[논문]국내 주요 항만 인근의 탁도 특성 분석

장인성; 원덕희; 백원대; 신창주; 이승현

doi:10.5762/kais.2015.16.12.8889

국내 주요 항만 인근의 탁도 특성 분석
Turbidity Characteristics of Korean Port Area 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.12, 2015년, pp.8889 - 8895

장인성 (한국해양과학기술원 연안공학연구본부) , 원덕희 (한국해양과학기술원 연안공학연구본부) , 백원대 (한국해양과학기술원 연안공학연구본부) , 신창주 (한국해양과학기술원 연안공학연구본부) , 이승현 (선문대학교 토목공학과)

초록
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수중 기초사석 고르기 작업이나 수중시설물 점검 및 유지관리 등 수중 항만 공사를 위해서 수중에서의 충분한 시계확보가 필수적이다. 이는 잠수사에 의한 작업뿐만 아니라 수중 기계화 장비를 활용한 작업에서도 마찬가지다. 본 연구에서는 우리나라 동해, 남해, 서해에서 대표적인 항만이 위치하는 연근해 해역의 탁도를 측정하여 권역별 경향성을 수치적으로 확인하였다. 또한, 다양한 탁도 특성을 가지는 각 해역에서 수중 카메라나 소나 등과 같이 수중건설장비에 부착하여 효과적으로 활용 가능한 수중환경모니터링 시스템에 대해 검토하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

It is necessary to secure the underwater visibility in order to perform underwater works such as rubble mound leveling or inspection and management of underwater structures. In this study, turbidity data for typical port area in Korea were measured and analyzed according to the region. Underwater monitoring system including underwater camera and sonar system, which can be effectively attached to underwater equipment for various turbidity conditions, was also investigated.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 우리나라 동해, 남해, 서해에서 대표적인 항만이 위치하는 연근해 해역의 탁도를 측정하여 권역별 경향성을 수치적으로 확인하고, 각 해역에서 수중 건설용 장비에 부착하여 효과적으로 활용 가능한 수중환경모니터링 시스템을 고찰하고자 하였다.
본 연구에서는 우리나라 동해, 남해, 서해에서 대표적인 항만이 위치하는 연근해 해역의 탁도를 측정하여 권역별 경향성을 수치적으로 확인하고, 각 해역에서 수중 건설용 장비에 부착하여 효과적으로 활용 가능한 수중환경모니터링 시스템을 고찰하고자 하였다.

제안 방법

주로 해수면에서의 값을 나타내고 경남 거제 인근에서는 수중에서의 값도 함께 측정하였다. Table 1은 전체 측정위치를 나타낸 것으로 인천, 평택, 군산, 목포, 진도, 거제, 진해, 울산, 포항, 속초 권으로 구성되어 있으며, 추가적으로 여수와 완도를 측정하였다. 특히, 거제도 장목항에서는 수중에서의 탁도를 측정하였다.
국내 주요 항만이 위치하고 있는 총 68개 위치에서 실험값을 측정하였다. 대부분의 위치에서 3~5개 정도의 샘플을 채취하여 탁도 데이터를 확보하였으며, 그 값들을 평균하여 각 위치에서의 탁도값을 제시하였다. 주로 해수면에서의 값을 나타내고 경남 거제 인근에서는 수중에서의 값도 함께 측정하였다.
Table 1은 전체 측정위치를 나타낸 것으로 인천, 평택, 군산, 목포, 진도, 거제, 진해, 울산, 포항, 속초 권으로 구성되어 있으며, 추가적으로 여수와 완도를 측정하였다. 특히, 거제도 장목항에서는 수중에서의 탁도를 측정하였다. 측정위치는 우리나라 전체적으로 커버할 수 있고 수중장비들이 적용될 가능성이 있는 위치를 선정하였다.

대상 데이터

Fig. 6은 군산지역의 탁도를 측정한 결과를 나타낸 것으로 총 11곳을 측정하였다. 전반적으로 10∼25 NTU의 탁도를 보이는 것으로 나타났으며, 서천 장항이 207.
Fig. 7은 목포권의 탁도를 나타낸 것으로 총 9개 위치를 선정하여 측정하였다. 영산강 하구둑을 제외하고 평균 4.
국내 주요 항만이 위치하고 있는 총 68개 위치에서 실험값을 측정하였다. 대부분의 위치에서 3~5개 정도의 샘플을 채취하여 탁도 데이터를 확보하였으며, 그 값들을 평균하여 각 위치에서의 탁도값을 제시하였다.
10은 진해권(부산신항) 측정위치를 나타낸 것이다. 총 7지역을 측정하였으며, 부산신항의 배후 쪽 6군데와 항만내측 1곳을 선정하였다. 진해용원 매립공사지역은 68.

성능/효과

동해권의 경우에는 서해권이나 남해권에 비해 탁도가 아주 뛰어난 것으로 나타났다. 3NTU이하로서 수중카메라를 사용하여도 시야확보가 잘될 것으로 나타났다.
83NTU로 좋은 것으로 나타났다. 가장 내측에 있는 포항신항도 2.03NTU이하로 타지역에 비하여 탁도가 좋은 것으로 나타났다.
먼저, 서해권의 탁도는 목포항을 제외하고 대부분 10NTU 이상이며, 최대 37NTU로 매우 높은 탁도를 보이는 것으로 나타났다. 이때에는 일반적인 카메라로는 시야 확보에 한계가 있을 수밖에 없기 때문에 멀티빔이미징 소나를 이용하는 것이 효율적이라고 판단된다.
본 연구에서 조사된 결과와 같이 탁도는 해당위치에서의 조류의 흐름이나 공사 유무에 따라서 많은 탁도의 차이가 많이 발생하는 것으로 나타났다. 수중 사석고르기 작업과 같은 해저면 토사의 부유를 유발시키는 작업을 수행한다면 수중 카메라를 이용한 시야 확보는 어렵게 된다.
7은 목포권의 탁도를 나타낸 것으로 총 9개 위치를 선정하여 측정하였다. 영산강 하구둑을 제외하고 평균 4.85NTU의 탁도를 보이는 것으로 나타났으며, 영산강 하구둑의 탁도는 14.13이다.
전반적으로 10∼25 NTU의 탁도를 보이는 것으로 나타났으며, 서천 장항이 207.80NTU로 작업이 어려울 정도로 시야가 확보 되지 않을 것으로 판단된다.
8은 진도의 탁도를 측정한 것으로 울돌목에서 4군데 그 외는 쉬미항, 서망항의 탁도를 측정하였다. 조류가 빨라 평균 32.01NTU의 탁도를 보이며, 쉬미항은 만 지역으로서 탁도가 6.54NTU로 좋은 것으로 타나났으며, 서망함은 15.02NTU를 보였다.
총 7지역을 측정하였으며, 부산신항의 배후 쪽 6군데와 항만내측 1곳을 선정하였다. 진해용원 매립공사지역은 68.4NTU로 부유사로 인하여 탁도가 높았으며, 이 지역을 제외하고는 10NTU이하를 나타낸 것으로 나타났으며, 부산신항 내측은 3.67NTU로서 해수의 순환이 상대적으로 좋아 탁도가 낮은 것으로 판단된다. 매립지역을 제외하고 평균 5.
50으로 가장 높은 것으로 나타났다. 탁도 측정결과 서해에서 남해를 거쳐 동해쪽으로 갈수록 탁도는 점점 낮아 지는 것으로 나타났다. 그러나 본 측정데이터들은 자유수면에서의 탁도를 측정한 것으로 수중에서 작업을 할 경우 지반 조건에 많은 영향을 받을 것으로 판단된다.
12는 포항지역을 탁도측정한 것으로 포항신항, 포항영일만항, 영일만 신항을 측정하였다. 해수의 순환이 좋은 포항 영일만항이 0.67NTU로 가장 낮은 것으로 나타났으며, 영일만신항도 0.83NTU로 좋은 것으로 나타났다. 가장 내측에 있는 포항신항도 2.

후속연구

또한, 전방탐지소나(forward looking sonar)를 멀티빔 소나 대신에 적용할 수도 있는데 전방탐지소나의 경우 레이다처럼 움직이기 때문에 수중체가 움직이는 동안에는 다소 인지가 어려울 수 있다. 하지만 수중용 작업 장비가 저속이고 탐지하는 동안 이동하지 않는다면 멀티빔의 대안으로 활용 가능할 것으로 판단된다. 한편 Taketsugu[3]의 연구와 같이 수중굴삭기에 피드백포스가 적용된 햅틱시스템을 적극 이용하여 소나 없이도 수중전방인식을 할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수중 작업과 관련하여 우리나라 서해안의 특징은?	1과 같은 수중 기계화 장비를 활용한 작업에서도 마찬가지다[1]. 이미 우리나라 서해안의 경우에는 수중 탁도로 인해 30cm 앞의 사물도 분간 하기 어려울 정도로 혼탁하다고 알려져 있으며, 해상 공사의 경우에는 탁도로 인해 시계가 떨어지고 사물위치 파악 등의 어려움으로 인해 작업의 효율성이 떨어지게 된다.
	수중에서의 충분한 시계확보가 필수적인 이유는?	수중 기초사석고르기 작업이나 수중시설물 점검 및 유지관리 등 수중 항만 공사를 하기 위해서는 수중에서의 충분한 시계확보가 필수적이다. 이는 잠수사에 의한 작업 뿐만 아니라 Fig.

참고문헌 (3)

In-sung Jang, Sung-Jun Jung, Won-Dae Baek, Heejung Youn. Visibility with Different Location and Projection Angle of Light under Turbid Water. Journal of academia-industrial technology, 12(8), 3758-3765, 2011 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2011.12.8.3758

원문보기 상세보기
Changjoo Shin, In-Sung Jang, Kihun Kim, Hyun-Tack Choi, Seung-Hyun Lee, Performance Analysis of Sonar System Applicable to Underwater Construction Sites with High Turbidity. Journal of academia-industrial technology, 14(9), 4507-4513, 2013 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2013.14.9.4507

원문보기 상세보기
Hirabayashi Taketsugu, Yamamoto Takashi, Sakai Hiroshi, Kato Hideo, Yokoi Hiroshi, "Construction of Teleoperation System with Bilateral Control for Underwater Construction Machine", Report of the Port and Airport Research Institute, Vol. 44, No. 4, pp. 53P, 2005.

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