초록 ▼

$\circ$ 끝막이 이후의 환경 변화
- 방조제 건설의 영향으로 군산외항 부근 조류 약하게 강화
- 방조제 끝막이 이후 외해역 부유퇴적물 농도 감소
$\circ$ 갑문유출수 거동 특성
- 조류감소에 따라 갑문 주변의 상층으로 확장
- 시간이 지나면 남향으로 이동 확산
- 끝막이 이후 방조제 내부의 물질잔류시간 증가
$\circ$ 퇴적물이동 모델링
- 새만금 해역의 연직 1차원 재부유 모델 개발
- 실시간 바람자료를 이용한 3

$\circ$ 끝막이 이후의 환경 변화
- 방조제 건설의 영향으로 군산외항 부근 조류 약하게 강화
- 방조제 끝막이 이후 외해역 부유퇴적물 농도 감소
$\circ$ 갑문유출수 거동 특성
- 조류감소에 따라 갑문 주변의 상층으로 확장
- 시간이 지나면 남향으로 이동 확산
- 끝막이 이후 방조제 내부의 물질잔류시간 증가
$\circ$ 퇴적물이동 모델링
- 새만금 해역의 연직 1차원 재부유 모델 개발
- 실시간 바람자료를 이용한 3차원 퇴적물이동 모델의 구축
- 외해역 토사채취에 의한 해저지형 변화 실험
$\circ$ 새만금 해양환경 통합예측시스템 기반 조성
- 새만금 해수유동-수질 접합모델의 개발
- 통합예측시스템의 개념 설계

Abstract ▼

$\circ$ Marine environmental change after the Saemangeum dike closure
- Modification of tide and tidal current in the adjacent area
- Remote sensing of the suspended sediment concentration
$\circ$ Behavior of the sluice gate outflow
- Pathway of the outflow
- The

$\circ$ Marine environmental change after the Saemangeum dike closure
- Modification of tide and tidal current in the adjacent area
- Remote sensing of the suspended sediment concentration
$\circ$ Behavior of the sluice gate outflow
- Pathway of the outflow
- The flushing time through sluice gates
$\circ$ Improvement of the circulation and water quality coupled model
- Improvement of the model bathymetry
- Adaptation of parallel processing method
- Model calibration using field observation data
$\circ$ Integrated marine environmental prediction system
- Development of circulation and water quality coupled model
- The concept and structure of the system
$\circ$ Development and validation of 1D sediment diffusion equation using field data
- Field data were obtained at about 15-m depth to validate the 1D sediment diffusion equation.
- Field data included waves, currents and suspended sediment concentrations.
- Previous ID model gave more than 2-order of magnitude difference between the observed and modeled supsended sediment concentration.
- Changing sediment grain-size on the bed surface to fine sediment greatly improved the model prediction.
$\circ$ Development of 3D sediment transport model
- The model domain extended to include Gomso Bay and Ceum River Estuary.
- The open boundary condition of tide was taken from that of K-COM model.
- The EFDC was improved to run with coupled, unsteady waves and currents.
- The model resulted in increased suspended sediment concentration and morphologic change under the influence of waves.
$\circ$ prediction of morphologic change due to sand mining
- A large-scale sandpit was assumed at about 13-m depth in front of the dyke 4 and the effect of sandpit on morphologic change was examined.
- With tide alone, the effect of the sandpit was minimal. The difference of morphologic change with/out the sandpit was nearly zero.
- Under the influence of waves and currents, the difference of morphologic change with/out the sandpit was quite significant.
- Schemes to minimize environmental impacts due to sand mining was examined analytically and numerically.
- Since waves are very important resuspending agent of bottome sediment, sand must be mined at a deeper depth than 50 m where wave effects are almost diminished.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ...21
• 제 1 절 연구개발의 개요 ...23
• 제 2 절 연구개발의 현황과 필요성 ...24
• 1. 국내외 연구기술현황 ...24
• 가. 지금까지의 연구개발 실적 ...24
• 나. 현 기술상태의 취약성 ...25
• 2. 연구개발의 필요성 ...25
• 제 3 절 연구개발 목표 및 범위 ...26
• 1. 최종 목표 ...26
• 2. 당해 연도 목표 및 범위 ...26
• 가. 목표 ...26
• 나. 범위 및 주요내용 ...27
• 제 2 장 연구개발수행 내용 및 결과 ...29
• 제 1 절 해수유동-수질 접합모델링 ...31
• 1. 개요 ...31
• 2. 인접해역의 조석변형 ...32
• 3. 원격탐사에 의한 새만금해역 부유퇴적물 농도 변화 분석 ...37
• 가. 인공위성 원격탐사의 개요 ...37
• 나. 연구해역 및 자료 ...38
• 1) 연구해역 ...38
• 2) 연구자료 ...39
• 다. 연구방법 ...41
• 1) 부유퇴적물 농도 분포도 제작을 위한 영상 처리 ...41
• 2) 부유퇴적물 농도 알고리즘 ...44
• 라. 연구결과 ...47
• 1) 현장관측 결과 ...47
• 2) 부유퇴적물 농도 분포 변화 모니터링 ...48
• 마. 결과 및 토의 ...63
• 4. 유출수 영향 분석 ...64
• 5. 조석모니터 링과 새만금 방조제 내측 조위변화분석 ...69
• 가. 조석 모니터링 ...69
• 나. 새만금 방조제 내측 조위변화분석 ...85
• 6. 인공위성(NOAA) 영상에 의한 표층수온 분석 ...90
• 7. 새만금 해양환경 통합예측 시스템 기반 조성 ...93
• 가. 통합예측시스템 개념 설계 ...93
• 나. 해수유동-수질 모델링 접합 ...95
• 제 2 절 퇴적물이동 모델링 ...97
• 1. 연구개요 ...97
• 2. 연직 1차원 퇴적물확산모델 개발 ...97
• 가. 연구개요 및 이론 ...97
• 나. 실험자료 ...98
• 다. 결과 ...100
• 1) 마찰속도 산정 ...100
• 2) 부유퇴적물 농도 ...100
• 라. 토론 및 결론 ...109
• 3. 3차원 퇴적물이동 모델링 ...112
• 가. 연구개요 ...112
• 나. 퇴적물이동 수치모형 실험 ...112
• 다. 실험 결과 ...118
• 4. 토론 및 결론 ...126
• 제 3 장 연구개발결과의 목표달성도와 활용방안 ...129
• 제 1 절 목표달성도 ...131
• 1. 연구개발목표의 달성도 ...131
• 2. 평가의 착안점에 따른 목표달성도에 대한 자체평가 ...132
• 제 2 절 기여도 및 활용방안 ...133
• 1. 기대성과 ...133
• 가. 기술적 측면 ...133
• 나. 경제.산업적 측면 ...133
• 2. 활용방안 ...133
• 제 3 절 추가연구의 필요성 및 향후조치에 대한 의견 ...134
• 제 4 장 참고문헌 ...135
• 표 2-1-1. 인접해역 조석변형 분석을 위한 실험조건 ...34
• 표 2-1-2. 방조제 착공 이전과 끝막이 이후 군산 외항의 주요 분조별 조류 변화 비교 ...36
• 표 2-1-3. 방조제 착공 이전과 끝막이 이후 곰소만의 주요 분조별 조류 변화 비교 ...36
• 표 2-1-4. 사용된 Landsat 위성영상 목록 ...42
• 표 2-1-5. 현장에서 관측된 부유퇴적물 농도 분석 결과 ...47
• 표 2-1-6. 2004년 현장 관측값과 위성에서 분석된 부유물질 농도 비교 ...50
• 표 2-1-7. 위성자료로부터 분석된 각 부분 해역별 부유퇴적물 농도 분석 결과 ...54
• 표 2-1-8. 유출수 거동특성 분석을 위한 실험조건 ...64
• 표 2-1-9. 2002-2007년 새만금 조석관측 진행표. 정점 T2 (가력구간)에서는 2004년 4월부터 2006년 1월까지 방조제 내측에서 관측(T2-2)하였으며, 2002!2003년 (T2), 2006~2007년(T2-3) 기간에는 방조제 외측을 관측하였다. ...71
• 표 2-1-10. 정점별 새만금 조석관측 개요. (P:압력, T:수온, C:전기전도도) ...73
• 표 2-1-11. 군산외항 검조소에서의 월별 조화분석 결과 ...75
• 표 2-1-12. T1에서의 월별 조화분석 결과 ...77
• 표 2-1-13. T2, T2-2, T2-3에서의 월별 조화분석 결과 ...78
• 표 2-1-14. T3에서의 월별 조화분석 결과 ...79
• 표 2-1-15. T4에서의 월별 조화분석 결과 ...80
• 표 2-1-16. T1에서의 갑문개방 상태에 따른 조화분석 결과 ...85
• 표 2-1-17. T1에서의 갑문 전체개방 조건의 조화분석 결과 ...88
• 표 2-1-18. T1에서의 갑문 부분개방 조건의 조화분석 결과 ...89
• 표 2-2-1. 표층퇴적물 입경분포 ...103
• 표 2-2-2. 새만금 퇴적물이동 실험 개요 ...112
• 표 2-2-3. EFDC 퇴적물이동 모델에 사용된 퇴적물 계수 ...115
• 표 2-2-4. 위도에서 관측한 파고-파향 발생빈도 백분율 (1996~2007) ...117
• 그림 1-1-1. 예측시스템 분야의 단계별 연구 내용 ...24
• 그림 2-1-1. 개선된 새만금영역모델의 영역과 수심 ...32
• 그림 2-1-2. 끝막이 이후 황해의 M2 분조 진폭변화 예측(한국해양연구원, 2004b). 회색은 진폭이 감소하는 영역을 의미. 단위는 cm ...33
• 그림 2-1-3. 방조제 공사 이전 (F60, 흑색)과, 끝막이 이후 (F67, 회색)의 군산외항(a)과 곰소만 입구 (b)에서의 조류와 조석잔차류의 변화 비교 ...34
• 그림 2-1-4. 조석잔차류와 조류의 변화 비교. (a) 방조제 공사 이전 (F60, 흑색)과 4호 방조제 연결 이후 (F63, 회색), (b) 4호 방조제 연결 이후 (F63, 흑색)와 끝막이 이후 (F65, 회색) ...35
• 그림 2-1-5. 2005~2006 해양위성연구단 새만금 조사 정점도(+ : 위성연구단 조사 정점, $\Delta$ : 새만금 수질팀 조사정점) ...39
• 그림 2-1-6. 영상처리 순서도 ...43
• 그림 2-1-7. 560 nm에서의 원격반사도 값과 현장관측 부유퇴적물 농도 값 간의 상관관계 분석 ...45
• 그림 2-1-8. (a) 현장에서 얻어진 원격반사도 값과 대기보정 된 위성영상에서 얻어진 원격반사도 값의 비교 (b) 현장관측 부유퇴적물 농도와 위성영상에서 얻어진 부유퇴적물 농도 값의 비교 ...46
• 그림 2-1-9. 2005년 3월 26~27일 현장관측을 통해 얻어진 새만금 주변해역에서의 원격반사도 $(R_{rs})$ 스펙트럼 ...48
• 그림 2-1-10. 통계값 분석을 위하여 선택된 다양한 지역의 위치 ...50
• 그림 2-1-11. 각 해역별 평균 부유물 농도의 변화를 나타내는 시계열 그래프 ...52
• 그림 2-1-12. 부유물 농도 평균 값에 대한 조석별 시계열 그래프 ...53
• 그림 2-1-13. 썰물 끝 시기(Ebb-end tide)와 밀물 시작 시기(Flood-start tide) 때의 부유물 농도 분포도 ...57
• 그림 2-1-14. 썰물 시작 시기 (Ebb-start tide)와 밀물 끝 시기 (Flood-end tide) 때의 부유물 농도 분포도 ...60
• 그림 2-1-15. 썰물과 밀물의 중간 시기 (Ebb-middle and Flood-middle tide) 때의 부유물 농도 분포도 ...61
• 그림 2-1-16. F71 조건에서 시간에 따른 표층과 저층의 염분분포 변화 ...65
• 그림 2-1-17. F70 조건에서 시간에 따른 표층과 저층의 염분분포 변화 ...67
• 그림 2-1-18. 시나리오별 방조제 내부의 평균염분 변화와 방조제 내부 치환시간 분석. (a) F70, (b) F71, (c) F72) ...68
• 그림 2-1-19. 2002년 8월 이후 조석관측 정점도 ...70
• 그림 2-1-20. T1 정점에서의 월별 조화상수의 장기변화 특성 ...81
• 그림 2-1-21. T2 정점에서의 월별 조화상수의 장기변화 특성 ...82
• 그림 2-1-22. T3 정점에서의 월별 조화상수의 장기변화 특성 ...82
• 그림 2-1-23. T4 정점에서의 월별 조화상수의 장기변화 특성 ...83
• 그림 2-1-24. 군산외항 검조소에서의 월별 조화상수의 장기변화 특성 ...84
• 그림 2-1-25. 2006년 T1정점 조위 변화 ...86
• 그림 2-1-26. 2007년 T1정점 조위 변화 ...87
• 그림 2-1-27. 위성영상(AVHRR)에서 추출된 SST 영역과 새만금 모델 영역. KODC에서 제공하는 정선관측자료를 표시하였다 ...90
• 그림 2-1-28. 2004년~2007년 새만금 모델영역에서의 위성영상을 통한 월평균 표층수온 분포 ...91
• 그림 2-1-29. 새만금 해양환경 통합예측시스템의 개념도 ...93
• 그림 2-2-30. 독자연산 가능한 수질모델의 계산 흐름도 ...96
• 그림 2-2-1. 2007년 5월에 4호방조제 전면에서 얻은 수리역학 시계열자료 ...102
• 그림 2-2-2. 마찰속도 시계열자료. 새만금 4호방조제 전면에서 얻은 유속자료를 이용하여 레이놀즈항력 (RS), 총운동에너지(TKE), w'(W), 그리고 관성소산법 (IDM)으로 계산한 마찰속도는 Grant and Madsen의 해류-파랑상호작용모델로 예측한 해류에 기인한 마찰속도 u*GM_c와 일치한다. 파랑과 해류의 비선형작용에 의하여 발생하는 마찰속도 u"GM_cw도 비교를 위하여 나타냈다 ...104
• 그림 2-2-3. 마찰속도의 일대 일 대응 ...105
• 그림 2-2-4. 부유퇴적물 농도 프로파일. +는 OBS관측값을 나타내고 'Single $200{\mu}m$'는 200um의 단일입경,'Single Armor $200{\mu}m$'는 2000m의 단일입경에 armoring을 고려하였으며, 'Single'과 'Single Armor'는 각각 $120{\mu}m$의 단일입경과 armoring으로 고려한 것이며, 'Multiple'은 7개 입경등급,'Multiple Armor'는 7개 입경등급에 armoring을 고려한 것이다. 이들은 2층 Rouse모델을 이용하였으며, 이 가운데 'Multiple Armor'는 식 (2-2-2)에 주어진 표준농도를 사용하고 다른 모델은 식(2-2-3)에 주어진 표준농도를 사용하였다. 'GG Multiple'은 3층Rouse식에 다중입경 및 식 (2-2-2)의 표준농도를 사용한 모델이며, 'GG Multiple Armoring'은 'GG Multiple'에 armoring효과를 더한 모델이다 ...106
• 그림 2-2-5. 단일입경 부유퇴적물 농도의 모델결과과 관측값 비교. 입경은 $120{\mu}m$이며 Smith(1977)의 표준농도를 이용함. 실선 - OBS 15 cm; 점선 - OBS 30 cm; o - 모델 15 cm; x - 모델 30 cm ...107
• 그림 2-2-6. 단일입경 부유퇴적물 농토의 모델결과과 관측간 비교. 입경은 $200{\mu}m$이며 Smith(1977)의 표준농도를 이용함, 실선 - OBS 15 cm; 점선 -OBS 30 cm; o - 모델 15 cm; x- 모델 30 cm ...108
• 그림 2-2-7. 다중입경 부유퇴적물 농토의 모델결과과 관측값 비교. Smith(1977)의 표준농도를 이용함. 실선 - OBS 15 cm; 점선 - OBS 30 cm; o - 모델 15 cm; x - 모델 30 cm ...110
• 그림 2-2-8. 다중입경 부유퇴적물 농토의 모델결과과 관측값 비교. 3층 Rouse식, 다중입경, 그리고 armoring을 고려. 실선 - OBS 15 cm; 점선 - OBS 30 cm; o - 모델 15 cm; x - 모델 30 cm ...111
• 그림 2-2-9. 새만금 퇴적물이동모델 격자망도 (300$\times$300m 등격자). 해사채취를 가정한 웅동이가 4호방조제 전면에 나타나 있다. ...116
• 그림 2-2-10. 파랑장미 (파랑은 위도에서 1996-2007 관측) ...117
• 그림 2-2-11. 창조류 벡터도 (조석만 고려) ...119
• 그림 2-2-12. 낙조류 벡터도 (조석만 고려) ...120
• 그림 2-2-13. 최강낙조시 의 해저면 마찰속도 ...120
• 그림 2-2-14. 격자 (130, 140)에서 해저면 부유퇴적물 농도 시계열자료 ...121
• 그림 2-2-15. 해저면 근처의 퇴적물 농도 (모델 run 마지막 시간) ...121
• 그림 2-2-16. EFDC모델을 5일 구동한 결과로 나타난 지형변화 ...122
• 그림 2-2-17. 해사채취에 의한 웅덩이가 존재한 경우와 존재하지 않은 경우에 대한 지형 변화의 차이 ...122
• 그림 2-2-18. 창조류 벡터도 (조석과 파랑 고려) ...123
• 그림 2-2-19, 낙조류 벡터도 (조석과 파랑 고려) ...123
• 그림 2-2-20. 최강낙조시 마찰속도 (조석과 파랑 고려) ...124
• 그림 2-2-21. 격자 (130, 140)에서 마찰속도 비교 ...124
• 그림 2-2-22. 해저면 근처의 퇴적물 농도 (모델 run 마지막 시간) (조석+파랑) ...125
• 그림 2-2-23. EFDC모델을 5일 구동한 결과로 나타난 지형변화 (조석+파랑) ...125
• 그림 2-2-24. 조석과 파랑을 고려한 경우 해사채취 웅덩이 유무에 따른 지형 변화의 차이 ...126