[논문]위성 위치 추적 부이를 활용한 낙동강 하류 부유쓰레기의 하구 유출 특성 분석

장선웅; 윤홍주; 서원찬

doi:10.13067/jkiecs.2015.10.2.157

위성 위치 추적 부이를 활용한 낙동강 하류 부유쓰레기의 하구 유출 특성 분석
Analysis of the estuary outflow characteristics of floating debris in the downstream of Nakdong River using satellite location tracking buoys 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.10 no.2, 2015년, pp.157 - 164

장선웅 (부경대학교 공간정보시스템공학과) , 윤홍주 (부경대학교 공간정보시스템공학과) , 서원찬 (부경대학교 신소재시스템공학과)

초록
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본 논문은 낙동강 하류 지역 부유쓰레기에 대한 실시간 이동 경로 추적과 수문기상환경 분석을 통해 구체적인 하구 유출 특성을 파악하고자 하였다. 부유쓰레기의 이동 및 하구 유출 경로를 파악하기 위해 위성 위치발신기를 장착한 소형 부이를 활용하였다. 그리고 수문기상환경을 파악하기 위해 하천 유량 및 하구둑 방류량변화, 하구역의 풍향에 대한 분석을 수행하였다. 향후 본 연구 결과는 집중호우시 낙동강 부유쓰레기의 연안유출 여부와 피해 범위를 파악하는데 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The present study is to identify discharge characteristic from the mouth of floating debris in the Nakdong River through real time tracking of moving route and by analyzing hydrometeorologic environmental. To identify the path and route of outflow through the mouth of the river of floating debris, small-sized buoy equipped with satellite location transmitters was used. Moreover, to identify hydrometeorologic environmental, flux of the river, change of discharge of the River-Mouth Weir and wind direction of the mouth of the river area were analyzed. From now on, the present study is expected to be utilized as basic data to identify damage and flowing into nearby ocean of the floating debris of Nakdong River in time of severe rain storm.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 부유쓰레기의 이동 및 유출과 관련한 수문기상환경을 파악하기 위해 하천 유량 및 하구둑 방류량 변화, 하구역의 풍향을 분석하였다. 하천 유량은 국토교통부의 국가수자원관리종합정보시스템[15]와 낙동강홍수통제소[16]에서 제공에서 제공하는 일자별/10분별 자료를 이용하였다.
본 연구는 수문 환경에 따른 하천 부유쓰레기의 하구 유출 특성을 구체적으로 파악하였다는 점에서 의미가 있다. 또한, 본 연구 결과는 향후 집중호우시 낙동강 부유쓰레기의 연안 유출 여부와 피해 범위를 파악하는데 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구에서는 위치 추적 부이를 활용한 이동 경로 추적과 수문기상환경 분석을 통해 낙동강 하류 지역 부유쓰레기의 하구 유출 특성을 파악하고자 하였다.
이에 본 연구에서는 낙동강 하류 지역 부유쓰레기에 대한 실시간 이동 경로 추적과 수문기상환경 분석을 통해 구체적인 하구 유출 특성을 파악하고자 하였다. 향후 본 연구는 집중호우시 하천기인 부유쓰레기의 연안 유출 여부와 피해 범위를 파악하는데 도움을 줄 것으로 판단된다.

제안 방법

유량의 변화는 낙동강 하구의 수문 운영과 연관된 진동 관측소(O1)를 비롯하여 부이 투하 지점과 인접한 삼랑진(O2), 구포 관측소(O3)에 대한 자료를 분석하였다(그림 2). 2014년 7월 1일부터 9월 30일까지의 자료를 바탕으로 하류 지역의 일자별 유량 변화를 파악하였으며 부이의 이동과 관련된 시기의 유량에 대해서는 시간별 변화를 분석하였다. 낙동강 하구둑의 방류량 또한 2014년 7월 1일부터 9월 30일까지의 자료를 이용하여 일자별 변화를 분석하였으며 부이가 하구로 유출된 시점의 시간별 방류량을 파악하였다.
장선웅 등[10], [19]은 낙동강 부유쓰레기의 거동 특성을 파악하기 위해 현장 조사와 권역별 이동 경로 모니터링을 수행하였다. 그 결과 장마시기에 하구와 해양으로 유입되는 초목류, 생활쓰레기 등의 부유쓰레기는 하류 지역에서 사전에 수거되지 않아 장기간 강변에 집적되어 있던 것들로 추정하였다. 이에 본 연구에서는 낙동강 부유쓰레기의 하구 유출 여부와 특성을 세부적으로 파악하기 위해 하류 지역을 연구 대상 구간으로 선정하였다.
kr/)를 통해 수신하였다. 그리고 각 부이에 대한 위치 정보를 Eexel과 GPX 형태로 생성한 후 구글맵(Google Map)을 기반으로 유출 경로를 표현하였다.
그리고 사하(W1) 지점의 지상관측자료를 이용하여 부이가 하구로 유출된 시점의 풍향·속을 파악하였다.
위치 추적 부이는 하류 지역 내보(Barrage)의 위치와 주요 지류 합류점, 현장 상황 등을 고려하여 창녕/함안보 인근 지점(B1), 밀양강 합류점(B2), 양산천 합류점(B3)에 각각 투하하였다. 그리고 전체 위치 추적 시험 기간 중 처음으로 진동 지점(O1)의 유량이 1,200㎥/s를 초과하여 평상시 보다 5배 이상 많은 방류량을 보인 8월 3일 하구둑 수문 입구(B4)에서 추가적인 시험을 수행하였다.
2014년 7월 1일부터 9월 30일까지의 자료를 바탕으로 하류 지역의 일자별 유량 변화를 파악하였으며 부이의 이동과 관련된 시기의 유량에 대해서는 시간별 변화를 분석하였다. 낙동강 하구둑의 방류량 또한 2014년 7월 1일부터 9월 30일까지의 자료를 이용하여 일자별 변화를 분석하였으며 부이가 하구로 유출된 시점의 시간별 방류량을 파악하였다. 그리고 사하(W1) 지점의 지상관측자료를 이용하여 부이가 하구로 유출된 시점의 풍향·속을 파악하였다.
본 연구에서는 낙동강 부유쓰레기의 이동 및 하구 유출 경로를 파악하기 위해 장선웅 등[9-10]이 제안한 저궤도 이동 위성 서비스와 위성 위치 발신기를 장착한 소형 부이(Buoy)를 활용하였다(그림 1). 부이 이동에 대한 위치 정보(위도, 경도, 시간)는 이동 -10분 간격, 정체 - 1시간 간격으로 웹사이트(http://www.spot.co.kr/)를 통해 수신하였다. 그리고 각 부이에 대한 위치 정보를 Eexel과 GPX 형태로 생성한 후 구글맵(Google Map)을 기반으로 유출 경로를 표현하였다.
장마, 태풍 등 집중호우 발생에 따른 유량 증가와 하구둑의 전체 수문 개방 횟수가 늘어날 것으로 예상되어지는 2014년 7월 3일부터～9월 1일까지 62일간 수행하였다. 위치 추적 부이는 하류 지역 내보(Barrage)의 위치와 주요 지류 합류점, 현장 상황 등을 고려하여 창녕/함안보 인근 지점(B1), 밀양강 합류점(B2), 양산천 합류점(B3)에 각각 투하하였다. 그리고 전체 위치 추적 시험 기간 중 처음으로 진동 지점(O1)의 유량이 1,200㎥/s를 초과하여 평상시 보다 5배 이상 많은 방류량을 보인 8월 3일 하구둑 수문 입구(B4)에서 추가적인 시험을 수행하였다.
위치 추적 시험 기간과 부이 투하 지점은 표 1과 그림 2에 나타내었다. 장마, 태풍 등 집중호우 발생에 따른 유량 증가와 하구둑의 전체 수문 개방 횟수가 늘어날 것으로 예상되어지는 2014년 7월 3일부터～9월 1일까지 62일간 수행하였다. 위치 추적 부이는 하류 지역 내보(Barrage)의 위치와 주요 지류 합류점, 현장 상황 등을 고려하여 창녕/함안보 인근 지점(B1), 밀양강 합류점(B2), 양산천 합류점(B3)에 각각 투하하였다.
한편, 위치 추적 시험 기간 중 처음으로 하구둑 수문이 완전히 개방된 8월 3일에 수행한 추가 시험에서는 총 3개의 부이를 투하하였다(그림 4). 부이들은 투하 후 30～40분 동안 남서 방향으로 약 1.

대상 데이터

연구 대상 구간의 상단부인 창녕/함안보 인근 지점(B1)에 투하한 위치 추적 부이(그림 3(a))는 2014년 7월 3일부터 7월 9일까지 밀양강 합류점 인근 지역(경상남도 밀양시 하남읍 명례리)으로 약 15.5km를 이동한 후 40일 동안 계속 정체하였다. 이후 8월 18일 19시 22분 ～ 19일 05시 59분 사이 평균 76.
하구둑 방류량은 한국수자원공사[17]에서 제공하는 댐/보 수문 자료(일자별/시간별)를 활용하였다. 낙동강 하구역의 풍향은 기상청[18]의 시간별 지상관측자료를 활용하였으며 하구역과 가장 인접한 사하 지점에 대해 분석하였다.
본 연구의 대상 하천인 낙동강은 면적 – 23,817㎢, 길이 – 521.5㎞로 국토 면적의 24%를 차지하고 있으며 하구역에는 하중도인 을숙도를 비롯하여 진우도, 신자도, 대마등, 백합등 등의 사주 해안과 간석지가 발달해 있다[3-4].
연구 대상 구간의 중앙부에 위치한 밀양강 합류점(B2)의 부이는 3,763㎥/s(삼랑진(O1))의 유량에서 이동을 시작하였으며 4,182㎥/s의 방류량을 보인 8월 19일 4시경 가장 먼저 하구역으로 유출되었다. 창녕/함안보 인근 지점으로부터 밀양강 합류점 인근까지 이동하여 장기간 정체하고 있던 또 다른 부이(B1)는 상대적으로 넓은 하폭의 영향으로 470㎥/s의 유량이 증가한 4,233㎥/s(삼랑진(O1))에서 이동을 시작하였다.
유량의 변화는 낙동강 하구의 수문 운영과 연관된 진동 관측소(O1)를 비롯하여 부이 투하 지점과 인접한 삼랑진(O2), 구포 관측소(O3)에 대한 자료를 분석하였다(그림 2). 2014년 7월 1일부터 9월 30일까지의 자료를 바탕으로 하류 지역의 일자별 유량 변화를 파악하였으며 부이의 이동과 관련된 시기의 유량에 대해서는 시간별 변화를 분석하였다.
그 결과 장마시기에 하구와 해양으로 유입되는 초목류, 생활쓰레기 등의 부유쓰레기는 하류 지역에서 사전에 수거되지 않아 장기간 강변에 집적되어 있던 것들로 추정하였다. 이에 본 연구에서는 낙동강 부유쓰레기의 하구 유출 여부와 특성을 세부적으로 파악하기 위해 하류 지역을 연구 대상 구간으로 선정하였다.
하천 유량은 국토교통부의 국가수자원관리종합정보시스템[15]와 낙동강홍수통제소[16]에서 제공에서 제공하는 일자별/10분별 자료를 이용하였다. 하구둑 방류량은 한국수자원공사[17]에서 제공하는 댐/보 수문 자료(일자별/시간별)를 활용하였다. 낙동강 하구역의 풍향은 기상청[18]의 시간별 지상관측자료를 활용하였으며 하구역과 가장 인접한 사하 지점에 대해 분석하였다.
따라서 본 연구에서는 부유쓰레기의 이동 및 유출과 관련한 수문기상환경을 파악하기 위해 하천 유량 및 하구둑 방류량 변화, 하구역의 풍향을 분석하였다. 하천 유량은 국토교통부의 국가수자원관리종합정보시스템[15]와 낙동강홍수통제소[16]에서 제공에서 제공하는 일자별/10분별 자료를 이용하였다. 하구둑 방류량은 한국수자원공사[17]에서 제공하는 댐/보 수문 자료(일자별/시간별)를 활용하였다.

이론/모형

본 연구에서는 낙동강 부유쓰레기의 이동 및 하구 유출 경로를 파악하기 위해 장선웅 등[9-10]이 제안한 저궤도 이동 위성 서비스와 위성 위치 발신기를 장착한 소형 부이(Buoy)를 활용하였다(그림 1). 부이 이동에 대한 위치 정보(위도, 경도, 시간)는 이동 -10분 간격, 정체 - 1시간 간격으로 웹사이트(http://www.

성능/효과

이영복 등[8]은 진우도 전면해역을 대상으로 해안쓰레기의 공간적 분포와 종류를 분석한 뒤, 낙동강 하구역 사주 해안(진우도, 신자도, 도요 등)에 대한 전체 분포량을 추정하였다. 그 결과 목재(85.56%)가 가장 많은 양을 차지하였으며 사주 전면 해안에 분포하는 쓰레기는 총 239,760kg으로 추정되었다. 이와 같은 결과는 집중호우 발생 시 낙동강 유역에서 다량의 부유쓰레기가 유출될 경우 하구역내 사주 해안에 집적될 수 있음을 보여준다.
그리고 유창일 등[1]은 입자수치모의를 통해 낙동강 하구 해안 부유쓰레기의 거동 특성을 파악하였다. 그 결과에 따르면 하구둑의 홍수 유량에서 입자를 방출한 후 72시간이 지난 시점에 하구역내 입자 분포 및 거동이 안정 상태에 도달하며 진우도를 포함한 가덕도 동쪽 해안은 초기부터 33시간까지 입자 비율이 40%까지 증가한다는 결과를 도출하였다. 이영복 등[8]은 진우도 전면해역을 대상으로 해안쓰레기의 공간적 분포와 종류를 분석한 뒤, 낙동강 하구역 사주 해안(진우도, 신자도, 도요 등)에 대한 전체 분포량을 추정하였다.
그리고 하구 수문을 통과할 당시 방류량은 첫 번째 유출 때보다 280㎥/s 정도 증가한 4,462㎥/s을 나타냈다. 마지막으로 낙동강 하구둑과 가장 인접한 양산천 합류점(B3)은 다른 부이들의 이동 시작 때보다 1,700㎥/s 이상 많은 5,998㎥/s(구포(O3))의 유량에서 이동하였으며 가장 빠른 이동속도(80.1m/min)를 나타냈다. 하구 수문 유출 당시 방류량은 4,281㎥/s로 두 번째 유출 때보다 약 180㎥/s 정도 감소하였다.

후속연구

본 연구는 수문 환경에 따른 하천 부유쓰레기의 하구 유출 특성을 구체적으로 파악하였다는 점에서 의미가 있다. 또한, 본 연구 결과는 향후 집중호우시 낙동강 부유쓰레기의 연안 유출 여부와 피해 범위를 파악하는데 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
이에 본 연구에서는 낙동강 하류 지역 부유쓰레기에 대한 실시간 이동 경로 추적과 수문기상환경 분석을 통해 구체적인 하구 유출 특성을 파악하고자 하였다. 향후 본 연구는 집중호우시 하천기인 부유쓰레기의 연안 유출 여부와 피해 범위를 파악하는데 도움을 줄 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	낙동강의 특징은 어떠한가?	본 연구의 대상 하천인 낙동강은 면적 – 23,817㎢, 길이 – 521.5㎞로 국토 면적의 24%를 차지하고 있으며 하구역에는 하중도인 을숙도를 비롯하여 진우도, 신자도, 대마등, 백합등 등의 사주 해안과 간석지가 발달해 있다[3-4]. 특히, 낙동강 하구 주변 일대는 문화재보호구역, 생태계보전지역, 습지보호지역, 자연환경보전지역, 연안오염특별관리해역으로 지정하여 보호하고 있다[5].
	집중호우 발생 시 어떤 현상이 일어나는가?	장마, 태풍 등으로 인한 집중호우 발생 시 하천으로 다량의 쓰레기가 유입되어 하류를 따라 이동하며 하구역 또는 외해로 유출되고 있다[1]. 2009년～2012년 한강, 금강, 낙동강, 영산강, 섬진강에서 수거된 쓰레기의 양은 184,760톤으로 이 가운데 115,899톤이 하구에서 수거되었다[2].
	집중호우로 유입되는 쓰레기로 인해 낙동강 하구 주변 일대에 어떤 피해가 발생하고 있는가?	특히, 낙동강 하구 주변 일대는 문화재보호구역, 생태계보전지역, 습지보호지역, 자연환경보전지역, 연안오염특별관리해역으로 지정하여 보호하고 있다[5]. 그러나 집중호우 시 하구역으로 유입되 는 쓰레기로 인해 철색 서식지 및 해양생태계 파괴, 경관 훼손, 막대한 처리 비용 소요 등의 피해를 유발 하고 있다[6].

참고문헌 (20)

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http://www.wamis.go.kr/
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S-W. Jang, D-Y. Kim, Y-H. Chung, H-J. Yoon, "Behavior characteristics of floating debris spilled from the Nakdong River" Korean journal of remote sensing, vol. 30, no. 1, 2014, pp. 127-136.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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