초록 ▼

평택 당진항은 동북아 국제물류 중심항으로 대형선박의 출입이 매우 빈번하다. 주수로로 활용되고 있는 아산만 입구의 항해수로는 협수로 저수심의 대조차 연안으로 간조시 노출되는 천퇴(모래톱)가 수로의 중앙에 위치해있다. 최근의 무분별한 해사 채취, 수로확보를 위한 준설 그리고 수로 양측 연안을 따라 대규모의 방조제 건설로 중앙천퇴 및 인근해역의 급격한 해저지형변화가 발생하고 있다. 이러한 해저지형변화는 해도상의 수심 정보를 왜곡시킴으로써 국제항을 출입하는 대형선박의 안전항해에 위험요소로 작용할 수 있어, 안전한 항해수로 확보 및 해양사고

평택 당진항은 동북아 국제물류 중심항으로 대형선박의 출입이 매우 빈번하다. 주수로로 활용되고 있는 아산만 입구의 항해수로는 협수로 저수심의 대조차 연안으로 간조시 노출되는 천퇴(모래톱)가 수로의 중앙에 위치해있다. 최근의 무분별한 해사 채취, 수로확보를 위한 준설 그리고 수로 양측 연안을 따라 대규모의 방조제 건설로 중앙천퇴 및 인근해역의 급격한 해저지형변화가 발생하고 있다. 이러한 해저지형변화는 해도상의 수심 정보를 왜곡시킴으로써 국제항을 출입하는 대형선박의 안전항해에 위험요소로 작용할 수 있어, 안전한 항해수로 확보 및 해양사고 저감 대책 마련이 시급하다. 이러한 맥락에서 근본적인 중앙천퇴 지형변화의 원인, 해저지형변화의 양상을 파악하는 것이 이 연구의 일차적인 목적이다. 더 나아가 장 단기 해저지형변화 예측을 통해, 궁극적으로 항해 위험요소 저감 대책 및 정책 마련 시 과학적인 핵심기반기술을 제공하는 것이다.
2차년에는 1차년의 연구결과를 바탕으로 중앙천퇴 주변의 해수유동에 의한 퇴적물 이동을 파악하기 위해 국립해양조사원에서 운영 중인 조위관측소(3점), 최근 2006~2009년에 실시된 단기조석 관측자료(9점)와 2009년에 취득된 1개월 조류관측 자료(12점)를 활용해 해수유동 특성과 비대칭성 분석을 통해 퇴적물이동 특성을 파악하였다. 해수유동 특성 분석결과에 의하면, 연구해역은 대조차가 650.4 ~ 791.5 cm로 대조차 해역(Macro tidal)에 해당되며, 조석형태수는 0.21이하로 반일주조가 우세하다. 그리고 98 cm내외의 큰 일조부등과 84 cm 내외의 월조부등이 나타난다. 조류의 경우 대조기때 유속이 최대 218.5 cm/sec의 유속이 나타나며, 외해쪽이 아산만 안쪽 보다 강하며 모든 정점에서 창조의 유속이 낙조의 유속보다 크게 나타난다. 한편 항류는 7.0 ~ 29.6 cm/sec 유속으로 대산항 주변에서 아산만쪽으로 흐른다. 중앙천퇴 북쪽에서는 항류가 동향류를 보이는 반면, 남쪽에서는 북서향류가 나타나 천퇴의 남쪽과 북쪽에서 퇴적물 이동방향이 서로 다르게 나타날 수 있다. 조석의 비대칭 분석결과 전 해역이 창조우세(Flood dominance) 해역에 해당되며, 연구해역에서 유속의 비대칭이 가장 큰 곳은 $126^{\circ}$ 30' 부근에서 나타나고 있어, 이곳에서 외해의 소류사를 아산만 쪽으로 이동을 강화시킬 수 있다.
천퇴의 단기지형변화 모니터링하기위해 4월부터 2개월 주기로 4차례에 걸쳐 RTK-GPS를 이용하여 천퇴의 2개 지점에서 정밀지형변화를 관측하였다. 특히 장기 이동 양상을 밝히는데 중점을 두고 천퇴를 대표하는 2지점에서 해저시추를 실시하여 약 30m에 이르는 주상시추시료를 확보하고 퇴적학적, 고미생물학, 유기 지화학적 분석을 수행함으로써 천퇴의 장기 이동 특성을 종합적으로 규명하였다.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개요 ...14
• 1.1 연구 배경 및 목적 ...15
• 1.1.1 경기만의 일반적 특성 ...15
• 1.1.2 아산만 중앙천퇴 ...15
• 1.2 연구 범위 ...16
• 1.2.1 연구해역 ...16
• 1.2.2 연구내용 및 연구방법 ...17
• 1.2.3 연구목표 ...18
• 제 2 장 조사해역의 특성 ...22
• 2.1 광역 해저지형 ...23
• 2.2 일반육상지질 ...25
• 2.3 일반해황 ...26
• 2.3.1 조석 및 조류 ...26
• 2.3.2 파랑 ...29
• 2.3.3 수온 및 염분 ...29
• 제 3 장 연구방법 및 재료 ...32
• 3.1 야외조사 ...33
• 3.1.1 천퇴주변 해수유동 및 기상관측 ...33
• 3.1.2 천퇴 지형변화 모니터링 ...36
• 3.1.3 바 정선부(bar crest) 이동조사 ...40
• 3.1.4 주상시추시료 획득 ...40
• 3.2 실내 분석 ...43
• 3.2.1 조석, 조류, 기상자료 분석 ...43
• 3.2.1.1 조석자료 분석 ...43
• 3.2.1.2 조류자료 분석 ...44
• 3.2.1.3 조석 및 조류 비대칭 분석 ...46
• 3.2.2 천퇴지형변화 분석 ...49
• 3.2.3 바(bar) 이동특성 분석 ...49
• 3.2.4 주상시추시료 분석 ...49
• 3.2.3.1 입도분석 ...50
• 3.2.3.2 퇴적상 분석 ...50
• 3.2.3.3 지화학 성분분석 ...53
• 3.2.3.4 미화석 분석 ...57
• 3.2.3.5 유기지화학 및 동위원소분석 ...58
• 3.2.3.6 AMS $^{14}C$ 연대측정 ...58
• 제 4 장 연구결과 ...59
• 4.1 해수유동 특성 ...60
• 4.1.1 조석특성 ...60
• 4.1.2 조류특성 ...65
• 4.1.3 조석 및 조류 비대칭 특성 ...71
• 4.2 중앙천퇴 단기지형변화 ...75
• 4.2.1 A 지역 ...75
• 4.2.2 B 지역 ...75
• 4.3 바(bar) 단주기 이동특성 ...78
• 4.4 천퇴내부 퇴적층 특성 ...79
• 4.4.1 시추시료 주상도 ...79
• 4.4.2 퇴적상 분석 ...79
• 4.5 주상시추시료 특성 ...85
• 4.5.1 퇴적물 지화학특성 ...85
• 4.5.1.1 코어 09JA-C02 ...85
• 4.5.1.2 코어 09JA-C03 ...85
• 4.5.2 유기 지화학 및 동위원소특성 ...91
• 4.5.2.1 코어 09JA-C02 ...91
• 4.5.2.2 코어 09JA-C03 ...91
• 4.5.3 미화석 수직분포특성 ...92
• 4.5.4 AMS $^{14}C$ 연대측정 ...92
• 제 5 장 토의 ...97
• 5.1 중앙천퇴 단기지형변화 및 이동양상 ...98
• 5.1.1 해수유동에 의한 퇴적물 이동 특성 ...98
• 5.1.2 천퇴 및 바(bar) 정선 모니터링 특성 ...100
• 5.2 장기지형변화 특성 ...102
• 5.2.1 주상시추시료와 천부지층탐사자료의 대비 ...102
• 5.2.2 해수면 변화에 따른 장기 진화와 거동 양상 ...103
• 5.2.2.1 지화학자료를 이용한 홀로세 퇴적환경변화 ...103
• 5.2.2.2 유기지화학 자료를 이용한 홀로세 후기 퇴적환경변화 ...104
• 5.3 향후 연구수행 방향 ...110
• 제 6 장 결론 ...111
• 6.1 단기 지형변화 및 이동양상 ...112
• 6.2 장기 지형변화 특성 ...113
• 참고문헌 ...114
• 부록 ...118
• 표목차
• [표 1-1] 시공간 타임프레임에 따른 연구방법 및 연구내용 요약 ...21
• [표 2-1] 아산만 인근해역의 방조제 건설 현황 ...25
• [표 3-1] 조류관측 장비 재원 및 관측개요 ...34
• [표 3-2] 중앙천퇴 주변 해수유동 및 기상관측 정보 ...36
• [표 3-3] 천퇴 표층 표고측량 지점 격자 위치 ...39
• [표 3-4] 주상시추시료 획득 지점의 경위도 좌표값 ...42
• [표 3-5] Aavaatech XRF core-scanner를 이용하여 퇴적물의 화학성분을 분석할 경우 아래와 같이 전압(kV)과 필터를 선택 ...56
• [표 3-6] XRF core-scanner의 화학성분의 분석한계치 ...57
• [표 4-1] 아산만 주변 조석조화상수, 조석 형태수, 대조차, 4대분조의 반조차들의 합 ...64
• [표 4-2] 아산만 주변 최강창조, 최강낙조, 항류 결과 ...67
• [표 4-3] 조석의 지속시간 비, 상대분조, 진폭비 ...73
• [표 4-4] 예측 최강 창조류와 최강 낙조류의 유속비 ...74
• [표 4-5] 퇴적상 분류 기준 및 해석 ...84
• [표 4-6] 주상시추시료에서 산출된 화분화석의 종류 ...93
• [표 4-7] 2점의 시추코어에서 저서성 유공충을 추출하여 분석한 AMS $^{14}C$ 연대측정 자료와 영년으로 변환된 연대 및 유공충에서 분석된 ${\delta}13C$ (%o) 자료 ...96
• 그림목차
• [그림 1-1] 경기만 해역의 위성사진 및 아산만 외해에 위치한 중앙천퇴 조사연구 해역도 ...19
• [그림 1-2] 중앙천퇴 거동 조사를 위해 설정한 시공간 프레임 ...20
• [그림 2-1] 아산만 중앙천퇴 주변 항공사진 ...23
• [그림 2-2] 조차의 크기와 파랑의 세기에 따른 해안지형 특성 분류 ...24
• [그림 2-3] 2009년 7월의 평택항 실측조석(국립해양조사원) ...26
• [그림 2-4] 연구해역의 조류도(국립해양조사원, 2003). 최강창조류(위)와 최강 낙조류(아래) ...27
• [그림 2-5] 연구해 역에서 측정 한 조류자료(Park & Yoo/ 1997) ...28
• [그림 2-6] 아산만 중앙천퇴 인근해역의 조류(Park & Yoo, 1997) ...28
• [그림 2-7] 영흥화력 해양관측소에서 획득한 아산만 해역의 파랑자료 ...30
• [그림 2-8] 영흥화력 해양관측소에서 획득한 바람자료 ...30
• [그림 2-9] 안산, 대산, 평택항 조위관측소의 2009년 수온자료(국립해양조사원) ...31
• [그림 2-10] 안산, 평택, 대산 조위관측소의 2009년 염분자료(국립해양조사원) ...31
• [그림 3-1] 국립해양조사원에 운영하는 아산만 주변의 대산(A)/ 평택(B), 안산(C), 영흥도(D) 조위 관측소 사진 ...33
• [그림 3-2] 조류관측용 전용부이 및 바다로3호(A), 등부표 이용 스티로폼 부이(B) ...34
• [그림 3-3] 조류관측 부이 모식도 및 오브콤(Orbcomm) 위치 추적장치 ...35
• [그림 3-4] 아산만 주변 조석(장, 단기), 조류 및 기상관측 위치 ...35
• [그림 3-5] 천퇴 지형측량 모니터링을 위한 소형선박(4톤급)(A)과 선박 및 휴대용 GPS(B) ...38
• [그림 3-6] 방조제 위에 설치한 RTK-GPS 기준국(A), 중앙천퇴 위에서의 이동국 운용장면(B) ...38
• [그림 3-7] RTK-GPS 측량작업 지역 ...39
• [그림 3-8] 바 이동조사를 실시하였던 바(bar)의 현장사진 ...40
• [그림 3-9] 천퇴 위의 주상시추시료를 획득한 위치도면 ...41
• [그림 3-10] 주상시추코어러 및 코어링 장면. 셉(SEP) 바지(barge)(좌상), 코어배럴(우상), 드릴비트(좌하), 회수코어파이프(우하) ...42
• [그림 3-11] 정상 조석파(standing tidal wave)에서의 조석과 조류곡선의 관계 ...48
• [그림 3-12] RTK-GPS를 이용한 표고측량 결과의 예 ...51
• [그림 3-13] 바(bar) 능선 이동조사 지역 및 분석의 예 ...52
• [그림 3-14] 주상시추코어의 절개된 예(좌) 및 시추시료 채취 장면(우) ...52
• [그림 3-15] (좌)XRF 코어 스캐너의 외부와 내부모습. (우)절개된 시추 퇴적물을 측정하기 위해 선반위에 올려진 모습 ...54
• [그림 3-16] 3-CCD 라인 스캔 카메라는 1 m/2 min 속도로 3$\times$2048 픽셀의 고해상도이미지와 색지수(RGB-Red, Green & Blue, CIE-lab)를 함께 촬영함 ...55
• [그림 3-17] 프리즘 내부에 장착된 슬릿(slit) 사이즈 간격을 조절하여 잘 발달된 엽리층을 정밀하게 분석할 때 퇴적물의 폭(최대 0.1 mm 분석가능)을 조절함 ...55
• [그림 3-18] Winaxil 프로그램을 통해 10kV의 조건에서 측정한 한 지점에서의 화학조성 분석결과를 보여주는 스펙트럼 파일의 예를 보여줌(박옥분.남승일, 2009) ...56
• [그림 4-1] 대산, 안산, 평택 조위관측소의 주요 12대 분조의 진폭(amplitude) ...61
• [그림 4-2] 대산, 안산, 평택, 조위관측소의 주요 12대 분조의 지각(Phase), 기준은 동경 135도 ...61
• [그림 4-3] 아산만 주변의 소조기 실측조석 자료(관측일 : 2009년 7월 16일) ...62
• [그림 4-4] 아산만 주변의 대조기 실측조석 자료(관측일 : 2009년 7월 23일) ...62
• [그림 4-5] 아산만 주변 대조차(Spring range) 분포 ...63
• [그림 4-6] 아산만 주변 4대분조의 반조차(amplitude) 합의 분포 ...63
• [그림 4-7] 아산만 주변 조류분포도(Scatter plot map) ...65
• [그림 4-8] 관측 최강 창조류(빨간색 화살표)와 최강 낙조(파란색 화살표) ...66
• [그림 4-9] 예측 최강 창조(빨간색 화살표)와 최강 낙조(파란색 화살표) ...66
• [그림 4-10] 항류(Mean current) 분포도 ...68
• [그림 4-11] 아산만 주변 조류타원도(M2) ...69
• [그림 4-12] 아산만 주변 조류타원도(S2) ...69
• [그림 4-13] 아산만 주변 조류타원도(N2) ...70
• [그림 4-14] 아산만 주변 조류타원도(K1) ...70
• [그림 4-15] 아산만 주변 조류타원도(O1) ...71
• [그림 4-16] 아산만 주변의 M2와 M4 분조의 진폭비의 공간적인 분포 ...72
• [그림 4-17] 아산만 주변의 창조 및 낙조지속시간 비율 공간적인 분포 ...72
• [그림 4-18] 아산만 주변의 최강 창조류 및 낙조류 유속비의 공간적인 분포 ...74
• [그림 4-19] A지역의 시간에 따른 표고의 변동 ...76
• [그림 4-20] B지역의 시간에 따른 표고의 변동 ...77
• [그림 4-21] 4월-10월까지의 바 정선의 위치 변화 ...78
• [그림 4-22] 09JA-C02 주상도 및 퇴적물 수직 입도분포 ...81
• [그림 4-23] 09JA-C03 주상도 및 퇴적물 수직 입도분포 ...82
• [그림 4-24] 천퇴 지층의 대표 퇴적상 사진 ...83
• [그림 4-25] XRF 코어 스캐너를 이용하여 코어 09JA-C02를 분석한 S, Ca, Cr, Mn, Br,I와 Ba의 반정량적인 값 ...87
• [그림 4-26] XRF 코어 스캐너를 이용하여 코어 09JA-C02를 분석한 Al/ Si, K, Ti과 Fe의 반정량적인 값 ...88
• [그림 4-27] XRF 코어 스캐너를 이용하여 코어 09JA-C03을 분석한 S, Ca, Cr, Mn, Br, I와 Ba의 반정량적인 값 ...89
• [그림 4-28] XRF 코어 스캐너를 이용하여 코어 09JA-C03을 분석한 Al, Si, K, Ti과 Fe의 반정량적인 값 ...90
• [그림 4-29] 시추코어 퇴적물 09JA-C02에서 분석한 총 질소(TN), 총 탄소(TC), 총 유기탄소(TOC), 탄산염(CaCO3) 함량 및 C/N 비, 유기물의 탄소 동위원소($\delta$13Corg)와 질소동위원소($\delta$15N) 비의 변화. 2점의 AMS C 연대는 기수환경에 서식하는 저서성 유공충을 이용하여 측정된 자료를 영년으로 변환된 연대 ...94
• [그림 4-30] 시추코어 퇴적물 09JA-C03에서 분석한 총 질소(TN), 총 탄소(TC), 총 유기탄소(TOC), 탄산염(CaCO3) 함량 및 C/N 비, 유기물의 탄소동위원소($\delta$13Corg)와 질소동위원소($\delta$15N) 비의 변화. 2점의 AMS C 연대는 기수환경에 서식하는 저서성 유공충을 이용하여 측정된 자료를 영년으로 변환된 연대 ...95
• [그림 5-1] 중앙천퇴 북쪽과 남쪽에서 나타나는 항류의 분포 ...99
• [그림 5-2] 최근 17년 동안의 중앙천퇴 등심선 변화 (1989년, 2006년 결과) ...99
• [그림 5-3] A지역 수직 및 수평 지형변화양상을 나타내는 모식도 ...100
• [그림 5-4] A지역과 B지역의 시간에 따른 부피(volume) 변화 ...101
• [그림 5-5] 천부지층물리탐사 기록과 주상시추시료의 대비. 코어 09JA-C02(상) 및 09JA-C03 (하) ...107
• [그림 5-6] 천퇴의 지층구성 단순 모식도. 주상시추시료분석 및 천부지층물리탐사 자료의 대비를 근거로 복원한 지층단면에서 중앙천퇴의 최하부는 하성기원 잔류퇴적물이 존재하며 그 위를 해성층인 해침 잔류퇴적물이, 그리고 조간대 퇴적층이 넓게 덮고 있음. 최상부에는 사질 퇴적물로 구성 된 천퇴가 조간대층 위에 놓여있음 ...108
• [그림 5-7] XRF 코어 스캐너를 이용하여 코어 09JA-C02와 코어 09JA-C03을 분석한 Al, Si, K, Ti과 Fe의 반정량적인 값의 변화. 각 코어에서 회색으로 표시된 하층과 상부 층에서 이들 원소의 변화가 매우 뚜렷하게 나타남. ...108
• [그림 5-8] 해수면 변동에 따른 천퇴의 형성과정을 나타낸 단순 모식도. Ka는 1,000년을 의미한다. (a) 하성환경의 저해수면 시기, (b) 해침초기의 잔류퇴적물 형성시기, (c) 해수면 상승에 따른 조간대 퇴적층 형성시기, (d) 고해수면의 조석사주 형성시기 ...109