초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 최종목표는 하구에서 나타나는 흐름의 유동특성과 하구를 구성하는 부유퇴적물의 특성을 이해하여 하구최대탁도(Estuary Turbidity Maximum)가 형성되는 메커니즘과 부유퇴적물의 포착 원인을 규명하는 것이다. 하구는 해수와 담수가 주기적으로 교차하며 끊임없이 상호작용을 하는 지형으로, 하천을 통해 운반된 각종 영양 염류가 보존되며 다양한 해양생물이 서식하는 지역이다(Park, 2000). 해수와 담수가 만나는 지점에서는 부유퇴적물이 집중되어 비교적 높은 농도를 나타내는 영역이 관측되는데 이러한 영

□ 연구개요
본 연구의 최종목표는 하구에서 나타나는 흐름의 유동특성과 하구를 구성하는 부유퇴적물의 특성을 이해하여 하구최대탁도(Estuary Turbidity Maximum)가 형성되는 메커니즘과 부유퇴적물의 포착 원인을 규명하는 것이다. 하구는 해수와 담수가 주기적으로 교차하며 끊임없이 상호작용을 하는 지형으로, 하천을 통해 운반된 각종 영양 염류가 보존되며 다양한 해양생물이 서식하는 지역이다(Park, 2000). 해수와 담수가 만나는 지점에서는 부유퇴적물이 집중되어 비교적 높은 농도를 나타내는 영역이 관측되는데 이러한 영역을 하구최대탁도라 한다(Xu et al., 2010). 하구최대탁도의 위치와 부유퇴적물의 퇴적률이 가장 높게 나타나는 지점이 일치하는 것이 여러 실측연구에서 확인된 바 있으며(e.g., Dyer, 1995; French, 1993), 하천으로부터 하구로 유입되는 유량과 같은 수문 조건이 변화하는 경우 부유퇴적물의 농도와 하구최대탁도의 위치 또한 변화한다고 알려져 있다(French, 1993). 하구최대탁도에서 발생하는 부유퇴적물의 지속적인 퇴적과정은 나아가 하구의 지형변화를 일으키며, 프랑스의 연구팀은 수문조건과 조류의 영향에 따라 발생한 퇴적과정 가속화로 인해 하천의 유로가 막히는 현상을 규명한 바 있다(Allen, 1991). 따라서 하구의 지형변화를 예측하고 이해하기 위해서는 하구최대탁도의 형성원인과 부유퇴적물의 퇴적 및 포착에 대한 이해가 필요하며, 이는 하구 및 연안에서 부유퇴적물의 주재료로서 존재하는 점착성 유사의 특성과 하구에서 나타나는 흐름특성에 대한 이해가 동시에 기초되어 야만 쉽고 합리적으로 이해할 수 있는 특성을 가진다. 이를 위해 본 연구에서는 점착성 유사의 응집현상을 고려하는 동시에 하구의 흐름특성을 고려할 수 있는 2차원 점착성 유사이동 모형을 개발하여 하구최대탁도의 형성 원인과 퇴적거동을 수치실험을 통해 규명하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구를 수행함에 있어 수립된 주요 가설은 연안 및 하구에서 주재료로 존재하는 점착성 유사의 응집현상이 하구최대탁도의 형성 및 변동과 하구최대탁도 내 부유퇴적물의 퇴적과정에 영향을 미친다는 것이다. 이는 응집현상으로 인해 변화하는 부유 퇴적물의 특성인 침강속도가 하구최대탁도의 형성에 지대한 영향을 미치는 인자인 것이 확인된 여러 연구사례들을 근거로 제안되었다(Warner et al., 2007; Ralston and Geyer, 2017). 따라서 2차원 모형의 개발과 함께 정확한 침강속도의 예측이 중요하다. 부유퇴적물의 침강속도는 밀도와 크기의 함수이며, 이 중 하구에서 존재하는 부유퇴적물의 크기는 다양한 재료가 혼재되어 존재하기 때문에 분포의 형태를 띠게 된다. 이에 본 연구에서는 기존연구 동향파악, 하구에서 관측되는 하천흐름과 조류를 함께 고려할 수 있는 2차원 유동해석 물리모형의 개발 등 기수립된 1차년도의 연구계획과 더불어 응집현상을 경험하는 부유퇴적물의 입도분포에 관한 연구를 수행하였다. 부유퇴적물의 혼합 형태는 다양한 규모의 난류거동으로 인한 난류확산과 평균 흐름으로부터 발생하는 이송의 영향을 함께 받는다. 이에 난류거동에 따른 부유 퇴적물의 응집현상 변화 및 입도분포의 형태 변화를 살펴보기 위한 수치모형을 개발 및 검증하여 수치실험을 통한 연구를 진행하였다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
현재까지 하구에서 관측되는 유사의 이동과 하구최대탁도 형성에 관한 연구는 비점착성 유사에 집중하여 수행되었다. 하지만 우리나라 서해 연안, 하천 하구의 퇴적토 등이 점착성을 가지는 진흙이라는 점을 고려할 때, 하구최대탁도 형성을 이해하기 위해서는 점착성 유사의 특성에 대한 이해는 필수적이다. 하구최대탁도 연구에서 점착성 유사의 응집성에 관한 연구가 국제적으로 활발하지 못한 상황은 점착성 유사의 크기 및 밀도변화에 대한 이해가 부족했기 때문이라 생각한다. 응집특성은 유사의 특성을 변화시키고 이는 재부유 거동을 결정하는 침강속도에 영향을 미친다. 본 연구를 통해 응집현상을 바탕으로 유사의 퇴적거동과 하구최대탁도 형성의 메커니즘이 이해된다면 점착성 유사 우세지역에서의 지형적 변화, 수질 영향 등에 보다 직접적으로 접근할 수 있다. 금강, 영산강이 점착성 유사 우세지역인 서해안으로 유하하며 유사 문제를 발생시키는 점을 고려할 때 점착성 유사의 이동에 관한 연구 필요성을 예상할 수 있다. 하구둑 개방, 서해연안 지역의 지형학적 변화 검토의 과정 등에서 본 연구가 활용될 수 있을 것이라 기대한다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 15