[논문]한강 하구 점착성 퇴적물 침강속도의 계절적 변화에 관한 연구

황규남; 서영덕; 정의택

한강 하구 점착성 퇴적물 침강속도의 계절적 변화에 관한 연구
A study on Seasonal variation of settling velocities of Cohesive Sediments from Han estuary 원문보기

황규남 (전북대학교 토목공학과.공학연구원 공업기술연구센터) , 서영덕 ((주)삼안 엔지니어링) , 정의택 (한국수자원공사 수자원개발처)

한강 하구 점착성 퇴적물의 침강속도를 정량적으로 산정하고, 산정된 침강속도의 계절적 변화 해석을 목적으로 침강수주를 이용한 침강 실험이 수행되었다. 침강실험은 1개 정점에서 3계절에 채취된 퇴적물 표본 시료에 대해 계절별로 $5{\sim}6$회씩 총 16회의 실험이 수행되었으며, 또한 퇴적물 자체의 물리 화학적 특성 및 해수 특성에 따른 침강속도의 정성적 변화 특성을 파악하기 위하여 한강 하구 점착성 퇴적물에 대한 물리 화학적 특성 및 해수 특성에 대한 분석이 수행되었다. 본 연구를 통하여 도출되는 한강 하구 점착성 퇴적물 침강속도의 정량적 결과는 향후 한강 하구에 대한 체계적 관리 및 기능 회복을 위한 기술 개발시에 크게 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 저면의 침식과 퇴적에 따른 하상변동 해석, 수질 및 퇴적물 오염 절감을 위한 대책 방안 수립 등 다양한 목적으로 크게 활용될 수 있을 것이다.

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문제 정의

본 연구의 목적은 한강 하구역 점착성 퇴적물의 침강특성을 정량적으로 산정하고 산정된 침강 특성의 계절적 변화를 파악하는 것으로 현재 춘계, 하계, 동계시에 대한 침강실험은 완료된 상태이나, 실험 결과에 대한 분석은 아직 수행 중에 있다. 학술 발표회에서는 침강속도 곡선식의 계절별 산정결과와 그 특성의 계절별 변화 대한 분석결과가 제시될 수 있을 것이다.

제안 방법

따라서 본 연구에서는 침강실험에 사용된 퇴적물 표본시료에 대한 물리·화학적 기본특성 조사로써, 입경분포, 유기물 함량 및 광물질 구성에 대한 3가지 분석이 수행되었으며, 해수의 특성으로는 염도, 수온 및 pH의 3가지 항목이 조사되었는데, 각 계절별로 그 결과들은 표 1에 주어진다.
본 연구에서는 한강 하구역 점착성 퇴적물의 침강특성이 정량적으로 산정되고, 그 값의 계절적 변화(seasonal variation)가 검토·분석된다.
우선, 각 계절별로 채취된 퇴적물 표본시료는 직경 74㎛인 No.200 채로 wet sieving 방법으로 미세 토사 입자만 분리하여 취해졌으며, 침강실험은 분리된 미세 토사입자에 대하여만 수행되었다.
200 채로 wet sieving 방법으로 미세 토사 입자만 분리하여 취해졌으며, 침강실험은 분리된 미세 토사입자에 대하여만 수행되었다. 중량분석을 통하여, 침강수주의 각기 다른 높이에서 일정간격의 시간에서 채취된 탁수들의 부유사 농도가 측정되었고 각 실험별로 농도 단면도가 작성되었다. 각각의 높이와 시간에서 측정된 모든 부유사 농도 값들은 Ross(1988)가 개발한 수치모형에 입력값으로 사용되어, 부유사의 각 농도별로 침강속도 값들이 산정되었다.

대상 데이터

본 연구에서, 침강 실험은 높이 1.8m의 특수 제작된 침강수주(settling column)를 이용하여 수행되었다. 수주 본체는 plexiglass로 제작되었으며, 그 내측 직경은 17㎝이다.
8m의 특수 제작된 침강수주(settling column)를 이용하여 수행되었다. 수주 본체는 plexiglass로 제작되었으며, 그 내측 직경은 17㎝이다. 또한, 직경과 길이가 각각 5㎜, 10㎝인 tap hose가 각기 다른 10개의 높이에서 수주 본체의 측면에 부착되었다.
한강 하구 점착성 퇴적물의 물리·화학적 특성 및 침강특성의 계절적 변화 분석을 위한 퇴적물 표본시료 채취는 춘계(2007년 5월 29일, 하계(2007년 8월 2일) 및 동계시의(2007년 12월 4일) 3회에 걸쳐 이루어졌다. 퇴적물 표본 시료는 채니기(grab sampler)를 이용하여 채취되었으며, 또한 계절별 현장 해수 조건을 반영시키기 위하여 각 계절별 퇴적물 시료 채취시각과 동일 시각에 해수가 채취되었고. 채취된 해수는 각 계절별로 침강실험 전 과정에서 사용되었다.
한강 하구 점착성 퇴적물의 물리·화학적 특성 및 침강특성의 계절적 변화 분석을 위한 퇴적물 표본시료 채취는 춘계(2007년 5월 29일, 하계(2007년 8월 2일) 및 동계시의(2007년 12월 4일) 3회에 걸쳐 이루어졌다.

이론/모형

중량분석을 통하여, 침강수주의 각기 다른 높이에서 일정간격의 시간에서 채취된 탁수들의 부유사 농도가 측정되었고 각 실험별로 농도 단면도가 작성되었다. 각각의 높이와 시간에서 측정된 모든 부유사 농도 값들은 Ross(1988)가 개발한 수치모형에 입력값으로 사용되어, 부유사의 각 농도별로 침강속도 값들이 산정되었다. 침강실험 과정 및 Ross(1988)의 수치모형에 의한 침강속도 산정 방법에 대한 자세한 사항은 황규남(2000)에 주어진다.

후속연구

본 연구에서는 한강 하구역 점착성 퇴적물의 침강특성이 정량적으로 산정되고, 그 값의 계절적 변화(seasonal variation)가 검토·분석된다. 본 연구를 통하여 도출되는 한강 하구역 점착성 퇴적물의 침강특성 매개변수들은 향후 한강 하구역에 대한 체계적 관리 및 기능 회복을 위한 기술 개발시 크게 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 저면의 침식과 퇴적에 따른 하상변동 해석, 수질 및 퇴적물 오염 절감을 위한 대책 방안 수립 등 다양한 목적으로 크게 활용될 수 있을 것이다.
한편, 퇴적물 자체의 기본특성은 동일 해역내에서도 계절적으로 크게 변화할 수 있으므로, 그 침강특성 또한 계절별로 크게 변화할 수 있다. 이러한 점은 결론적으로 한 해역 내에서 퇴적물의 침강특성 분석시에 계절적 변화에 대한 분석 또한 필수적으로 수행되어야 함을 의미한다.
본 연구의 목적은 한강 하구역 점착성 퇴적물의 침강특성을 정량적으로 산정하고 산정된 침강 특성의 계절적 변화를 파악하는 것으로 현재 춘계, 하계, 동계시에 대한 침강실험은 완료된 상태이나, 실험 결과에 대한 분석은 아직 수행 중에 있다. 학술 발표회에서는 침강속도 곡선식의 계절별 산정결과와 그 특성의 계절별 변화 대한 분석결과가 제시될 수 있을 것이다.
20g/L) 경우로 중농도 침강의 경우와 거의 구별이 되지 않는 형태임을 알 수 있는데 이는 한강 하구 퇴적물의 경우 간섭침강은 초기 부유사 농도가 30g/L보다 더 클 때 발생할 것으로 추정된다. 현재, 농도단면도를 이용한 침강실험 결과 분석은 아직 진행 중에 있으며, 학술발표회에서는 침강속도 곡선식의 계절별 산정결과와 그 특성의 계절별 변화에 대한 해석 결과가 제시될 수 있을 것이다.

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