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문제 정의
- 특히 섬진강 하천수의 유입량은 계절별로 변동성이 심하며, 그에 따른 주요 수로에서의 체적 수송량 또한 변동이 심할 것으로 추측된다. 각 경계면에서의 체적 수송량을 계산하였으며, 광양만 권역에 유입된 섬진강 하천수의 거동 양상을 파악하고자 하였다.
- 본 논문에서는 조석과 하천수유입이 포함된 순환 수치 모델링 실험을 하였고, 그 중 섬진강 하천수의 유입에 따른 광양만 권역의 해수순환 양상의 변화를 연구하였다. 이 결과는 각 계절별 담수 유입량 변동에 따른 해수 유동 변화와 바람의 영향 등 앞으로 진행될 후속 연구에 연결될 것이다.
- 본 연구에서는 3차원 수치모델을 이용하여 평수기시 광양만 권역의 유속장, 염분장의 분포 특성을 연구하였으며, 섬진강 하천수의 권역 내 주요 수로를 통한 수송량 분포를 파악하기 위해 체적 수송량을 계산하였다. 모델의 검증은 평균 제곱근 오차와 상대오차를 이용하여 해수위와 유속장의 조화분석 결과와 염분장에 대해 스킬 점수를 통해 분석하였다.
- 본 연구에서는 광양만 권역에서의 해수 유동, 밀도류에 대해 ECOM-3D(Blumberg, 2002)를 이용한 3차원 수치모델링 실험을 통해 광양만 권역의 해수 순환의 변화에 대해 연구했다. 모델의 경계는 욕지도를 중심으로 동쪽과 남쪽의 개방경계를 수립하였고, 수평 격자의 간격은 동서 방향으로 200~800 m, 남북 방향으로 100~800 m를 사용하여 167×180의 격자망을 구성하였다(Fig.
- 이러한 모델 검증의 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 모델 염분장 결과를 시간 이동평균하여 관측 자료와 비교하였다. 이동평균을 통하여 모델 결과에 포함된 단주기 성분들을 제거할 수 있었으며 그 결과를 관측 자료와 비교하여 모델 염분장 검증의 신뢰도를 높이고자 하였다. 이상의 모델 검증 시 오차 발생의 이유들을 감안하였을 때, 모델이 광양만 전권역의 해수위와 유속장, 그리고 염분장을 비교적 잘 재현하였다고 판단된다.
제안 방법
- 2). 격자는 해수 유동 및 염분 변화의 재현을 효과적으로 하기 위해 폭이 좁은 수로의 격자 크기를 100~200 m로 설정하였다(Fig. 2). 수직 방향의 경우 총 9개의 sigma level을 설정하였으며, 특히 표층과 저층 부분의 sigma level을 각각 3개 level로 집중 구성하여 밀도차에 따른 수직 해수유동과 바닥 마찰 효과에 대해 효과적으로 재현할 수 있도록 구성하였다.
- 광양만 권역에서의 담수유입 영향을 이해하기 위하여 각 경계면에서의체적수송량을계산하였다. 본연구에서는담수의유입은 섬진강 하천수의 유입만이 고려대상이며, 모델 내 평균 해수면(Mean Sea Level; MSL)의 안정화 이후 총 15일간의 모델 결과를이용하여수송량을계산하였다.
- 수송량의계산을위해각 경계면의 모든 격자에서 매 시간별 해수위 변화를 포함한 체적을 계산하였고, 계산된 체적을 유속 결과와 함께 연산하여 체적 수송량을 계산하였다. 그 후 Ji et al. (2007)이 제시한 하구역 내 담수 체적 계산식을 이용하여 해수의 초기 염분값과 감소된 염분값의 비율을통해 담수 체적 수송량을 계산하고, 전체 체적 수산하였다. 이 때 사용된 식은 식 (5)~(7)와 같다.
- , 2006)와 노영재 교수 연구팀의 ADCP를 이용한 노량 및 대방수로 유속관측자료(2008, 2011년)를 사용하였다. 또한 남북 방향의 총 11개의 정점과 여수 해만 내 동서 방향의 10개의 정점에서 2010년부터 2012년까지 수질측정기(YSI6600)를 이용하여 정기적(2개월 간격)으로 수질 관측을 진행하였다. 체적 수송량을 산정하기 위해 광양만 권역의 주요 수로를 기준으로 횡단면의 위치를 결정하였다.
- , 2000)의 결과를 이용했다. 또한 수질관측 자료(2010~2012년, 총 26회)를 이용하여 평균 수온과 염분을 각수층에 동일하게 부과하였다. S10TDA는 S10TN과 동일한 외력에 가상 담수 유입량을 추가로 부과하여 밀도류를 재현한 것이다.
- 본 연구의 사용된 시간간격은 external mode를 2초, internal mode를 20초를 사용하였다. 모델 모의 기간은 안정화 기간 3일을 포함하여 총 18일을 모의하였고, 결과는 1시간 간격으로 분석하였다. S10TN은 조석만 부과한 실험으로, 남측과 동측 개방 경계의 각 격자점에 주요 4대 분조(M2, S2, K1, O1)의 조화상수를 부과했다.
- 모델의 경계는 욕지도를 중심으로 동쪽과 남쪽의 개방경계를 수립하였고, 수평 격자의 간격은 동서 방향으로 200~800 m, 남북 방향으로 100~800 m를 사용하여 167×180의 격자망을 구성하였다(Fig. 2).
- 본 수치모델 실험은 조석과 섬진강 하천수의 유입의 영향을 고려한 실험으로 해수면 변동과 조류타원, 그리고 염분장에 대한 검증을 스킬분석(Skill analysis)을 통해 시행하였다. 모델의 검증에 이용된 해수면 변동 자료는 국립해양조사원(KHOA)에서 제공하는 여수조위검조소의 2008년 관측 자료이며, 조류타원 자료는 광양만 북동부 해역의 현장 유속 관측 자료(이, 2006)와 2008년에 관측한 노량수로의 현장 유속 관측 자료이다.
- 본 연구에서는 선행 연구와는 달리, 섬진강, 광양만과 진주만, 강진만 해역을 모두 포함한 광역 모델을 구성하였으며, 섬진강 하천수의 연평균 유입량을 지속 부과하여 평수기시 광양만 권역의 유속장, 염분장의 분포 변화를 연구하였다. 광양만 권역의 해수 유동은 크게 보면 조석과, 하천수의 유입에 따른 밀도류에 의해, 표층에서의 유속은 바람장에 의해 많은 영향을 받는다.
- 광양만 권역에서의 담수유입 영향을 이해하기 위하여 각 경계면에서의체적수송량을계산하였다. 본연구에서는담수의유입은 섬진강 하천수의 유입만이 고려대상이며, 모델 내 평균 해수면(Mean Sea Level; MSL)의 안정화 이후 총 15일간의 모델 결과를이용하여수송량을계산하였다. 수송량의계산을위해각 경계면의 모든 격자에서 매 시간별 해수위 변화를 포함한 체적을 계산하였고, 계산된 체적을 유속 결과와 함께 연산하여 체적 수송량을 계산하였다.
- 이에 가상 담수 유입량은 수문조사연보의 하동2 관측소 일유량 자료를 이용하여, 연평균 값인 120 m3/s의 유량을 북쪽 개방경계의 격자점에서 지속적으로 부과하였다. 부과되는 가상 담수의 초기 조건역시 수질관측 결과를 이용하여 18℃, 0 psu로 부과하였다.
- 본연구에서는담수의유입은 섬진강 하천수의 유입만이 고려대상이며, 모델 내 평균 해수면(Mean Sea Level; MSL)의 안정화 이후 총 15일간의 모델 결과를이용하여수송량을계산하였다. 수송량의계산을위해각 경계면의 모든 격자에서 매 시간별 해수위 변화를 포함한 체적을 계산하였고, 계산된 체적을 유속 결과와 함께 연산하여 체적 수송량을 계산하였다. 그 후 Ji et al.
- 2). 수직 방향의 경우 총 9개의 sigma level을 설정하였으며, 특히 표층과 저층 부분의 sigma level을 각각 3개 level로 집중 구성하여 밀도차에 따른 수직 해수유동과 바닥 마찰 효과에 대해 효과적으로 재현할 수 있도록 구성하였다.
- 또한 염분장 검증 시 시계열 염분 관측 자료와 모델 결과를 비교한다면 모델이 재현한 염분장의 신뢰수준을 판단함에 있어 도움이 될 수 있으나, 본 연구해역의 시계열 염분 관측자료가 없어 직접적인 비교는 불가능 했다. 이러한 모델 검증의 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 모델 염분장 결과를 시간 이동평균하여 관측 자료와 비교하였다. 이동평균을 통하여 모델 결과에 포함된 단주기 성분들을 제거할 수 있었으며 그 결과를 관측 자료와 비교하여 모델 염분장 검증의 신뢰도를 높이고자 하였다.
- 따라서 전반적인 해수유동 양상을 파악하기 위해서는 연평균 유입량을 부과하는 것이 효과적일 것으로 판단된다. 이에 가상 담수 유입량은 수문조사연보의 하동2 관측소 일유량 자료를 이용하여, 연평균 값인 120 m3/s의 유량을 북쪽 개방경계의 격자점에서 지속적으로 부과하였다. 부과되는 가상 담수의 초기 조건역시 수질관측 결과를 이용하여 18℃, 0 psu로 부과하였다.
- 10a)를 계산하였다. 조석 잔차류와 밀도류가 합성된 Fig. 10b의 결과는 S10TDA의 결과에서 조석 예측값을 제거하여 계산하였으며, Fig. 10c의 밀도류 결과는 담수 유입을 제외한 모든 효과를 제거시기 위해 S10TN의 결과에서 S10TDA의 결과를 제거하여 계산하였다. 조석 잔차류의 결과인 Fig.
- 또한 남북 방향의 총 11개의 정점과 여수 해만 내 동서 방향의 10개의 정점에서 2010년부터 2012년까지 수질측정기(YSI6600)를 이용하여 정기적(2개월 간격)으로 수질 관측을 진행하였다. 체적 수송량을 산정하기 위해 광양만 권역의 주요 수로를 기준으로 횡단면의 위치를 결정하였다.
대상 데이터
- 1은 연구해역에서 취득한 해수면 변동, 유속, 수질 관측 결과와 체적 수송량 계산을 위한 횡단면, 그리고 연구해역 내 주요 정점의 위치를 나타내었다. 국립해양조사원(KHOA)의 여수 조위관측소의 자료를 해수면 변동자료로 활용하였으며, 유속 자료는 RCM9을 이용한 광양만 유속자료(Lee et al., 2006)와 노영재 교수 연구팀의 ADCP를 이용한 노량 및 대방수로 유속관측자료(2008, 2011년)를 사용하였다. 또한 남북 방향의 총 11개의 정점과 여수 해만 내 동서 방향의 10개의 정점에서 2010년부터 2012년까지 수질측정기(YSI6600)를 이용하여 정기적(2개월 간격)으로 수질 관측을 진행하였다.
- 본 수치모델 실험은 조석과 섬진강 하천수의 유입의 영향을 고려한 실험으로 해수면 변동과 조류타원, 그리고 염분장에 대한 검증을 스킬분석(Skill analysis)을 통해 시행하였다. 모델의 검증에 이용된 해수면 변동 자료는 국립해양조사원(KHOA)에서 제공하는 여수조위검조소의 2008년 관측 자료이며, 조류타원 자료는 광양만 북동부 해역의 현장 유속 관측 자료(이, 2006)와 2008년에 관측한 노량수로의 현장 유속 관측 자료이다. 염분장 검증에 이용된 자료는 동서 방향, 남북 방향의 수심에 따른 현장 관측 자료이다.
- , 2010; Ro and Jung, 2010). 본 연구에서는 광양만-여수수로 소영역과 남해수로를 통해 진주만-강진만-사천만의 소영역으로 연결되어 있는 전 영역을 동시에 고려하였다. 이러한 시도는 두 가지 측면에서 대단히 중요하다.
- 모델의 실험 조건은 Table 1과 같이 구분하였다. 본 연구의 사용된 시간간격은 external mode를 2초, internal mode를 20초를 사용하였다. 모델 모의 기간은 안정화 기간 3일을 포함하여 총 18일을 모의하였고, 결과는 1시간 간격으로 분석하였다.
- S10TDA는 S10TN과 동일한 외력에 가상 담수 유입량을 추가로 부과하여 밀도류를 재현한 것이다. 본 연구해역은 시기별 담수 유입량의 변동성이 큰 해역이다. 따라서 전반적인 해수유동 양상을 파악하기 위해서는 연평균 유입량을 부과하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.
- 1에 표시된 수질관측 정점 및 단면에서의 염분장 스킬 점수는 Table 4과 같다. 비교에 사용된 관측 자료는 본 연구의 모델 조건(담수 유입량)과 가장 유사한 시기의 결과인 2011년 8월 20일의 정점별 수직관측 결과(Fig. 6)를 사용하였으며, 관측 정점과 동일 위치의 모델 결과(Fig. 7)를 이용하였다. 관측치와 모델 결과를 비교하기 위해 6시간 주기의 이동평균법을 사용하였다.
- 연구해역인 섬진강-광양만(Sumjin River-Kwangyang Bay, SKY) 권역은 우리나라 남해안의 중앙에 위치하고 있으며, 남해도를 기준으로 서측의 광양만은 여수수로를 통해 외해와 연결되어 있고, 동측의 진주만과 사천만 그리고 강진만은 창선도 북측의 대방수로와 남측의 창선수로를 통해 외해로 연결 되어 있다. 광양만은 남해를 향해 열려있는 여수해만에서 북쪽으로 가면서 좁아지다가 광양제철(POSCO)을 중심으로 묘도가 있는 서부 지역과 남해도가 있는 동부 지역으로 분리된다.
- 모델의 검증에 이용된 해수면 변동 자료는 국립해양조사원(KHOA)에서 제공하는 여수조위검조소의 2008년 관측 자료이며, 조류타원 자료는 광양만 북동부 해역의 현장 유속 관측 자료(이, 2006)와 2008년에 관측한 노량수로의 현장 유속 관측 자료이다. 염분장 검증에 이용된 자료는 동서 방향, 남북 방향의 수심에 따른 현장 관측 자료이다. 모델 결과의 정확도를 정량적으로 추청하기 위해 Wilmott(1981)가 제안한 평균 제곱근 오차(Root mean square Error, RMSE)를 식(1)과 같이 정의하여 해수위와 유속장 시계열 자료에 대해 비교하였으며, 관측 최대값과의 비율을 통해 식(2)와 같이 스킬 점수(Skill score, SSrm)를 계산하였다.
데이터처리
- Pawlowicz et al.(2002)가 제안한 T_TIDE Tool을 이용하여 모델 내 모든 격자점에서의 조석 예측값을 계산하였으며, S10TN의 유속결과에서 조석 예측값을 제거하여 조석 잔차류(Fig. 10a)를 계산하였다. 조석 잔차류와 밀도류가 합성된 Fig.
- 염분장 검증에 이용된 자료는 동서 방향, 남북 방향의 수심에 따른 현장 관측 자료이다. 모델 결과의 정확도를 정량적으로 추청하기 위해 Wilmott(1981)가 제안한 평균 제곱근 오차(Root mean square Error, RMSE)를 식(1)과 같이 정의하여 해수위와 유속장 시계열 자료에 대해 비교하였으며, 관측 최대값과의 비율을 통해 식(2)와 같이 스킬 점수(Skill score, SSrm)를 계산하였다. 또한 Martin and McCutcheon(1999)이 제안한 상대오차(Relative error, RE)를 이용하여 스킬 점수(Skill score, SSre)를 식(3)과 (4)와 같이 정의하여 해수위와 조류타원, 그리고 각 정점별 염분(S)에 대해 계산했다.
- 본 연구에서는 3차원 수치모델을 이용하여 평수기시 광양만 권역의 유속장, 염분장의 분포 특성을 연구하였으며, 섬진강 하천수의 권역 내 주요 수로를 통한 수송량 분포를 파악하기 위해 체적 수송량을 계산하였다. 모델의 검증은 평균 제곱근 오차와 상대오차를 이용하여 해수위와 유속장의 조화분석 결과와 염분장에 대해 스킬 점수를 통해 분석하였다. 평균 제곱근 오차를 통한 스킬 분석 결과, 해수위 자료는 92.
이론/모형
- 7)를 이용하였다. 관측치와 모델 결과를 비교하기 위해 6시간 주기의 이동평균법을 사용하였다. 그 결과 남북 횡단면(NS Section)의 경우 표층에서 88~99%의 점수를 보였으며, 나머지 모든 수층에서 92% 이상을 보였다.
- 모델 결과의 정확도를 정량적으로 추청하기 위해 Wilmott(1981)가 제안한 평균 제곱근 오차(Root mean square Error, RMSE)를 식(1)과 같이 정의하여 해수위와 유속장 시계열 자료에 대해 비교하였으며, 관측 최대값과의 비율을 통해 식(2)와 같이 스킬 점수(Skill score, SSrm)를 계산하였다. 또한 Martin and McCutcheon(1999)이 제안한 상대오차(Relative error, RE)를 이용하여 스킬 점수(Skill score, SSre)를 식(3)과 (4)와 같이 정의하여 해수위와 조류타원, 그리고 각 정점별 염분(S)에 대해 계산했다.
- S10TN은 조석만 부과한 실험으로, 남측과 동측 개방 경계의 각 격자점에 주요 4대 분조(M2, S2, K1, O1)의 조화상수를 부과했다. 부과된 조위는 NAO.99Jb모델(Matsumoto et al., 2000)의 결과를 이용했다. 또한 수질관측 자료(2010~2012년, 총 26회)를 이용하여 평균 수온과 염분을 각수층에 동일하게 부과하였다.
성능/효과
- 조석과 담수 유입의 효과를 모두 고려한 결과, 여수수로에서 광양만으로 체적이 유입되는 양상을 보였다. 광양만으로 유입된 체적은 99.2%가 노량수로를 통해 진주만으로 유입되며, 대방과 창선수로를 통해 각각 70.8%, 27.8%가 외해로 유출되는 양상을 보였다.
- 관측치와 모델 결과를 비교하기 위해 6시간 주기의 이동평균법을 사용하였다. 그 결과 남북 횡단면(NS Section)의 경우 표층에서 88~99%의 점수를 보였으며, 나머지 모든 수층에서 92% 이상을 보였다. 동서 횡단면(Transect I, II)의 경우 전체 수층에서 대부분 95%이상의 높은 점수를 보였다.
- 4%가 유출되었다. 담수 유입 효과만을 고려한 수송량 계산 결과, 먼저 북쪽 경계면에서 광양만으로 유입된 담수 중 여수수로를 통해 외해로 81.2%가 유출되었으며, 18.4%가 노량수로를 통해 진주만으로 유입되었다. 조석과 담수 유입의 효과를 모두 고려한 결과, 여수수로에서 광양만으로 체적이 유입되는 양상을 보였다.
- 담수 유입에 따른 밀도류는 POSCO 동측 해역에서 여수수로로 진행하는 남향류와 노량수로를 통해 진주만으로 유입되는 동향류로 나타났다. 여수수로를 통과한 밀도류는 여수해만의 서쪽 해역으로 편향되어 11 cm/s 이하의 남향류로 진행하는 양상을 보였다.
- 첫째, 서로 연결되어 있는 두 천해만간의 체적 및 물질 수송을 동시에 고려함으로서 보다 정확한 수지 분석이 가능할 것이다. 둘째, 외부 물질 (유류, 적조, 방사능 등)이 시스템 내에 우발적으로 유입되었을 경우, 보다 정확한 체류시간 산정과 물질(염분, 산소, 엽록소, 영양염류 등) 이동/확산에 따른 농도장의 변화 과정의 산정과 예측이 가능하다. 그러나 기존의 연구결과들은 광양만과 진주만 해역의 해수유동 특성(Ro, 2007; Ro et al.
- 여수수로를 통과한 밀도류는 여수해만의 서쪽 해역으로 편향되어 11 cm/s 이하의 남향류로 진행하는 양상을 보였다. 또한 노량수로를 통해 진주만으로 진입한 밀도류는 3 cm/s 이하의 동향류로서, 대부분 대방수로로 진행하며, 창선도 북측 해역에서 대방수로를 통해 만내로 진행하는 흐름과 수렴하는 양상을 보였다.
- 모델 유속장의 결과를 전체적으로 살펴 보면, 창조시 광양만에서는 북향류의 흐름이 발생하며, POSCO 동측 해역을 지나 진주만으로 유입되는 동향류의 성분이 발생했다. 그러나 섬진강 입구에서는 하천수의 남하에 따른 표층 밀도류로 인해 북향류의 세기는 1 m/sec 이하로 약화되었다.
- 0% 이상의 스킬 점수를 보였다. 상대오차를 통한 스킬 분석 결과는, 해수위가 90% 이상의 스킬 점수를 보였다. 유속장 결과는 장축, 지각, 각도에 대해 모두 85% 이상의 스킬 점수를 보였다.
- 여수수로의 동서 성분과 노량수로의 남북 성분의 결과에 있어서 유속의 평균 제곱근 오차 스킬 점수는 상대적으로 낮았다. 이는 유속 관측시점이 모델의 계산시점과 상이한 점에 기인한다고 판단된다.
- 상대오차를 통한 스킬 분석 결과는, 해수위가 90% 이상의 스킬 점수를 보였다. 유속장 결과는 장축, 지각, 각도에 대해 모두 85% 이상의 스킬 점수를 보였다. 염분장은 남북 횡단면에서 88% 이상, 동서 횡단면에서 95% 이상을 보였다.
- 이것은 전향력에 의한 흐름방향의 우편기 결과로 이해할 수 있다. 이러한 유속장의 분포 양상은 염분장에서도 확인 할 수 있는데, 여수해만 동서 방향의 수직 염분장에서 동쪽 해역보다 서쪽의 표층 염분이 약 3 psu정도 낮게 분포하는 것을 확인 할 수 있다(Fig. 6, 7). 이러한 유속장의 양상은 lee et.
- 이동평균을 통하여 모델 결과에 포함된 단주기 성분들을 제거할 수 있었으며 그 결과를 관측 자료와 비교하여 모델 염분장 검증의 신뢰도를 높이고자 하였다. 이상의 모델 검증 시 오차 발생의 이유들을 감안하였을 때, 모델이 광양만 전권역의 해수위와 유속장, 그리고 염분장을 비교적 잘 재현하였다고 판단된다.
- 이상의 평균 제곱근 오차와 상대오차를 통한 스킬분석 결과를 통해 모델의 조위와 유속장 그리고 염분장 재현이 신뢰할만한 수준이라고 판단된다.
- 4%가 노량수로를 통해 진주만으로 유입되었다. 조석과 담수 유입의 효과를 모두 고려한 결과, 여수수로에서 광양만으로 체적이 유입되는 양상을 보였다. 광양만으로 유입된 체적은 99.
- 4와 5는 각각 여수수로와 노량수로에서의 유속관측 자료와 모델 결과를 시계열로 나타낸 것이다. 조위에 대한 비교 결과, 진폭과 위상 모두 관측 자료와 모델결과가 비교적 일치하는 모습을 보였다. 다만 소조시의 진폭은 모델 결과가 관측 자료보다 다소 크게 나타났다.
- Table 3a에는 해수위 자료와 모델의 조화분석 결과 중 4대 분조에 대해 상대오차를 통한 스킬 점수를 나열하였다. 진폭(Amplitude)은 89.8%인 O1을 제외하고 모두 90% 이상의 점수를 보였고, 지각(Phase)은 모두 93% 이상을 보였다. Table 3b는 여수수로, 3c에는 노량수로의 4대 분조의 조류타원 스킬 점수를 나열한 것으로, 여수수로의 경우 4대 분조 장축(Semi-major Axis, Sema)의 진폭이 85% 이상의 점수를 보였으며, 지각은 88%이상, 각도(Inclination, Inc.
- 그러나 그 결과들이 연구 해역의 전체 유속장을 재현하는데 있어 큰 영향을 미치지 못한다고 판단되며, 그 이유는 크게 세 가지로 들 수 있다. 첫째, 여수수로와 노량수로는 남북방향과 동서방향으로 분포하는 지형적 특성에 의해 탁월한 왕복성 조류의 형태를 띄고 있으며, 이곳의 주방향과 부방향간 에너지 차이가 월등히 크다. 따라서 여수수로의 동서 성분, 노량수로의 남북 성분의 오차는 무시할 수 있는 수준이다.
- 체적 수송량 수지 분석 결과, 광양만 권역으로 유입되는 섬진강 하천수는 80%가 여수수로를 통해 외해로 유출되며 나머지 20%가 노량수로를 통해 진주만으로 유입되었다. 평수기시의 섬진강 하천수는 광양만으로 유입된 후 여수수로를 통해 외해로 유출되는 양이 노량수로를 통해 진주만으로 유입되는 양에 비해 4배 정도 많다.
- 표층과 저층의 염분 분포 특성으로 보아 POSCO 동측 해역까지는 전 수층에서 섬진강 하천수의 직접적인 영향을 받아 염분이 크게 감소한 양상을 보였으며, 주요 수로인 여수수로와 노량수로에서는 표층에서 염분이 소폭 감소하였고, 저층에서는 변화가 나타나지 않았다. 특히 표층에서 POSCO 동측 해역은 17일간의 모델 결과 중 최소 19.4 psu, 평균 28.1 psu의 염분 분포를 보였으며, 저층 경우 최소 25.7 psu, 평균 2.5 psu의 염분 감소가 나타났다. 여수수로 및 여수해만 내의 염분은 표층에서 최대 3 psu, 평균 29.
- 모델의 검증은 평균 제곱근 오차와 상대오차를 이용하여 해수위와 유속장의 조화분석 결과와 염분장에 대해 스킬 점수를 통해 분석하였다. 평균 제곱근 오차를 통한 스킬 분석 결과, 해수위 자료는 92.5%의 스킬 점수를 보였고, 유속자료는 70.0% 이상의 스킬 점수를 보였다. 상대오차를 통한 스킬 분석 결과는, 해수위가 90% 이상의 스킬 점수를 보였다.
- Table 2는 여수 조위검조소의 해수위 자료와 여수수로, 노량수로에서 관측한 유속 시계열 자료를 모델과 비교한 결과이다. 평균 제곱근 오차를 통한 스킬 점수 계산 결과, 해수위자료는 92.5%의 스킬 점수를 보였다. 여수수로의 유속자료는 동서 성분이 70.
- 염분장의 변화가 나타나지 않은 외해역을 제외하고 광양만 및 여수수로와 진주만과 사천만, 강진만 해역을 확대하여 나타내었다. 표층과 저층의 염분 분포 특성으로 보아 POSCO 동측 해역까지는 전 수층에서 섬진강 하천수의 직접적인 영향을 받아 염분이 크게 감소한 양상을 보였으며, 주요 수로인 여수수로와 노량수로에서는 표층에서 염분이 소폭 감소하였고, 저층에서는 변화가 나타나지 않았다. 특히 표층에서 POSCO 동측 해역은 17일간의 모델 결과 중 최소 19.
후속연구
- 체적 수송량 분석 결과는 광양만 권역의 체적수지 분석과 위해물질 유입 시 체류시간 및 농도장 산정에 있어 중요한 역할을 할 수 있다. 또한 앞으로 진행될 각 계절별 담수 유입량 변동에 따른 해수순환 수치모델 연구 결과와 함께 광양만 권역의 전반적인 수지 분석에 도움이 될 것으로 사료된다. 아울러 광양만 권역의 수질 환경 변화에 대한 기반 자료로 활용함으로써 수질, 생태계 문제 등 연구 해역의 다양한 당면 과제 해결에 있어 도움이 될 것으로 기대된다.
- 또한 앞으로 진행될 각 계절별 담수 유입량 변동에 따른 해수순환 수치모델 연구 결과와 함께 광양만 권역의 전반적인 수지 분석에 도움이 될 것으로 사료된다. 아울러 광양만 권역의 수질 환경 변화에 대한 기반 자료로 활용함으로써 수질, 생태계 문제 등 연구 해역의 다양한 당면 과제 해결에 있어 도움이 될 것으로 기대된다.
- 본 논문에서는 조석과 하천수유입이 포함된 순환 수치 모델링 실험을 하였고, 그 중 섬진강 하천수의 유입에 따른 광양만 권역의 해수순환 양상의 변화를 연구하였다. 이 결과는 각 계절별 담수 유입량 변동에 따른 해수 유동 변화와 바람의 영향 등 앞으로 진행될 후속 연구에 연결될 것이다. 체적 수송량 분석 결과는 광양만 권역의 체적수지 분석과 위해물질 유입 시 체류시간 및 농도장 산정에 있어 중요한 역할을 할 수 있다.
- 이러한 시도는 두 가지 측면에서 대단히 중요하다. 첫째, 서로 연결되어 있는 두 천해만간의 체적 및 물질 수송을 동시에 고려함으로서 보다 정확한 수지 분석이 가능할 것이다. 둘째, 외부 물질 (유류, 적조, 방사능 등)이 시스템 내에 우발적으로 유입되었을 경우, 보다 정확한 체류시간 산정과 물질(염분, 산소, 엽록소, 영양염류 등) 이동/확산에 따른 농도장의 변화 과정의 산정과 예측이 가능하다.
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