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문제 정의
- 본 연구에서는 항만 인근 해안의 인공 구조물 주변의 퇴적 작용을 파악하기 위해서 인공 구조물과 해안 주변의 표층 퇴적물 시료를 160개 지점에서 채취하고 퇴적물 입도를 분석하여 퇴적물의 이동 벡터 모델을 적용하여 퇴적 작용의 양상을 파악해보았다.
- 퇴적물이 조립하고 단조로운 지형에서 이동 벡터 결과는 유의미하고 해안선 주변 퇴적물의 지형 형성 작용을 이해할 수 있기 때문에 퇴적물 이동 경로를 산출한 결과는 연구 지역의 퇴적물의 해안 이동에 대한 경향을 파악하는 데 유용하였다.
제안 방법
- 습식 체질 이후 체에 남은 시료를 건조기를 이용해 60笆에서 완전 건조를 하였다. 건조된 이하의 조립질 시료는 0.54> 간격의 단계별로 장착된 진탕 체질기(Ro-tap sieve shaker)를 이용하여 10분간 체질한 후 입도별로 중량비를 구하였다. 퇴적물의 물리적 특성을 파악하기 위해 실험을 통해 구해진 등급별 무게 백분율에 McBiide(1971) 에 의한 모멘트 통계처리 방법 (Moment statistics)을 적용하여 평균 입도(Mean Size), 분급도(Sorting, 왜도(Skewness), 첨도(Kuitosis) 등의 통계학적 변수들을 구하였다.
- 염산(HC1)을 이용한 탄산염의 제거를 통해 쇄설성 퇴적물 내 포함되어 있는 패각등으로 인해 발생할 수 있는 입도 분석의 오차 범위를 최소화하였다. 유기물과 탄산염이 제거된 각각의 시료는 총 네 차례 증류수로 세척한 후에 습식 체질(wet sieving)을 통해 4飒62㎛) 이상의 입도를 갖는 세립질 퇴적물(fine fraction)과 그 이하의 조립질 퇴적물(coarse faction)로 분리하였다. 습식 체질 이후 체에 남은 시료를 건조기를 이용해 60笆에서 완전 건조를 하였다.
- 이동 경향 벡터는 일시적으로 이웃하는 후특정거리(Dcr)를 정한 후, 이 거리 안에 포함되는 정점들에 대하여 각 통계 변수들의 비교를 실시한다. 따라서 각 정점들에서는 하나 이상의 경향 벡터가 형성될 수 있다.
- 따라서 각 정점들에서는 하나 이상의 경향 벡터가 형성될 수 있다. 이러한 모든 경향 벡터들에 대한 합을 실시하여 단위 길이(unit length)를 가지는 하나의 벡터를 계산한 후, 여기에 내포된 노이즈(noise)를 제거하기 위하여 특정거리내의 각 정점에서 합산된 벡터들의 평균 연산을 실시하여 최종적인 이동 벡터 (transport vectorX 구하였다.
- 하단의 지점에서 표층 시료를 채취하였다. 채취 지점의 정확한 위치는 GPS를 이용하여 측량하였다. 또한 구조물을 기준으로 연구지역을 총 5개의 구역으로 구분하였다.
- 표층 퇴적물의 이동 경로를 파악하기 위하여 표층 퇴적물 입도 분포의 통계변수인 평균 입도, 분급도, 왜 도를 퇴적물의 이동 경향 벡터(trend vector)를 계산하는데 이용하였다. 정점 A에서 B로 퇴적물이 이동할 때 일어날 수 있는 통계변수들의 경우의 수 중에서 기존 연구자들(McLaren and Bowles, 1985; Gao and Collins, 1992; Chu, 2001)에 의해 제안된 바와 같이 다음 두 가지 경우를 택하였다.
- 현재 연안에서의 퇴적물 특성과 이동 경로를 파악하기 위해서 표층 퇴적물의 입도 분석을 실시하였다. 시료 채취는 범 (berm)과 비치페이스(beach face), 인공 구조물 주변에서 이루어졌다.
대상 데이터
- 우측에는 80m길이의 -자형돌제를 2기 설치하였다. 1979년 12월부터 1981년 7월까지 포항 제철의 저}4기 투기 설비를 위한 부지를 조성하기 위해 형산강하구 우측 지역에 약 20, 587, 00园의 토양을 매립하였다. 1981 년 4월부터 1983년 7월까지 포철 4-2기 원료처리 부지 조성을 위해 2, 871, OOOW의 토양 매립 공사가 수행되었다.
- 1979년 12월부터 1981년 7월까지 포항 제철의 저}4기 투기 설비를 위한 부지를 조성하기 위해 형산강하구 우측 지역에 약 20, 587, 00园의 토양을 매립하였다. 1981 년 4월부터 1983년 7월까지 포철 4-2기 원료처리 부지 조성을 위해 2, 871, OOOW의 토양 매립 공사가 수행되었다. 1987년에는 동빈 내항 입구 방파제를 연장하였고, 포항제철의 제 3투기장 건설 공사가 시작되었다.
- 2구역의 돌제 2기 하단에서 퇴적물이. 일부 남하하거나 외해로 이동하며, 중앙 부분에서도 남하하거나 외해로 이동하는 양상이 나타난다.
- 범과 비치 페이스는 스워시와 백워시에 의한 퇴적물 이동 및 퇴적이 직접적으로 이루어지는 곳으로 역동적인 힘의 작용을 받고 있으므로 퇴적물의 이동 경로를 파악하기 위한 시료 채취가 적합한 곳이다. 범과 비치 페이스 지역에서 해안선을 따라 평행 방향으로 등간격 지점에서 채취하였다. 비치페이스 지역은 20m 간격으로, 범 지역은 50m 간격으로 채취하였다.
- 본 연구는 해빈 유실 문제가 심각한 사회 문제로까지 대두된 포항항 남단의 송도 지역을 대상으로 수행하였다. 이 지역의 남단에는 형산강 하구와 포항제철 공단이 위치하고 있으며, 북단에는 포항 항만과 북부 해수욕장이 위치하고 있다.
- 표층 퇴적물의 입도 분석을 실시하였다. 시료 채취는 범 (berm)과 비치페이스(beach face), 인공 구조물 주변에서 이루어졌다. 범과 비치 페이스는 스워시와 백워시에 의한 퇴적물 이동 및 퇴적이 직접적으로 이루어지는 곳으로 역동적인 힘의 작용을 받고 있으므로 퇴적물의 이동 경로를 파악하기 위한 시료 채취가 적합한 곳이다.
- 이 지역에는 1978T979년의 두 차례의 폭풍에 의한 해빈 유실로 인한 지형 변화 이후에 1979년 5월에 3기의 투과성 사석 돌제를 설치하였다. 돌제 사이의 간격은 200m이고, 중앙에는 80m 길이의 T형 돌제를 설치하고, 좌.
- 채취한 시료는 과산화수소(H2O2)를 이용해 40P에서 2시간정도 가열하여 유기물을 완전히 제거하였다. 염산(HC1)을 이용한 탄산염의 제거를 통해 쇄설성 퇴적물 내 포함되어 있는 패각등으로 인해 발생할 수 있는 입도 분석의 오차 범위를 최소화하였다.
- 돌제 주변은 돌제를 기준으로 상단과 하단에서 동시에 채취하였고 돌제를 기준으로 5m 떨어진 상. 하단의 지점에서 표층 시료를 채취하였다. 채취 지점의 정확한 위치는 GPS를 이용하여 측량하였다.
이론/모형
- 벡터(trend vector)를 계산하는데 이용하였다. 정점 A에서 B로 퇴적물이 이동할 때 일어날 수 있는 통계변수들의 경우의 수 중에서 기존 연구자들(McLaren and Bowles, 1985; Gao and Collins, 1992; Chu, 2001)에 의해 제안된 바와 같이 다음 두 가지 경우를 택하였다.
- 54> 간격의 단계별로 장착된 진탕 체질기(Ro-tap sieve shaker)를 이용하여 10분간 체질한 후 입도별로 중량비를 구하였다. 퇴적물의 물리적 특성을 파악하기 위해 실험을 통해 구해진 등급별 무게 백분율에 McBiide(1971) 에 의한 모멘트 통계처리 방법 (Moment statistics)을 적용하여 평균 입도(Mean Size), 분급도(Sorting, 왜도(Skewness), 첨도(Kuitosis) 등의 통계학적 변수들을 구하였다.
성능/효과
- 이 모델은 다음과 같은 가설을 기반으로 한다. 1) 퇴적물의 이동에서 기원지보다는 더욱 세립화되어지고, 분급이 양호해지며, 보다 음의 왜도를 나타낸다. 2)지연 퇴적물(lag deposit)은 더욱 조립하고, 더 분급이 양호하고, 더 양의 왜 도를 지닌다.
- 또한 도류제 주변의 퇴적물은 대체로 외해로 이동하고 있다. 1구역의 중앙 부분에서 퇴적물이 도류제 방향으로의 이동이 우세하므로 1구역 중앙 해빈의 퇴적물이 해저로 이동하는 것으로 나타났다.
- 1) 퇴적물의 이동에서 기원지보다는 더욱 세립화되어지고, 분급이 양호해지며, 보다 음의 왜도를 나타낸다. 2)지연 퇴적물(lag deposit)은 더욱 조립하고, 더 분급이 양호하고, 더 양의 왜 도를 지닌다. 3) 연속적으로 이동하는 퇴적물은 더욱 세립화되거나 조립화될 수 있으나, 분급은 더욱 양호해지고 왜도는 보다 양성으로 치우친다.
- 2)지연 퇴적물(lag deposit)은 더욱 조립하고, 더 분급이 양호하고, 더 양의 왜 도를 지닌다. 3) 연속적으로 이동하는 퇴적물은 더욱 세립화되거나 조립화될 수 있으나, 분급은 더욱 양호해지고 왜도는 보다 양성으로 치우친다.
- 기존의 퇴적물 입도 자료를 이용하여 퇴적 환경을 해석하는 것에서 좀 더 나아가 입도 자료를 이용한 이동 벡터를 산출하였고 그 결과 돌제 주변에서는 평상시에도 해빈 퇴적물이 유실되어 이동하고 있음을 파악할 수 있었고, 포항 항만 지역으로 퇴적물이 북상하는 경향을 확인할 수 있었다.
- 본 연구를 통해서 인공 구조물의 퇴적 작용 억제 효과는 아주 미약하며, 항만이 위치한 북쪽 방향으로 퇴적물의 이동 경향이 뚜렷함을 파악할 수 있었다. 이러한 퇴적 작용으로 방사제에 퇴적물이 과다하게 퇴적되어 항만 주변 해저로 방사제 주변 퇴적물이 이동할 가능성이 있는 것으로 판단된다.
후속연구
- 퇴적물이 이동 경향이 연안류에 의해 지배적인 영향을 받는다고 가정하더라도 항만 인근의 준설로 인한 해저 지형의 변화가 연구지역의 퇴적물 이동을 더욱 가속화할 수 있을 것이다. 보다 정확한 퇴적 작용의 원인 규명은 다양한 연구를 통해 이루어져야 할 것이다.
- 본 연구에 이용된 퇴적물 시료는 해안선과 구조물 주변을 따라서 채취되었기 때문에 연구지역의 전체적인 퇴적물 이동 양상을 해석하는 데에 제한점이 있다. 또한, 해저 퇴적물의 이동 양상을 파악하지 못하여 해빈에서 침식하여 이동한 퇴적물의 해저 이동 경로를 구체적으로 파악할 수 없다.
- 본 연구에서 규명된 인공 구조물과 표층 퇴적물의 이동 경로 양상은 연구지역의 퇴적 환경을 이해하는 기초 자료가 될 수 있다. 기존의 퇴적물 입도 자료를 이용하여 퇴적 환경을 해석하는 것에서 좀 더 나아가 입도 자료를 이용한 이동 벡터를 산출하였고 그 결과 돌제 주변에서는 평상시에도 해빈 퇴적물이 유실되어 이동하고 있음을 파악할 수 있었고, 포항 항만 지역으로 퇴적물이 북상하는 경향을 확인할 수 있었다.
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