선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- , 2001). 본 연구에서는 패류양식해역의 양식생물 성장과 양식환경 등 생지화학 과정의 공간적 불균형을 설명하기 위해 입자추적모델을 이용하여 자란만 패류양식 해역의 체류시간 공간분포를 계산하였다.
가설 설정
- 모델의 개방경계는 남쪽에 위치한 격자로 4대 분조 값을 보간하여 해당 격자에 각각 진폭과 위상을 입력하였다. 기상조건은 기상청의 대기압, 일사량 자료를 사용하였고 바람은 없는 것으로 가정하였다.
제안 방법
- 5와 같다. 3개의 영역으로 나누어 입자의 색을 다르게 표현하였으며 입자의 초기위치와 해수 흐름에 따라 10일, 20일, 30일 이동한 후의 위치를 보여준다. 10일 동안 사량도를 비롯하여 자란만의 남동쪽에 위치한 통영 연안까지 입자가 확산되며 이후 지속적인 확산이 일어나면서 자란만 내 입자의 수가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
- 조위와 조류 관측은 2015년 7월 30일부터 9월 1일까지 총 33일 동안 수행되었으며, 관측 시간 간격은 10분으로 설정하였다. 관측 자료는 조석성분과 비조석성분으로 조화분해한 후 조석성 분과 모델의 계산결과를 비교하여 모델의 재현성을 검토하였다.
- 2). 방류 시점에 따라 입자의 체류시간은 크게 달라지므로 입자의 방류시기를 달리하여 대조기와 소조기의 고조, 저조, 창조, 낙조 등 각각 4회에 걸쳐 모의한 후 각 입자별 체류시간을 평균한 평균체류시간을 계산하였다(Park et al., 2009).
- 입자추적모델에서는 설정된 경계 내 격자마다 다섯 개의 입자를 방류하여 해수의 흐름에 따라 이동하는 각 입자의 위치정보를 시간에 따라 저장하였다. 본 연구에서는 사량도 북쪽 해역과 고성만 입구의 협수로를 포함하는 영역에 대하여 임의의 경계(점선)를 설정하여 체류시간을 계산하였다(Fig. 2). 방류 시점에 따라 입자의 체류시간은 크게 달라지므로 입자의 방류시기를 달리하여 대조기와 소조기의 고조, 저조, 창조, 낙조 등 각각 4회에 걸쳐 모의한 후 각 입자별 체류시간을 평균한 평균체류시간을 계산하였다(Park et al.
- 본 연구에서는 입자추적모델을 이용하여 자란만 패류 양식해역의 평균체류시간 공간분포를 추산하였다. 수치 모의를 통해 대상해역인 자란만은 대부분의 해역에서 비교적 강한 해수의 흐름이 형성되며 남동쪽 외해에서 해수가 유입되어 자란만 내부의 해수와 교환되는 것을 알 수 있었다.
- 자란만 외측 지점(J1)과 입구 지점(J2)의 조위와 조류에 대하여 관측값과 계산값을 비교하였다(Fig 3). 조위는 J1과 J2 지점 모우 계산값이 관측값과 유사하였다.
- 2의 J1과 J2 지점에서 조위와 조류 관측을 수행하였다. 조위와 조류 관측은 2015년 7월 30일부터 9월 1일까지 총 33일 동안 수행되었으며, 관측 시간 간격은 10분으로 설정하였다. 관측 자료는 조석성분과 비조석성분으로 조화분해한 후 조석성 분과 모델의 계산결과를 비교하여 모델의 재현성을 검토하였다.
- 해수유동모델의 검증을 위해 Fig. 2의 J1과 J2 지점에서 조위와 조류 관측을 수행하였다. 조위와 조류 관측은 2015년 7월 30일부터 9월 1일까지 총 33일 동안 수행되었으며, 관측 시간 간격은 10분으로 설정하였다.
대상 데이터
- 모델의 영역은 자란만을 비롯하여 고성만, 통영 연안, 사천만을 포함하며 동서방향 약 50 km, 남북방향 약 43 km, 총 격자수는 13,589개, 격자 크기는 80~1,700 m 범위의 가변격자로 구성하였다(Fig. 1). 모델의 계산 시간 간격은 1초, 입자추적모델의 모의 기간은 50일로 설정하였다.
이론/모형
- (2002), Park et al.(2009)이 제시한 평균체류시간의 정의에 따라 체류시간을 계산하였다. 체류시간은 만내의 입자가 경계를 최초로 벗어나기까지 소요된 시간으로, 경계로부터 거리와 해수순환 특성에 의해 결정된다.
- , 2013). 생지화학적 과정의 공간적인 차이를 설명하기 위해 다양한 연구에서 물질수송시간(transport time scale) 개념을 사용하였다(Delhez et al., 2004; Kargi and Uygur, 2004; Guyondet et al., 2005; Gibbs, 2007; Wan et al., 2013).
- 자란만의 물질체류시간을 계산하기 위해 Environmental Fluid Dynamics Code(EFDC)(Hamrick, 1992)를 사용하였다. EFDC는 Virginia Institute of Marine Science 에서 개발되었으며 3차원 수리해석 및 유사와 온배수의 거동해석 등 다양한 분야에 적용 가능하다.
성능/효과
- 3개의 영역으로 나누어 입자의 색을 다르게 표현하였으며 입자의 초기위치와 해수 흐름에 따라 10일, 20일, 30일 이동한 후의 위치를 보여준다. 10일 동안 사량도를 비롯하여 자란만의 남동쪽에 위치한 통영 연안까지 입자가 확산되며 이후 지속적인 확산이 일어나면서 자란만 내 입자의 수가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 하지만 입자 방류 후 30일이 경과하였음에도 불구하고 여전히 북쪽의 내만과 서쪽 연안을 따라 다수의 입자가 잔류하고 있는 것을 확인할 수 있다.
- 모델의 검증은 RAAE (Relative Absolute Average Error)를 계산하였으며, 조위의 경우 RAAE가 10% 이하, 조류의 경우 20% 이하일 때 모델이 해역의 해수순환 특성을 잘 재현하고 있는 것으로 판단할 수 있다(Marechal, 2004; Kim and Yoon, 2011). RAAE 계산 결과, 조위는 2.4%, 조류는 17.6%(J1)와 19.8%(J2)로 모델이 두 지점의 유속 및 유향을 잘 재현하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 수립된 모델이 자란만의 물리 환경 특성을 잘 재현하고 있는 것으로 판단하였다.
- 8에서 확인할 수 있듯이 자란만의 경우 북서쪽 내만을 제외한 대부분 해역의 평균체류시간이 짧게 나타나 주변 해수와의 교환이 활발하게 이루지는 것으로 판단할 수 있다. 결과적으로 평균체류시간의 공간분포 특성을 통해 패류양식장이 주변 저서환경에 미치는 영향을 간접 적으로 판단할 수 있었다.
- 입자추적모델 모의를 통해 내만에서 방류된 입자 중 상당수가 30일이 지난 시점에도 내만에서 체류 하고 있는 것을 알 수 있었으며 이러한 현상은 동쪽에 비해 서쪽 연안을 따라 두드러지게 나타났다. 대조기와 소조기의 평균체류시간 계산 결과, 입자의 방류시기에 따라 공간적으로 다른 경향이 나타났는데 이는 방류 초기의 해수흐름에 따라 단면통과 유량과 방향이 결정되어 입자의 해역 내 평균체류시간이 크게 변화됨을 의미한다. 평균체류시간 공간분포는 전체적으로 20일 내외로 비교적 짧게 나타났으며 북서와 남동으로 평균체류시간의 공간분포가 구분되었다.
- 6과 같다. 두 시기 모두 외해에서 평균체류시간이 짧게 나타났으며 내만으로 갈수록 증가하는 경향이 나타나 내만에서는 40일 이상의 긴 평균체류시간이 나타났다. 소조기에 비해 대조기의 경우 남쪽의 경계 부근에서 상대적으로 긴 평균체류시간이 계산된 반면 내만에서는 짧은 평균체류시간이 나타났다.
- 8%(J2)로 모델이 두 지점의 유속 및 유향을 잘 재현하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 수립된 모델이 자란만의 물리 환경 특성을 잘 재현하고 있는 것으로 판단하였다.
- 30일 이후까지 자란만 내에 잔류하는 입자 중북서 해역에서 방류된 입자(빨강)가 다수인 것을 확인할 수 있으며 이는 해당 해역의 해수교환이 약해 물질의 확산이 잘 이루어지지 않는 것을 뜻한다. 또한, 외해에서 방류된 입자(노랑)도 다수 존재하는 것을 확인할 수 있는데 이는 창조류에 의해 내만으로 이동하였다가 외해로 유출 되지 못하고 내만에 체류한 것으로 북서 내만으로 유입된 물질의 경우 유출보다는 집적되기 쉬운 물리적 환경임을 의미한다. 이러한 결과를 통해 자란만의 북동과 남서를 가로지르는 내해에서 평균체류시간이 긴 것으로 나타났으며 특히 북서 내만에서 가장 긴 평균체류시간이 계산될 것으로 추측할 수 있다.
- 유향·유속의 경우, J1 지점에서는 u와 v 성분 모두 계산값이 관측값에 비해 다소 크게 나타났으며 J2 지점에서는 동서방향의 흐름인 u성분이 강하게 형성되었다. 모델의 검증은 RAAE (Relative Absolute Average Error)를 계산하였으며, 조위의 경우 RAAE가 10% 이하, 조류의 경우 20% 이하일 때 모델이 해역의 해수순환 특성을 잘 재현하고 있는 것으로 판단할 수 있다(Marechal, 2004; Kim and Yoon, 2011). RAAE 계산 결과, 조위는 2.
- 4에서 알 수 있듯이 자란만 외해의 경우 동-서 방향의 흐름이 형성되며 입자의 방류 시점에 따라 방류 직후 경계를 벗어날 수 있지만 흐름이 반대인 경우 오히려 해역의 중앙으로 이동하여 평균체류시간이 증가 하게 된다. 본 연구에서는 8번의 서로 다른 방류시기를 모의하여 평균한 체류시간을 계산하고 있으며 이러한 계산방법으로 인해 평균체류시간이 증가한 것으로 판단된다.
- 두 시기 모두 외해에서 평균체류시간이 짧게 나타났으며 내만으로 갈수록 증가하는 경향이 나타나 내만에서는 40일 이상의 긴 평균체류시간이 나타났다. 소조기에 비해 대조기의 경우 남쪽의 경계 부근에서 상대적으로 긴 평균체류시간이 계산된 반면 내만에서는 짧은 평균체류시간이 나타났다. 이러한 결과는 방류시기에 따라 입자의 초기 이동 거리에서 큰 차이가 발생해 나타난 결과로 판단된다.
- 본 연구에서는 입자추적모델을 이용하여 자란만 패류 양식해역의 평균체류시간 공간분포를 추산하였다. 수치 모의를 통해 대상해역인 자란만은 대부분의 해역에서 비교적 강한 해수의 흐름이 형성되며 남동쪽 외해에서 해수가 유입되어 자란만 내부의 해수와 교환되는 것을 알 수 있었다. 입자추적모델 모의를 통해 내만에서 방류된 입자 중 상당수가 30일이 지난 시점에도 내만에서 체류 하고 있는 것을 알 수 있었으며 이러한 현상은 동쪽에 비해 서쪽 연안을 따라 두드러지게 나타났다.
- 또한, 외해에서 방류된 입자(노랑)도 다수 존재하는 것을 확인할 수 있는데 이는 창조류에 의해 내만으로 이동하였다가 외해로 유출 되지 못하고 내만에 체류한 것으로 북서 내만으로 유입된 물질의 경우 유출보다는 집적되기 쉬운 물리적 환경임을 의미한다. 이러한 결과를 통해 자란만의 북동과 남서를 가로지르는 내해에서 평균체류시간이 긴 것으로 나타났으며 특히 북서 내만에서 가장 긴 평균체류시간이 계산될 것으로 추측할 수 있다.
- 평균체류시간 공간분포는 전체적으로 20일 내외로 비교적 짧게 나타났으며 북서와 남동으로 평균체류시간의 공간분포가 구분되었다. 이로 인해 북서 내만에서 50일 이상으로 가장 긴 평균체류시간이 계산되었으며, 동쪽 연안에 비해 서쪽 연안의 평균체류시간이 비교적 길게 나타났다. 이러한 결과는 자란만 내에서 발생한 물질의 해역 내 평균체류시간이 공간적으로 큰 차이가 발생할 수 있는 것을 의미한다.
- 수치 모의를 통해 대상해역인 자란만은 대부분의 해역에서 비교적 강한 해수의 흐름이 형성되며 남동쪽 외해에서 해수가 유입되어 자란만 내부의 해수와 교환되는 것을 알 수 있었다. 입자추적모델 모의를 통해 내만에서 방류된 입자 중 상당수가 30일이 지난 시점에도 내만에서 체류 하고 있는 것을 알 수 있었으며 이러한 현상은 동쪽에 비해 서쪽 연안을 따라 두드러지게 나타났다. 대조기와 소조기의 평균체류시간 계산 결과, 입자의 방류시기에 따라 공간적으로 다른 경향이 나타났는데 이는 방류 초기의 해수흐름에 따라 단면통과 유량과 방향이 결정되어 입자의 해역 내 평균체류시간이 크게 변화됨을 의미한다.
- 외해에서 짧으며 북서내만으로 갈수록 평균체류시간이 길어지는 것을 알 수 있다. 자란만의 북동에서 남서쪽 해역을 가로지르는 20일 선을 기준으로 평균체류시간의 공간분포가 안과 밖으로 구분되는 것을 확인할 수 있다. 이는 Fig.
- 대조기와 소조기의 평균체류시간 계산 결과, 입자의 방류시기에 따라 공간적으로 다른 경향이 나타났는데 이는 방류 초기의 해수흐름에 따라 단면통과 유량과 방향이 결정되어 입자의 해역 내 평균체류시간이 크게 변화됨을 의미한다. 평균체류시간 공간분포는 전체적으로 20일 내외로 비교적 짧게 나타났으며 북서와 남동으로 평균체류시간의 공간분포가 구분되었다. 이로 인해 북서 내만에서 50일 이상으로 가장 긴 평균체류시간이 계산되었으며, 동쪽 연안에 비해 서쪽 연안의 평균체류시간이 비교적 길게 나타났다.
- 10일 동안 사량도를 비롯하여 자란만의 남동쪽에 위치한 통영 연안까지 입자가 확산되며 이후 지속적인 확산이 일어나면서 자란만 내 입자의 수가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 하지만 입자 방류 후 30일이 경과하였음에도 불구하고 여전히 북쪽의 내만과 서쪽 연안을 따라 다수의 입자가 잔류하고 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 Fig.
후속연구
- 즉, 대상해역인 자란만의 경우 북서 내만에 위치한 양식장에서 발생한 양식 패류 배설물의 확산이 잘 이루어지지 않으며 이로 인해 저서환경에 대한 영향이 클 것으로 판단된다. 추후, 바람에 따른 평균체류시간의 변화 양상과 패류양식 해역에서 평균체류시간이 패류양식장의 환경적인 지속 가능성에 미치는 영향에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.