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문제 정의
- (2005)는 Ranking, Z-score, Re-scaling 등의 표준화 방법을 소개하였고, UNEP(2005)과 Yoo and Kim(2008) 등은 Z-score, Re-scaling 방법 등을 사용하였으나, 이 표준화 방법은 이상치(extreme value) 에 의하여 자료구조가 왜곡되는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 누적확률분포를 제안하였다. 해일고 자료는 제곱근변환(square root transformation)을 적용하였으며, 유의수준 0.
- 본 연구에서는 ADCIRC(ADvanced CIRCulation) 모형을 이용한 해일예측모델링과 취약성 평가기법을 활용하여 우리나라 연안의 해일 취약성을 평가하고 취약등급을 산정하고자 한다.
제안 방법
- 2에 나타내었다. 수치실험의 모의기간은 각 태풍별로 3~4일 동안 수행하였으며, 계산시간간격은 계산안정성을 고려하여 1초로 입력하였다.
- 실험에 적용된 대상 태풍은 2000년부터 2014년까지 우리나라에 상륙 또는 영향을 주었던 27개 태풍을 선정하였다. 실험에 적용한 수위조건은 약최고고조위를 적용하였고, 격자크기는 외해역에서는 최대 30 km, 연안역에서는 최소 20 m의 정밀격자망을 구성하였으며 실험에 대한 개요는 Table 2와 같다.
- 우리나라 연안에서의 해일 취약성평가를 위하여 2000년~2014년에 걸쳐 우리나라에 영향을 끼친 태풍을 대상으로 해일수치모델링을 수행하고, 그 결과를 바탕으로 연안에서의 최대해일고 분포를 산출하였다. 해일고 검증결과 절대상대 오차 평균 약 8 % 이내의 검증정도를 보였다.
- 최대해일고에 대한 정량적인 값을 제시하고자 관측치와 계산치의 절대상대오차(absolute relative error, ARE)와 오차 (Error)를 다음과 같이 나타내었다.
- 해일 취약성 평가를 위해 2000년~2014년 동안의 최대 해일고를 중첩하였으며(Fig. 7), 연안역을 250 m × 250 m의 정방격자화하여 해안선과 맞물린 격자에 예측된 해일고를 부여하였다.
- 해일고 예측 수치모델링의 유의성을 판단하기 위하여 우리나라에 큰 영향을 준 것으로 판단되는 상위 6개 태풍[SAOMAI(0014), RUSA(0215), MAEMI(0314), MEGI(0415), NABI(0514), NARI(0711)]에 대하여 검증을 수행하였다. 검증대상 태풍의 발생기간, 중심기압 및 최대풍속을 Table 3에 제시하였으며, 검증 대상태풍의 이동경로는 Fig.
- 해일고 예측 수치모의 계산은 태풍진행경로 및 모의기간 등을 고려하여 서해, 동해 및 동중국해 전역을 포함하는 영역으로 격자망을 구축하였다(Fig. 1). 계산영역의 해안선 및 수심은 국립해양조사원에서 발행하는 수치해도의 자료를 사용하였으며, 해도상의 수심을 보간하여 각 격자점의 수심을 추출하였다.
대상 데이터
- 2000년부터 2014년까지 대상지역에 상륙 및 큰 영향을 주었던 주요 태풍 27개(Table 1)를 대상으로 각 태풍별 폭풍해일고를 산출하였으며, 대상태풍의 이동경로는 Fig. 2에 나타내었다. 수치실험의 모의기간은 각 태풍별로 3~4일 동안 수행하였으며, 계산시간간격은 계산안정성을 고려하여 1초로 입력하였다.
- 3에 제시하였다. 검증시 활용된 관측자료 중, 태풍 RUSA(0215), MAEMI(0314), MEGI(0415)는 국립해양조사원의 기준조석관측소에서 관측된 1분 해수위 관측자료(여수, 마산, 통영, 부산)를 활용하였으며, 그 밖의 태풍에 대해서는 1시간 간격 해수위 관측자료(여수, 마산, 통영, 가덕, 부산)를 활용하였다.
- 1). 계산영역의 해안선 및 수심은 국립해양조사원에서 발행하는 수치해도의 자료를 사용하였으며, 해도상의 수심을 보간하여 각 격자점의 수심을 추출하였다. 실험에 적용된 대상 태풍은 2000년부터 2014년까지 우리나라에 상륙 또는 영향을 주었던 27개 태풍을 선정하였다.
- 해일고 모형의 재현성을 높이기 위해서는 정확한 태풍정보가 필요하다. 본 연구에서 적용한 태풍정보는 앞서 언급한 바와 같이 비대칭 태풍 바람장을 고려할 수 있는 JTWC 의 자료를 사용하였다. 각 기관에서 제공하는 태풍정보의 경우 대개 비교적 유사한 정보를 제공하고 있으나, 특정 태풍사상에 대해서는 이동경로 및 중심기압, 최대 풍속 등에서 다소 차이를 보이고 있다(Fig.
- 현재 태풍정보를 제공하는 기관은 KMA(Korea Meteorological Administration), JMA(Japan Meteorological Agency) 및 JTWC(Joint Typhoon Warning Center)이다. 본 연구에서는 보다 실제적인 태풍현상을 모의하기 위하여 태풍의 비대칭 자료를 제공하는 JTWC자료를 적용하였다. ADCIRC 모형은 동심원 태풍과 비대칭태풍을 모두 모의할 수 있으며, 본 연구에서는 태풍의 비대칭성을 고려할 수 있는 해상풍산출 모듈(NWS=9)을 적용하였다.
- 계산영역의 해안선 및 수심은 국립해양조사원에서 발행하는 수치해도의 자료를 사용하였으며, 해도상의 수심을 보간하여 각 격자점의 수심을 추출하였다. 실험에 적용된 대상 태풍은 2000년부터 2014년까지 우리나라에 상륙 또는 영향을 주었던 27개 태풍을 선정하였다. 실험에 적용한 수위조건은 약최고고조위를 적용하였고, 격자크기는 외해역에서는 최대 30 km, 연안역에서는 최소 20 m의 정밀격자망을 구성하였으며 실험에 대한 개요는 Table 2와 같다.
이론/모형
- 본 연구에서는 보다 실제적인 태풍현상을 모의하기 위하여 태풍의 비대칭 자료를 제공하는 JTWC자료를 적용하였다. ADCIRC 모형은 동심원 태풍과 비대칭태풍을 모두 모의할 수 있으며, 본 연구에서는 태풍의 비대칭성을 고려할 수 있는 해상풍산출 모듈(NWS=9)을 적용하였다. 각 기관별 태풍이동경로, 중심기압, 강풍반경, 최대풍속 등의 자료 검토의 자세한 설명은 다음 절에서 다루기로 한다.
- 연안역에서 연최대폭풍해일고를 산출하기 위하여 폭풍해일 모의에 가장 널리 적용되는 ADCIRC(Luettich et al., 1992) 모형을 적용하였다. 이 모형은 North Carolina대학의 Luettich 와 Notre Dame대학의 J.
성능/효과
- 본 연구에서는 해일고 자체만을 가지고 해일취약성 평가를 실시하였으며, 해일고가 높게 나타난 앞서 언급한 지역에서 4~5등급의 해일 취약성이 높은 것으로 분석되었다. 목포 및 신안군 도서지역의 경우에는 1~3등급의 해일취약성을 보여 해일에 대한 취약성은 낮은 것으로 분석되었다. 이상의 결과는 과거 15년간의 태풍을 대상으로 실시한 결과이며, 해일취약성이 상대적으로 낮은 지역은 태풍이 인접하여 내습하지 않았거나, 인접하여 내습하는 경우에도 태풍의 강도가 약했기 때문으로 사료된다.
- 서해남부와 남해서부 지역에서는 상대적으로 낮은 해일고 분포를 보였다. 본 연구에서는 해일고 자체만을 가지고 해일취약성 평가를 실시하였으며, 해일고가 높게 나타난 앞서 언급한 지역에서 4~5등급의 해일 취약성이 높은 것으로 분석되었다. 목포 및 신안군 도서지역의 경우에는 1~3등급의 해일취약성을 보여 해일에 대한 취약성은 낮은 것으로 분석되었다.
- 분석결과를 살펴보면, 절대상대오차는 0.0~14.5 %이며, 최대오차는 NABI(0514) 통과시 통영지역에서 14.5 %와 오차 7 cm로 나타났다. 최소오차는 NABI(0514) 통과시 부산에서 절대상대오차 0.
- 목포 및 신안군 도서지역의 경우에는 1~3등급의 해일취약성을 보여 해일에 대한 취약성은 낮은 것으로 분석되었다. 이상의 결과는 과거 15년간의 태풍을 대상으로 실시한 결과이며, 해일취약성이 상대적으로 낮은 지역은 태풍이 인접하여 내습하지 않았거나, 인접하여 내습하는 경우에도 태풍의 강도가 약했기 때문으로 사료된다.
- 이상의 결과에서 태풍별·지역별 다소 차이는 있으나, 최대해일고에 대한 평균 절대상대오 차는 8 %이다.
- 앞서 언급한 바와 같이 태풍정보가 갖고 있는 불확실성을 감안하면 매우 정도 높은 해일고의 산출이 이루어진 것으로 판단된다. 최대해일고 분포는 과거 15년간의 27개 태풍사상에 대하여 산출된 값으로, 남해에서는 진해만, 사천만 및 광양만 등의 남해중부지역에서 높은 해일고 분포를 보였으며, 서해에서는 곰소만, 금강하구, 천수만 및 경기만 등에서 높은 해일고 분포를 보였다. 서해남부와 남해서부 지역에서는 상대적으로 낮은 해일고 분포를 보였다.
- 9에 나타내었다. 평가결과, 남해안에서는 부산 가덕도 해안으로부터 전남 여수신항까지의 해안선 중 내만역에 해당하는 진해만, 사천만, 광양만에서 취약지수가 4 5등급으로 분포하였으며, 서해안에서는 곰소만, 금강하구, 천수만 및 경기만 등 주요 내만 연안역에서 5등급으로 나타났다. 해일의 특성상 내만역이 취약하고, 외해로 노출된 지역은 상대적으로 낮은 취약도를 나타내었다.
- 우리나라 연안에서의 해일 취약성평가를 위하여 2000년~2014년에 걸쳐 우리나라에 영향을 끼친 태풍을 대상으로 해일수치모델링을 수행하고, 그 결과를 바탕으로 연안에서의 최대해일고 분포를 산출하였다. 해일고 검증결과 절대상대 오차 평균 약 8 % 이내의 검증정도를 보였다.
- 따라서 본 연구에서는 누적확률분포를 제안하였다. 해일고 자료는 제곱근변환(square root transformation)을 적용하였으며, 유의수준 0.05에서 K-S 및 x2 test를 만족하는 것으로 나타났다. 이들 자료는 누적확률분포를 이용하여 표준화하였으며(Fig.
후속연구
- 침수/범람을 모의하기 위해서는 연안지역에서의 고해상도의 수치표고자료를 바탕으로 육지역에 대한 초고해상도(10 m 이하)의 수치격자망을 구축하여야 하며, 수치모델링의 구축 및 운영에 많은 노력을 요하게 된다. 본 연구는 향후 침수/범람에 의한 연안취약성을 평가하기 이전 단계의 연구성과이며, 향후 본 연구에서 구축한 폭풍해일 수치모델에 연안 저지대에서의 침수/범람을 모의하여 우리나라 주요 연안지점에서의 침수/범람에 대한 취약성을 평가할 계획이다.
- 본 연구의 해일취약성은 폭풍해일고에 대한 평가이며 보다 엄밀한 의미에서의 폭풍해일 취약성을 평가하기 위해서는 저지대 지형적 민감도를 고려한 해일에 의한 침수/범람을 대상으로 평가하는 것이 바람직할 것이다.
- 이는 전남 해안이 상대적으로 낮은 해일고를 갖더라도 대상연안의 표고가 낮으면 더 취약해지며, 진해만, 사천만, 광양만처럼 높은 해일고를 보이더라도 대상 연안의 표고가 높다면 덜 취약해 질 수 있다는 것을 의미한다. 이후 연구에서는 지형적 민감도를 고려한 취약성 평가가 요구된다.
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