTF 파일형식으로 저장하였다. 이 파일들은 Caris Hips를 이용해서 자료 처리하였으며 지형자료 결과는 Fledermaus 프로그램을 이용해서 나타내었다.
- 본 논문에서는 dune-tracking 과정에서 연속적으로 shape factor를 계산, 대입하여 밑짐이동률을 계산하였다(Hoekstra et al. 2004).
- 조사지역에 발달된 사퇴 위 dune의 형태변화와 이동률을 알아보기 위해 중앙에 존재하는 사퇴와 평행하게 총 5개의 단면을 설정하였고 각 단면에 존재하는 dune의 정부(crest)를 선택하였다(Fig. 2b). 각 dune의 형태학적 특징인 형태변수는 파장(wavelength), 파고(height), 남서방향의 골과 정부 사이의 길이(L1) 및 경사각(α), 북동(NE) 방향의 골과 정부사이의 길이(L2) 및 경사각(β)를 측정하였다(Fig.
- 조사에 이용된 다중빔음향측심기는 200 kHz의 주파수, 총 120° 각도의 SeaBat 8124(Reson사)로서 조사시 조사선의 선속은 4~5 노트를 유지하도록 했고 측선간 조사면적은 10% 이상 겹치도록 하였다. 조위에 따른 수심오차는 덕적도와 대산 조석 예보치의 중간값을 이용하여 보정하였다. 수중음파속도 및 선박의 방향과 움직임에 대한 보정은 수중음속측정기(Reson사, SVP-15)와 자이로와 모션센서인 Octan(IXSEA)을 이용하였다.
- 파고와 파장의 비(H/L)를 통해서 첨도(steepness)를 계산하였으며 dune의 비대칭 지수(asymmetry index)인 경사비(slope ratio)는 남서방향의 경사각과 북동방향의 경사각의 비(α/β)로 계산하였다.
- 특히, 경기만 외해지역은 해양생태계를 훼손하고 수산자원을 감소시키며 모래퇴적물의 감소와 해안침식 등 연안환경에 큰 변화를 야기시키는 모래채취 활동이 진행되고 있어 외해지역의 퇴적물 이동에 대한 연구가 시급한 실정이다. 해저면에 발달된 dune의 이동은 실질적으로 퇴적물의 이동에 의한 결과로서 조석우세환경인 경기만 내에 발달된 사퇴에 대해서 반복적인 지형조사를 통해 사퇴 위에 발달된 dune의 형태적 특성과 dune의 이동특성(이동방향과 이동률)을 알아보고 사퇴 정부에서 양 측면 하부까지 분포하는 dune의 형태 및 이동률의 변화요인을 파악하고자 하였으며 dune-tracking 방법을 이용해서 조사기간 내의 밑짐이동률을 계산하였다.
대상 데이터
- 고해상도 해저지형자료는 2006년 1월(중조기; 겨울철) 과 2007년 9월(대조기; 여름철)에 다중빔음향측심기를 이용해서 획득되었다. 조사에 이용된 다중빔음향측심기는 200 kHz의 주파수, 총 120° 각도의 SeaBat 8124(Reson사)로서 조사시 조사선의 선속은 4~5 노트를 유지하도록 했고 측선간 조사면적은 10% 이상 겹치도록 하였다.
- 조위에 따른 수심오차는 덕적도와 대산 조석 예보치의 중간값을 이용하여 보정하였다. 수중음파속도 및 선박의 방향과 움직임에 대한 보정은 수중음속측정기(Reson사, SVP-15)와 자이로와 모션센서인 Octan(IXSEA)을 이용하였다. 모든 주변 장비들로부터 들어오는 정보들은 획득 프로그램인 Triton ISIS(Triton Imaging Inc.
- 연구지역은 경기 남부 중앙, 선갑도와 장안사퇴 중간에 위치하며 연구지역과 장안사퇴 사이에는 골(trough)이 존재하고 있다(Fig. 1). 연구지역 중앙에는 북동-남서방향의 폭 약 2 km, 길이 3~4 km 그리고 높이가 약 20 m인 사퇴가 존재하며 같은 방향의 골이 북서쪽과 남동쪽에 존재하고 있다(금 등 2010b).
- 연구지역은 몬순계절풍의 영향으로 여름철에는 남풍 또는 남서풍이 우세하고 겨울철에는 북풍 또는 북서풍이 우세하다. 북풍은 평균 8~9 ms−1의 바람이 지속되며 여름에는 지속적이지 않은 약한 남풍이 분다(김 등 2004).
- 조사에 이용된 다중빔음향측심기는 200 kHz의 주파수, 총 120° 각도의 SeaBat 8124(Reson사)로서 조사시 조사선의 선속은 4~5 노트를 유지하도록 했고 측선간 조사면적은 10% 이상 겹치도록 하였다.
데이터처리
- )을 이용해서 XTF 파일형식으로 저장하였다. 이 파일들은 Caris Hips를 이용해서 자료 처리하였으며 지형자료 결과는 Fledermaus 프로그램을 이용해서 나타내었다.
- 이동률은 5개 단면에서 선택된 정부의 조사 기간(606일)에 대한 이동거리를 이용해서 계산하였고 이것을 연평균이동률(myr−1)로 환산하여 나타내었다.
성능/효과
-
Locations of transects are shown in Fig. 2
2006년 1월과 2007년 9월의 형태변수 결과에서 dune의 파장은 L-01 단면을 제외하고 사퇴 정부(C 단면)를 중심으로 L-02 단면(북서방향)과 R-02 단면(남동방향)으로 갈수록 감소하고 파고는 R-01 단면을 중심으로 양쪽 골 방향으로 갈수록 감소하는 양상을 보이고 있다
. L-02 단면에 발달된 dune의 남서방향의 길이(L1), 각도(α), 북동방향의 길이(L2), 각도(β)는 남서방향의 길이가 북동방향의 길이보다 짧고 남서방향의 각도가 북동방향의 각도보다 커서 남서방향으로 기울어진 형태를 보이는 반면, 나머지 단면들의 결과는 북동방향으로 기울어진 형태를 나타내고 있다. - 4a, b)를 통해 사퇴 위에 설정된 각 단면에서 선택된 dune의 형태 변수를 Table 1에 나타내었다. L-01과 L-02 단면의 파장과 파고는 2006년 1월과 2007년 9월 모두 C, R-01과 R-02 단면 위에 발달된 dune의 파장과 파고보다 상대적으로 낮은 값을 보이고 L-01 단면의 파장과 파고는 L-02 단면보다 짧은 파장과 낮은 파고를 보이고 있다. 이런 결과는 L-01 단면이 위치한 북서측면의 서쪽지역은 2006년 1월 이전부터, 동쪽 지역은 2006년 1월과 2007년 9월 사이에 해사채취가 이루어져 기존의 dune이 파괴되고 많은 양의 퇴적물이 제거되면서 나타난 것이다(Fig.
- 69 ms−1를 나타내고 있는데, 이런 결과는 상대적으로 골보다는 사퇴 정부에 있는 퇴적물이 더 쉽게 이동할 수 있고 더 많은 퇴적물이 이동될 수 있음을 보이고 있다. 따라서 사퇴 정부에서 골로 갈수록 모래 퇴적물의 감소, 수심에 따른 조류의 감소 및 퇴적물 입도의 증가에 의해서 이동될 수 있는 퇴적물 양의 감소는 사퇴의 정부에서 남동쪽 골로 갈수록 dune의 파장, 파고와 이동률의 감소를 야기시키고 있음을 나타내고 있다. 이것은 dune-tracking 방법을 통해 dune 크기와 이동률로 계산된 밑짐이동률 또한 사퇴정부에서 남동쪽 측면 하부로 갈수록 감소하고 있다.
- 연구지역의 조류는 표층에서 저층으로 갈수록 낙조우세에서 창조우세로 바뀌면서 속도는 감소하고 있다(환경부 1999; Chu 2000). 사퇴 정부와 골의 수심은 각각 31 m와 43 m로서 조류는 사퇴 정부보다 골에서 더 낮은 조류 속도를 나타낼 것으로 보이며 사퇴 정부에서 골로 갈수록 모래퇴적층 두께가 감소하여 퇴적물 유용도 또한, 감소하고 있다. 그리고 dune 파장과 파고에 영향을 미칠 수 있는 다른 요인인 수심과 퇴적물 특성은 직접적인 영향을 미치지 않지만 조류와 관련해서 간적접인 영향을 미침을 나타내었다(금 등 2010b).
- 사퇴의 북서측면은 해사채취에 의해 형성된 많은 웅덩이(sand pit)들이 존재하는 반면, 남동 측면은 대형~초대형 dune이 뚜렷한 형태로 발달되어 있다. 연구지역의 퇴적물 분포는 사퇴 정부에서 모래 퇴적상을 보이고 양쪽 골로 갈수록 자갈이 포함된 자갈질 모래 및 모래질 자갈을 나타내고 있고 사퇴를 중심으로 북서, 남동방향으로 갈수록 조립해지고 분급이 불량해지는 양상을 보이고 있다(Fig. 2a). 해저면 음향영상(Fig.
- 조석우세환경에서 dune 이동률의 계절적 변화에 대한 연구(Buijsman and Ridderinkhof 2008)는 Wadden Sea 서쪽, 네덜란드 Marsdiep tidal inlet의 북부에 존재하는 모래파에 대해서 이루어졌다. 이 모래파의 파고와 이동률은 겨울철에 가장 빠른 이동률을 보이고 여름철에 가장 느린 이동률을 나타내며 가을철에 가장 높은 파고를 보이는 반면, 봄철에 가장 낮은 파고를 보이는 뚜렷한 계절적 변화를 보이고 있다. 이런 계절적 변화는 조석과 동적점성도(kinematic viscosity)에 의존하는 침강속도(fall velocity)의 감소에 의한 영향일 가능성을 제시하였다.
- 3 myr−1로 북동방향으로 이동하고 있다. 조사지역 내 사퇴의 C와 R-01 단면에 존재하는 dune 정부의 이동률이 상대적으로 높게 나타나고 남동쪽 골지역으로 갈수록 정부의 이동률은 감소하는 양상을 보이고 있다.
후속연구
- 이런 경험식에 의한 밑짐이동률과 dune-tracking을 이용한 밑짐이동률이 다르게 나타나는 것은 충분하지 않는 해상도의 해저지형 자료, 수역학적 자료 그리고 표층퇴적물 입도 자료 등의 부족에 의한 결과이다. 따라서 더 정확한 밑짐이동률계산을 위해서는 더 정확하고 풍부한 자료 축적이 필요할 것이다.
- 2005). 이런 계절적 요인들이 경기만 지역에 발달된 dune 이동에 영향을 미쳐 겨울철에는 낙조류 방향인 남동방향이 우세하고 여름철에는 창조류인 북동방향이 우세하여 실제 연평균 이동률은 본 논문에서 제시한 연평균 이동률과는 차이를 보일 것으로 보이며 이에 대한 자세한 연구가 필요할 것으로 보인다.
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