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문제 정의
- 본 연구는 매년 1천만명 이상 해수욕객이 사용하는 해운대 해수욕장 내로 해파리의 유입을 저감시켜 안전을 확보하기 위한 하나의 수단으로써 해파리 차단망을 설치하였다. 해수욕장 내에 2단 구조로 설계 및 제작된 해파리 차단망에 대한 수중 안정성 및 원격 감시 시스템의 성능을 분석한 결과를 보고하고자 한다.
- 해파리 감시시스템에서 수신된 최대 장력 시간과 최고 유속 시간은 동일한 시간대로 나타났다. 본 연구는 해수욕장으로 유입되는 해파리를 저감시키기 위하여 해운대 해수욕장에 설치한 차단망에 대한 보고 결과로 해파리에 대한 해수욕객의 안전을 위한 기초 결과로 활용 될 것이다.
- 본 연구는 매년 1천만명 이상 해수욕객이 사용하는 해운대 해수욕장 내로 해파리의 유입을 저감시켜 안전을 확보하기 위한 하나의 수단으로써 해파리 차단망을 설치하였다. 해수욕장 내에 2단 구조로 설계 및 제작된 해파리 차단망에 대한 수중 안정성 및 원격 감시 시스템의 성능을 분석한 결과를 보고하고자 한다.
제안 방법
- 해파리 차단망의 안정성 확인을 위해서는 차단망에 걸리는 장력을 측정하여야 한다. 따라서 차단망에 걸리는 장력을 측정을 위해 자체 제작한 해파리 차단망 원격감지 시스템을 설치하였다. 해파리 차단망에 걸리는 장력 측정부터 데이터의 수집까지 해파리 차단망 원격 감지 시스템은 크게 측정부와 데이터 변환부 (A/D converter) 및 송·수신부로 구성되었다 (Fig.
- 해파리 차단망의 설치시 사개줄의 고정과 모래 멍의 투하 후 그물을 1폭씩 항을 치면서 연결시켰다. 또한 차단망 설치 30일 후 부력을 보강을 위해서 100 L의 스티로폼 부이를 30 m 간격으로 추가 설치하였다.
- 따라서 차단망의 높이는 파도에 의한해파리 차단망 하부가 해저로부터 이탈을 고려하여 수변부와 중앙부를 각각 3 m와 7 m로 제작하였다. 또한 차단망 형태는 어류가 그물코에 꽂히는 것을 방지하고, 소형 개체의 해파리 유입저감을 동시에 고려한 2단 구조로 설계하여 제작하였다. 차단망의 그물실 재질 및 굵기는 상부와 하부 모두 PE 230Td 120합사 (직경 2.
- 3). 모래 멍은 포대 1개에 50 kg의 모래를 넣은 후, 포대의 수량을 조절하여 각각 500 kg와 1,000 kg로 제작하였다. 제작된 모래 멍은 해파리 차단망을 기준으로 해수욕장 내측과 외측에 30 m 간격으로 각각 500 kg와 1,000 kg를 투하하였으며, 멍줄의 길이는 수심을 고려하여 내측과 외측 각각 수심의 2배인 10 m와 3배인 15 m 로 차단망과 멍을 연결하였다.
- 5는 해운대 해수욕장에 설치된 해파리 차단망의 모식도와 실측 사진으로 해파리 차단망의 좌, 우측에는 인명 구조 활동을 위한 선박 통항로를 만들었다. 선박통항로는 체인을 이용하여 해파리 차단망의 사개줄과 연결한 후, 체인을 중심에 두고 좌, 우로 총 중량 6,000 kg의 모래 멍을 투하하여 고정하였다. 해파리 차단망의 설치시 사개줄의 고정과 모래 멍의 투하 후 그물을 1폭씩 항을 치면서 연결시켰다.
- 해저면 조사시 조사 측량 라인은 총 20개이며, 라인 간격은 40 m였다. 수집된 음향 자료는 후처리 소프트웨어 (Fledermaus visualization 7.0, USA)를 이용하여 자료 처리 후 3차원으로 구현하여, 차단망 선정 위치를 설정하였다. 해운대 해수욕장 내 차단망 설치 및 운영시 영향을 주는 환경 요소인 유속 및 조석은 국립 해양조사원 인터넷 제공 자료 (KHOA)를 활용하였다.
- 이 때, 디지털화된 신호는 10 초 단위로 10 회 측정하여 데이터를 축적한 후 10 분 단위로 최대 값을 송·수신 하도록 하였다.
- 해운대 해수욕장에 진입하는 해파리를 저감시키기 위해 2014년 6월 28일부터 9월 10일까지 해파리 차단망을 설치하였고, 안정성 확인을 위해서 조류 및 조석의 변동에 의해 차단망에 가해지는 장력을 측정하였다. 장력 측정을 위해서 해파리 차단망 감시 시스템을 구축하여 해파리 차단망에 설치된 장력계로부터 700 m 떨어진 육상에서 측정된 장력값을 10분 단위로 수신하였다. 해파리 차단망은 2단 구조로 제작되었으며, 상부와 하부는 각각 PE 230 Td 120합사 망목 75 mm와 PE 230 Td 120합사 망목 150 mm으로 제작하였고, 차단망은 모래 멍을 30 m 간격으로 투하하여 고정하였다.
- 모래 멍은 포대 1개에 50 kg의 모래를 넣은 후, 포대의 수량을 조절하여 각각 500 kg와 1,000 kg로 제작하였다. 제작된 모래 멍은 해파리 차단망을 기준으로 해수욕장 내측과 외측에 30 m 간격으로 각각 500 kg와 1,000 kg를 투하하였으며, 멍줄의 길이는 수심을 고려하여 내측과 외측 각각 수심의 2배인 10 m와 3배인 15 m 로 차단망과 멍을 연결하였다.
- 해파리 차단망은 2단 구조로 제작되었으며, 상부와 하부는 각각 PE 230 Td 120합사 망목 75 mm와 PE 230 Td 120합사 망목 150 mm으로 제작하였고, 차단망은 모래 멍을 30 m 간격으로 투하하여 고정하였다. 차단망의 가로와 세로방향의 성형률은 각각 70%와 60%로 구성하여 파도에 의해서도 파망되는 경우가 발생하지 않도록 하였으며, 또한 순대말이 현상이 발생하지 않도록 발줄의 길이를 뜸줄보다 4% 더 길게 하고, 그물폭 6 m 지점에서 길이 방향으로 연심로프를 부착하였다. 그 결과 순대말이 및 파망 현상이 발생되지 않았으며, 조류에 의해 차단망이 밀리는 현상도 발생되지 않았다.
- 또한 차단망 형태는 어류가 그물코에 꽂히는 것을 방지하고, 소형 개체의 해파리 유입저감을 동시에 고려한 2단 구조로 설계하여 제작하였다. 차단망의 그물실 재질 및 굵기는 상부와 하부 모두 PE 230Td 120합사 (직경 2.1 mm)이고, 상부와 하부 그물의 망목 크기는 각각 75 mm와 150 mm로 정하였다. 이들 그물감의 부력 (F)은식 (1)을 이용하여 계산하였다.
- 해운대 해수욕장 내 해파리 차단망 (jellyfish sting protection net)이 설치될 해운대 해수욕장의 해저 지형 확인을 위해서 다방향 음향 측심기 (Multibeam 7101-ST, Denmark)를 이용하여 해저면 조사를 실시하였다 (Fig. 1). 해저면 조사시 조사 측량 라인은 총 20개이며, 라인 간격은 40 m였다.
- 해운대 해수욕장에 진입하는 해파리를 저감시키기 위해 2014년 6월 28일부터 9월 10일까지 해파리 차단망을 설치하였고, 안정성 확인을 위해서 조류 및 조석의 변동에 의해 차단망에 가해지는 장력을 측정하였다. 장력 측정을 위해서 해파리 차단망 감시 시스템을 구축하여 해파리 차단망에 설치된 장력계로부터 700 m 떨어진 육상에서 측정된 장력값을 10분 단위로 수신하였다.
- 해파리 차단망 설치를 위해 2014년 6월 5일 만조시 해운대 해수욕장 주변에서 다방향 음향 측심기를 이용 하여 해저지형을 측정하였다 (Fig. 8). 차단망이 설치될 해운대 해수욕장의 수심 범위는 2-15 m로 해안에서 멀어질수록 수심이 증가하는 경향을 보였다.
- 장력 측정을 위해서 해파리 차단망 감시 시스템을 구축하여 해파리 차단망에 설치된 장력계로부터 700 m 떨어진 육상에서 측정된 장력값을 10분 단위로 수신하였다. 해파리 차단망은 2단 구조로 제작되었으며, 상부와 하부는 각각 PE 230 Td 120합사 망목 75 mm와 PE 230 Td 120합사 망목 150 mm으로 제작하였고, 차단망은 모래 멍을 30 m 간격으로 투하하여 고정하였다. 차단망의 가로와 세로방향의 성형률은 각각 70%와 60%로 구성하여 파도에 의해서도 파망되는 경우가 발생하지 않도록 하였으며, 또한 순대말이 현상이 발생하지 않도록 발줄의 길이를 뜸줄보다 4% 더 길게 하고, 그물폭 6 m 지점에서 길이 방향으로 연심로프를 부착하였다.
- 해파리 차단망은 사개줄의 양 끝단을 암반에 고정시키고, 해수욕장 내측과 외측에 모래 멍을 각각 24,000 kg (48개)와 48,000 kg (48개)를 투하하였다. 해수욕장 내측과 외측 해파리 차단망의 수평 고정력은 각각 19,183 kg과 39,286 kg 이었다.
- 선박통항로는 체인을 이용하여 해파리 차단망의 사개줄과 연결한 후, 체인을 중심에 두고 좌, 우로 총 중량 6,000 kg의 모래 멍을 투하하여 고정하였다. 해파리 차단망의 설치시 사개줄의 고정과 모래 멍의 투하 후 그물을 1폭씩 항을 치면서 연결시켰다. 또한 차단망 설치 30일 후 부력을 보강을 위해서 100 L의 스티로폼 부이를 30 m 간격으로 추가 설치하였다.
대상 데이터
- 해운대 해수욕장의 만조시 수심은 수변부인 내측의 조선호텔과 미 포항에서 100 m 외측까지는 2 m 내외였고, 중앙부는 최대 6 m 였다. 따라서 차단망의 높이는 파도에 의한해파리 차단망 하부가 해저로부터 이탈을 고려하여 수변부와 중앙부를 각각 3 m와 7 m로 제작하였다. 또한 차단망 형태는 어류가 그물코에 꽂히는 것을 방지하고, 소형 개체의 해파리 유입저감을 동시에 고려한 2단 구조로 설계하여 제작하였다.
- 시스템 운영을 위한 전원은 스테인리스 관 (stainless pipe, 직경 150 mm) 내부에 12 V/200 A의 배터리를 삽입하여 고정 후 이용하였다. 수신기는 장력 계가 설치된 지점으로부터 약 700 m 떨어진 해운대 해수욕장 관리사무소에 설치하였다. 설치 기간은 2014년 7월 23일부터 7월 30일까지 7일간 운영하였다.
- 5 m)에 설치하여 전송하였다. 시스템 운영을 위한 전원은 스테인리스 관 (stainless pipe, 직경 150 mm) 내부에 12 V/200 A의 배터리를 삽입하여 고정 후 이용하였다. 수신기는 장력 계가 설치된 지점으로부터 약 700 m 떨어진 해운대 해수욕장 관리사무소에 설치하였다.
- 7). 장력계에 수집된 자료는 무지향성 안테나 (Radio buoy, 주파수 424 MHz, 통신거리 2 km, 데이터 전송속도 1,200 bps, 소비 전류 30~50 mA)를 수면 위 (1.5 m)에 설치하여 전송하였다. 시스템 운영을 위한 전원은 스테인리스 관 (stainless pipe, 직경 150 mm) 내부에 12 V/200 A의 배터리를 삽입하여 고정 후 이용하였다.
- 2와 Table 1에 도식화 및 기술하였다. 차단망의 길이는 해운대 조선호텔에서 미포항 입구까지의 거리 (1,400 m)를 고려하려 제작하였고, 해수욕객의 인명 구조 활동을 위한 선박 통항로 2개를 조선호텔과 미포항의 외측 (100 m)에 설치하였다 (Fig. 2). 해운대 해수욕장의 만조시 수심은 수변부인 내측의 조선호텔과 미 포항에서 100 m 외측까지는 2 m 내외였고, 중앙부는 최대 6 m 였다.
- 0, USA)를 이용하여 자료 처리 후 3차원으로 구현하여, 차단망 선정 위치를 설정하였다. 해운대 해수욕장 내 차단망 설치 및 운영시 영향을 주는 환경 요소인 유속 및 조석은 국립 해양조사원 인터넷 제공 자료 (KHOA)를 활용하였다.
- 1). 해저면 조사시 조사 측량 라인은 총 20개이며, 라인 간격은 40 m였다. 수집된 음향 자료는 후처리 소프트웨어 (Fledermaus visualization 7.
- 94 kg이며, 이들 부자의 총 부력은 약 7,826 kg 였다. 해파리 차단망의 그물감으로 사용된 PE 230 Td 120합사 망목 75 mm 및 PE 230 Td 120합사 망목 150 mm으로 공기 중 무게는 각각 2,830 kg, 2,040 kg 였다. 따라서 PE 그물감 자체의 비중 (0.
성능/효과
- 차단망의 가로와 세로방향의 성형률은 각각 70%와 60%로 구성하여 파도에 의해서도 파망되는 경우가 발생하지 않도록 하였으며, 또한 순대말이 현상이 발생하지 않도록 발줄의 길이를 뜸줄보다 4% 더 길게 하고, 그물폭 6 m 지점에서 길이 방향으로 연심로프를 부착하였다. 그 결과 순대말이 및 파망 현상이 발생되지 않았으며, 조류에 의해 차단망이 밀리는 현상도 발생되지 않았다. 조사기간 동안 해파리 차단망 외측의 최대 장력은 4,100 kg으로 측정되었다.
- 해파리 차단망의 그물감으로 사용된 PE 230 Td 120합사 망목 75 mm 및 PE 230 Td 120합사 망목 150 mm으로 공기 중 무게는 각각 2,830 kg, 2,040 kg 였다. 따라서 PE 그물감 자체의 비중 (0.95)을 고려한 그물감의 부력은 각각 149.0 kg와 107.4 kg으로 나타났다. 즉 그물감은 침강력보다 부력이 높아 수면에 뜨는 것으로 계산되었다.
- 반면에 정조시 연심로프가 없을 경우, 수심 4-5 m 지점에서 여유분의 그물감 2-3 m는 수면에 뜨게되고, 순대말이 현상이 지속적으로 발생되어 부력이 감소하여 해파리 차단망으로서의 기능이 상실될 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 그물감의 높이 6 m 위치에 연실로프를 길이 방향으로 부착한 결과, 순대말이 현상은 발생되지 않았을 뿐만 아니라 차단망을 철거한 후 확인 결과 그물코에 어류가 걸린 흔적은 발견되지 않았다.
- 4 m/sec에 의한 상부와 하부의 해파리 차단망에 걸리는 수직저항은 각각 4,829 kg와 3,105 kg이었다. 따라서 해파리 차단망에 걸리는 총 저항은 사개 줄의 고정력 19,183 kg의 41.4%인 7,934 kg으로 계산되어 조류에 의한 해파리 차단망이 해수욕장 외측으로 밀려 나가는 것을 방지하는데 충분하였다고 사료된다.
- 이는 파도에 의해 그물감이 부자에 얽히는 순대말이 (tangling of net) 현상을 방지하기 위해 뜸줄보다 발줄의 길이를 8 m 더 길게 하였다. 차단망의 성형률은 뜸줄과 발줄측의 길이 방향을 모두 70%로 하였으며, 깊이 방향을 60% 로 제작하여 파도에 의해 그물에 미치는 수직 방향의 충격을 10 % 정도 저감하였다. 이는 그물감의 가로와 세로방향의 상형률을 각각 X, Y라 할 때 주름없이 그물감을 펼쳐지기 위해서는 X2+Y2=1이 성립되기 때문이다.
- 8). 차단망이 설치될 해운대 해수욕장의 수심 범위는 2-15 m로 해안에서 멀어질수록 수심이 증가하는 경향을 보였다. 해저 경사는 동백섬 전면 해역에서 외해로 갈수록 0.
- 해수욕장 내측과 외측 해파리 차단망의 수평 고정력은 각각 19,183 kg과 39,286 kg 이었다. 창조시 최대 유속 0.8 m/sec에 의한 상부와 하부의 해파리 차단망에 걸리는 수직저항은 각각 19,318 kg와 12,419 kg로, 총 저항은사개줄의 고정력 39,286 kg의 80.8%인 31,736 kg으로 나타난 것으로 보아 조류에 의한 해파리 차단망이 해수욕장 내로 진입하는 것을 억제 할 수 있었다. 또한 낙조시 최대 유속 0.
후속연구
- 이는 만조 수심이 6 m 일 경우, 길이 방향으로 16 m 지점까지 장력이 미치는 것으로 추정된다. 따라서 본 결과를 통한 정확한 실측 검토를 위해서는 일정한 간격으로 다수의 장력계를 설치하여 측정할 필요가 있는 것으로 사료된다.
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