황해 태안반도 남서부 해역 8개 정점에서 해양퇴적물을 채취하여 퇴적물의 지음향 및 물리적 특성을 파악하였다. 전반적으로 사질 퇴적물이 우세하며 연구지역의 사질 퇴적물은 최대빙하기(LGM)이후 해수면 변동의 영향을 받아 연구지역에 퇴적되었다. 이후 금강 및 인근 연안에서 유입된 세립질퇴적물의 영향을 받은 지역은 니질 사 또는 사질 니가 발달했다. 이러한 퇴적 환경의 영향으로 정점별로 퇴적물 조직특성, 물리적 성질, 음파전달속도의 수평 수직적 차이가 나타난다. 음파전달속도, 평균입도 및 물리적 성질간의 상관관계를 보면 비교모델로 사용한 남해 퇴적물과 전반적으로 유사한 경향을 보이나 절대값에서 차이를 보인다. 이러한 차이는 퇴적환경, 광물조성 및 측정 시스템의 차이에 의한 것으로 사료된다.
황해 태안반도 남서부 해역 8개 정점에서 해양퇴적물을 채취하여 퇴적물의 지음향 및 물리적 특성을 파악하였다. 전반적으로 사질 퇴적물이 우세하며 연구지역의 사질 퇴적물은 최대빙하기(LGM)이후 해수면 변동의 영향을 받아 연구지역에 퇴적되었다. 이후 금강 및 인근 연안에서 유입된 세립질퇴적물의 영향을 받은 지역은 니질 사 또는 사질 니가 발달했다. 이러한 퇴적 환경의 영향으로 정점별로 퇴적물 조직특성, 물리적 성질, 음파전달속도의 수평 수직적 차이가 나타난다. 음파전달속도, 평균입도 및 물리적 성질간의 상관관계를 보면 비교모델로 사용한 남해 퇴적물과 전반적으로 유사한 경향을 보이나 절대값에서 차이를 보인다. 이러한 차이는 퇴적환경, 광물조성 및 측정 시스템의 차이에 의한 것으로 사료된다.
Physical and acoustic properties of sediment on the southwestern Taean Penisula, the Yellow Sea, were studied using eight piston cores. The sediments in the study area are largely composed of sand which has been deposited with sea-level change after LGM(Last Glacial Maximum). After the sea-level ris...
Physical and acoustic properties of sediment on the southwestern Taean Penisula, the Yellow Sea, were studied using eight piston cores. The sediments in the study area are largely composed of sand which has been deposited with sea-level change after LGM(Last Glacial Maximum). After the sea-level rise, fine-grained sediments discharged from Keum River and neighboring coast area were deposited as muddy sand or sandy mud. Results of these sedimentary environment in this area, the texture of sediments are different from place to place with variable horizontal and vertical distribution of physical and acoustic properties. Correlations among the physical, geoacoustic properties, and mean grain size show slight deviations from those of the South Sea in spite of similar pattern. This is probably due to the differences in sedimentary environment, mineral composition, and measurement system.
Physical and acoustic properties of sediment on the southwestern Taean Penisula, the Yellow Sea, were studied using eight piston cores. The sediments in the study area are largely composed of sand which has been deposited with sea-level change after LGM(Last Glacial Maximum). After the sea-level rise, fine-grained sediments discharged from Keum River and neighboring coast area were deposited as muddy sand or sandy mud. Results of these sedimentary environment in this area, the texture of sediments are different from place to place with variable horizontal and vertical distribution of physical and acoustic properties. Correlations among the physical, geoacoustic properties, and mean grain size show slight deviations from those of the South Sea in spite of similar pattern. This is probably due to the differences in sedimentary environment, mineral composition, and measurement system.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 황해 태안반도 남서부 해역 해양퇴적물에 대한 물리적 성질 및 음파전달속도의 수직적인 분포양상을 밝히고자 한다. 또한 연구지역의 물성과 음향특성간의 상관관계를 밝히고 본 연구지역과 유사한 퇴적환경을 가지는 남해 sand ridge의 연구결과(Chon[1997])와 비교를 통해 새로운 관계식을 제시하고자 한다.
이러한 절댓값의 차이는 퇴적물의 조직, 기원에 따른 광물조성, 퇴적환경, 음파전달 속도 측정 방식 및 장치의 차이로 인한 결과로 생각된다. 또한 본 연구지역의 지음향 모델을 구축하는데 필요한 물성과 음파전달속도간의 관계식을 제시하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 황해 태안반도 남서부 해역 해양퇴적물에 대한 물리적 성질 및 음파전달속도의 수직적인 분포양상을 밝히고자 한다. 또한 연구지역의 물성과 음향특성간의 상관관계를 밝히고 본 연구지역과 유사한 퇴적환경을 가지는 남해 sand ridge의 연구결과(Chon[1997])와 비교를 통해 새로운 관계식을 제시하고자 한다.
제안 방법
코어를 실험실에서 반으로 절개해 평균입도, 물리적 성질(공극률, 함수율, 전밀도, 전단응력) 및 음향학적 특성(음파전달속도 및 감쇠)을 측정하였다. 각 코어의 측정 간격은 퇴적상 및 퇴적구조 변화 양상에 따라 조절하였으며 보통 10~30 cm 이내 에서 측정하였다.
3). 또한 이 중 수심에 따른 퇴적물 유형과 위치가 서로 다른 네 개 정점(정점 3, 7, 9, 11)에 대한 퇴적물 조직함량, 물성 및 지음향 특성 단면도를 작성하였다(Figs. 4, 5, 6, 7, and 8).
속도 측정 시 일정한 실험실 온도(약 20 °C)를 유지하여 온도 차이에 의한 측정 오차를 최소화 하였다.
전단응력은 직경과 높이가 1.27×1.27 cm 크기의 vane이 장착된 자동전단응력 측정 장치를 이용하여 측정하였다.
조립질은 로탭요동기(Ro˗tap Sieve Shaker)를 사용하여 1 Φ 간격으로 분석하고 세립질은 퇴적물입도 자동측정기(Model: Sedigraph 5100)를 사용하여 분석하였다.
채취된 코어시료는 실험실로 옮긴 후 각각의 퇴적물 특성에 대한 분석을 실시하였다. 코어를 실험실에서 반으로 절개해 평균입도, 물리적 성질(공극률, 함수율, 전밀도, 전단응력) 및 음향학적 특성(음파전달속도 및 감쇠)을 측정하였다.
2). 측정 시 퇴적물의 크기를 3 cm 이내로 성형한 후 중심주파수가 1 MHz인 트랜스듀서를 퇴적물에 직접 접촉시켜 수직과 수평속도를 각각 측정하였다. 일반적으로 시료를 통과하는 초음파의 파장과 통과거리의 비(λ/L)가 1보다 작아야 하므로 1 MHz의 주파수를 사용하며(Kolsky[1953]) 본 연구방법과 같이 3 cm 이내로 성형한 경우에도 펄스의 파장이 퇴적물을 구성하는 최대 크기의 입자보다도 훨씬 크기 때문에 정확도는 유지될 수 있다(Kim [1989]).
연구지역에서 획득한 8개의 정점에서 채취한 코어퇴적물에 대해 퇴적물의 조직, 물리적 성질 및 음파전달속도를 일정한 깊이(10~30 cm)에 따라 측정하여 각각의 코어에 대해 평균값으로 표시하여 Table 2에 제시하였다. 코어 상부의 분석 자료를 이용하여 연구지역의 퇴적물 조직함량, 물성 및 지음향 특성의 수평적분포를 파악하였다(Fig. 3). 또한 이 중 수심에 따른 퇴적물 유형과 위치가 서로 다른 네 개 정점(정점 3, 7, 9, 11)에 대한 퇴적물 조직함량, 물성 및 지음향 특성 단면도를 작성하였다(Figs.
채취된 코어시료는 실험실로 옮긴 후 각각의 퇴적물 특성에 대한 분석을 실시하였다. 코어를 실험실에서 반으로 절개해 평균입도, 물리적 성질(공극률, 함수율, 전밀도, 전단응력) 및 음향학적 특성(음파전달속도 및 감쇠)을 측정하였다. 각 코어의 측정 간격은 퇴적상 및 퇴적구조 변화 양상에 따라 조절하였으며 보통 10~30 cm 이내 에서 측정하였다.
각 Φ별로 나온 자료들은 Folk and Ward[1957] 및 Folk[1968]의 모멘트 방법에 따라 입도 및 크기별 함량을 계산하였다. 퇴적물의 물리적 성질(공극률, 함수율, 전밀도)은 밀도측정기 (Micromeritics: Multivolume Pycnometer 1305)를 이용하여 입도분석용 시료채취 위치와 같은 깊이에서 측정하였다. 밀도측정기에는 퇴적물의 공극이나 틈에 침투가 잘되는 헬륨가스를 사용하였고 자료의 일관성을 위해 가스의 압력은 21 psi로 일정하게 유지하였다.
퇴적물의 입도분석은 퇴적물의 탄산염, 유기물과 용해성 염분을 제거하고 4 Φ(0.062 mm) 체로 조립부와 세립부로 나누었다.
대상 데이터
2.2 연구방법
연구지역 퇴적물의 물리적 및 음향학적 특성연구를 위하여 2014년 9월 한국지질자원연구원의 탐사선 탐해2호를 이용하여 총 8개의 지점에서 주상시료를 획득하였다(Fig. 1, Table 1).
연구지역은 황해 중동부 금강유역의 북부에 위치하며 외연도 서부지역과 금강하구 서쪽에 위치한 십이동파도의 북동부를 포함한다. 또한 리아스식 해안이며 해안 주변에 삽시도, 호도, 녹도, 어청도등 많은 섬들이 존재하고 사퇴(sand ridge) 및 수로(channel)가 형성되어 있다.
이론/모형
음파감쇠는 Toksoz et al.[1979]의 spectral ratio 방법을 이용하여 측정하였다. 속도 측정 시 일정한 실험실 온도(약 20 °C)를 유지하여 온도 차이에 의한 측정 오차를 최소화 하였다.
각 Φ별로 나온 자료들은 Folk and Ward[1957] 및 Folk[1968]의 모멘트 방법에 따라 입도 및 크기별 함량을 계산하였다.
27 cm 크기의 vane이 장착된 자동전단응력 측정 장치를 이용하여 측정하였다. 퇴적물의 음향학적 특성은 신호투과법을 기초로 하는 자동속도측정장치(Kim et al.[1999])를 사용하여 측정하였다(Fig. 2). 측정 시 퇴적물의 크기를 3 cm 이내로 성형한 후 중심주파수가 1 MHz인 트랜스듀서를 퇴적물에 직접 접촉시켜 수직과 수평속도를 각각 측정하였다.
성능/효과
4, 8). 20 cm를 기준으로 공극률은 평균 48.7%에서 55.5%로 증가하고, 함수율 또한 평균 28.3%에서 33.8%로 증가한다(Fig. 8). 반면에 전밀도는 큰 차이 없이 1.
본 연구지역은 남해 sand ridge(Chon[1997])의 퇴적물 조직과 평균입도 분포가 비슷한 양상을 보이나, Chon[1997]이 수행한 남해 지역의 연구결과에는 니질퇴적층의 자료가 포함되어 있어 공극률(31~74%)이 본 연구지역보다 높은 분포를 보인다(Fig. 12). 이와 반대로 습윤 전밀도는 Chon[1997]의 연구결과(니질퇴적물: 1.
연구지역의 퇴적물 조직함량, 물성 및 지음향 특성의 수평적 분포를 살펴보면, 외연도를 중심으로 북쪽에서 남쪽으로 갈수록 사질함량이 40.3~98.7%로 증가하여 조직함량이 조립해지는 것을 확인할 수 있다(Fig. 3a). 이에 따라 평균입도분포는 북에서 남으로 갈수록 6.
연구지역의 표층퇴적물의 분포양상을 살펴보면 외연도를 중심으로 남쪽이 북쪽보다 비교적 조립한 양상을 보이며 이에 따라 공극률과 음파전달속도는 남쪽이 더 높은 반면에 공극률은 남쪽에서 더 낮은 양상을 보인다(Fig. 3). Min et al.
[1994]은 주상 시추 시료를 통해 퇴적물의 퇴적상을 분석하였다. 이를 통해 황해 중동부 연안역 니질 퇴적물이 금강 기원 현생 니질 퇴적물이며 사질 퇴적물은 잔류 사질퇴적물임을 밝혔다.
2 Φ의 값이 나타난다. 퇴적물의 함량은 평균 입도의 경향을 따라가는데 사질함량은 0~50 cm는 79.6~70.7%, 70~150 cm는 51.2~72.0%이며 170~270 cm는 85.9~92.1%, 270 cm이하에서 부터는 20.8~82.2%의 함량이 나타난다. 실트함량은 구간 별로 7.
황해 중동부 해역 해양퇴적물에 대한 퇴적물의 조직 및 물성에 대한 연구결과, 연구해역은 사질퇴적물이 우세한 가운데 퇴적물 조직의 수평·수직적인 변화는 금강 및 인근연안에서 공급된 니질 퇴적물의 영향을 받아 결정되었다.
후속연구
이는 비록 두 연구지역이 조립 퇴적물이 우세한 유사 환경임에도 불구하고 퇴적물 조직 함량 및 퇴적물 분포 특성의 미세한 차이로 인해 물성간 상관관계에서는 지역적 구분이 가능함을 보여준다. 따라서 향후 한반도 주변 해역 물성 및 지음향 모델을 적용하기 위해서는 퇴적물 물성 및 지음향 자료로부터 각 해역 및 지역별 퇴적환경을 고려한 물성간 상관관계를 도출하면 보다 신뢰성있는 지음향모델 구축이 가능할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
황해의 지리적 특성은 어떠한가?
황해는 삼면이 육지로 둘러싸여 있고 약 30만 km2 면적의 대륙붕에 연간 약 15억 톤에 이르는 많은 육성기원 퇴적물이 유입되는 천해 퇴적환경을 가지고 있다(Schubel et al.[1984]).
연구지역의 표층퇴적물의 분포양상은 어떠한가?
연구지역의 표층퇴적물의 분포양상을 살펴보면 외연도를 중심으로 남쪽이 북쪽보다 비교적 조립한 양상을 보이며 이에 따라 공극률과 음파전달속도는 남쪽이 더 높은 반면에 공극률은 남쪽에서 더 낮은 양상을 보인다(Fig. 3).
연구지역의 해안 특성은 어떠한가?
연구지역은 황해 중동부 금강유역의 북부에 위치하며 외연도 서부지역과 금강하구 서쪽에 위치한 십이동파도의 북동부를 포함한다. 또한 리아스식 해안이며 해안 주변에 삽시도, 호도, 녹도, 어청도등 많은 섬들이 존재하고 사퇴(sand ridge) 및 수로(channel)가 형성되어 있다. 금강유역 북부는 연안에서 40 km떨어진 외연도까지 평균 20 m로 얕은 수심을 보이다 외연도를 기점으로 서쪽으로 갈수록 수심이 급격이 증가한다(Fig.
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