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서용 요
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1 2007년도 한국과학기술협의회 공동학술대회 낙동강 하구역내 진우도의 시공간적 퇴적변화 이인철, 임성필, 이병호(부경대학교 공학과), 윤한삼(부경대학교 산업개발연구소) Spatio-Temporal Changes of Deposition rate around Jinudo in the Nakdong River Estuary I.C. Lee, S.P. Lim, B.H. Lee(Dept. of Ocean Engineering, Pukyong National University), H.S. Yoon(Research Center for Ocean Industrial Development, Pukyong National University) 요 약 본 연구에서는 낙동강 하구역내 사주지형의 지형변화 예측에 대한 기초적인 연구 회 로서 낙동강 하구 서측에 위치한 진우도에서 시공간적으로 지형변화 모니터링을 실시하였다. 그리고 진우도 남측 외의 한 정점에서 부유물질(SS, Suspended Solid) 농도 및 25시간 연속 조류관측을 통 산정된 부유물질 수송량(SS flux)을 술 터 협 의 이용하여 진우도내 퇴적변화 상에 대 검토하였다. 지형변화 모니터링을 실시 한 결과 진우도의 북측을 제외한 모든 방향에서 퇴적이 활발하였다. 소조기시 S1 정점에서 산정한 동-서 및 남-북 평균 SS flux는 각각 2.07 kg/m²/hr, 1.42 센 정 보 연 구 ABSTRACT 과 영향을 주는 것으로 사료된다. 학 기 kg/m²/hr로 나타났으며, 특히 창조류시(22시경) 저층에서는 서 북측으로 각각 kg/m²/hr, kg/m²/hr로 최대 SS flux를 가지는 것으로 나타났다. 이는 창조류시 강한 흐름에 의한 저층 퇴적물의 재부유가 진우도 남측의 퇴적변화에 산 국 In this study, as a basic study for prediction of topographical change around Jinudo in the Nakdong river estuary, spatial and temporal topographical change 수 한 monitoring were carried out. In order to estimate the deposition variations concerning SS(Suspended Solid) flux which moved through S1 station, SS concentration and current velocity were measured using niskin water sampler and RCM-9 during neap tide, respectively. From the monitoring, it was found that all parts except the northern part of Jinudo had the active topographical changes and a tendency to annually deposit. From the in-situ measurement for SS flux, SS by water sampling, it was observed that the horizontal and vertical SS flux were about 2.07 kg/m²/hr(western), 1.42 kg/m²/hr(northern) respectively. Specially, maximum matertal flux were about kg/m²/hr(western), kg/m²/hr(northern) in 6 m in depth(bottom layer) during flood tide(about ), respectively. It was considered that topographical change of southern Jinudo was affected by resuspension of sediments due to strong current in bottom layer during flood flow. Keyword : Deposition Rate(퇴적속도), Monitoring(모니터링), SS flux(부유물질 수송량), Jinudo(진우도) 1. 서 론 하구는 육상 환경과 환경이 인접하는 역으로 담수와 수의 상호작용이 활발히 이루어지는 지역

이기때문에환경의변화예측에많은어려움이산재있다. 우리나라대부분의하구지역에서는하구둑공사, 방조제축조, 간척및매립사업, 교량건설등이지속적으로시행되고있어서환경변화예측에더큰어려움이있다. 특히하구지역에서의지형변화는파랑, 조석, 지형조건뿐만아니라퇴적물의유동에영향을주는부유물질 (SS) 등 (Deloffre, [2005]) 많은외력인자의영향으로제현상을규명하는데어려움이있다.

2 이기때문에환경의변화예측에많은어려움이산재있다. 우리나라대부분의하구지역에서는하구둑공사, 방조제축조, 간척및매립사업, 교량건설등이지속적으로시행되고있어서환경변화예측에더큰어려움이있다. 특히하구지역에서의지형변화는파랑, 조석, 지형조건뿐만아니라퇴적물의유동에영향을주는부유물질 (SS) 등 (Deloffre, [2005]) 많은외력인자의영향으로제현상을규명하는데어려움이있다. 우리나라대표적인감조하천인낙동강하구지역역시녹산공단조성을위한녹산공단수문의건설 (1934) 과낙동강하구둑건설 (1987) 로인역의많은변화가진행중에있다. 또한항로유지준설사업과녹산하수처리장건설, 부산신항건설, 명지주거단지조성사업등으로인한하구역의지형변화, 수질오염및저질오염, 생태계변화등은심각한문제점으로대두되고있다. 낙동강하구사주지형변화와관련하여많은연구들이보고되고있으며 ( 반 [1995], 류등 [2001], 김등 [2003], 전등 [2004], 김 [2005], 이등 [2006]), 낙동강하구역의퇴적환경에관련하여많은연구들도보고되고있으나 ( 은등 [1998], 김등 [2001], 이등 [2004]), 퇴적이활발히이루어는진우도남측의세부적인시공간적퇴적변화상에대한연구는부족한실정이다. 따라서본연구에서는낙동강하구역에서사주지역의장기적인지형변화예측을위한기초적연구로서낙동강하구역서측에위치한진우도를대상으로연간지형변화를모니터링하여진우도남측퇴적물의시공간적특징의살펴보았다. 그리고진우도외측약 3 km 떨어진정점에서 25시간연속조류관측및 SS 농도측정을실시하여수의흐름과 SS flux를산정하였으며, 이를통관측된퇴적분포와비교분석하여진우도의퇴적변화상에대알아보고자한다. 2. 재료및방법 2.1 대상역 낙동강하구역은한국의남동부에위치한남한최대의하구로, 총유로연장 525 km, 유역면적 23,860 km² 인낙동강의영향권이다. 연평균강우량은 1,166 mm( 전국평균 1,262 mm), 연평균하천유출량은 139억톤, 유출계수는 0.49( 전국 0.55) 이며하상경사가 1/10,000 정도로완만하다. 이지역은조석, 하천외에도쿠로시오류의영향으로대단히복잡한수유동을보이며수의역류방지및용수확보를위한낙동강하구둑의건설이후수유입에너지와담수유출에너지의평형상태가파괴되어환경변화가지속적으로발생하고있다. Fig.1 The Geographical Location and Field Survey Stations of Jinudo in the Nakdong River Estuary

2.2 지형변화모니터링 그림1에서와같이낙동강하구서측진우도에서지형변화모니터링하기위강관파일을설치하였다. 모니터링파일을설치하기위먼저 2005년 4월 21일, 4월 30일, 5월 8일에단면수준측량실시하여지반고변화가가장활발한지역을지반고 0 m로선정하여파일설치를위한기준고로결정하였다.

2.4 25 시간연속부유물질 (SS) 의수송량 (flux) 산정 대상정점 S1에서의 SS 농도분포를조사하기위하여연속조류관측과동일한시기에 2시간간격으로수심 0 m, 1 m, 3 m 및저층 (6 m) 별총 13회채수를실시하였다.

3 2.2 지형변화모니터링 그림1에서와같이낙동강하구서측진우도에서지형변화모니터링하기위강관파일을설치하였다. 모니터링파일을설치하기위먼저 2005년 4월 21일, 4월 30일, 5월 8일에단면수준측량실시하여지반고변화가가장활발한지역을지반고 0 m로선정하여파일설치를위한기준고로결정하였다. 파일은진우도동, 서, 남, 북쪽의중앙에 3개씩설치한후, 북측과남측에 2 ~ 4개를추가로설치하였다. 정진파일설치지점별로 2 m 길이의강관파일을지상 1 m 높이로설치하였으며, 이후, 2005년 7월부터 2006년 7월까지총 14회에걸쳐각정점별연간지반고변화를모니터링하였다 시간연속조류관측 수유동에관한오일러적인방법에의한측류를위 2007년 4월 24일 ~ 25일소조기시진우도남측으로약 3 km 떨어진정점 S1에서 RCM-9(AANDERAA) 유속계를수심 2 m 지점에계류하여 25시간연속조류관측을실시하였다 시간연속부유물질 (SS) 의수송량 (flux) 산정 대상정점 S1에서의 SS 농도분포를조사하기위하여연속조류관측과동일한시기에 2시간간격으로수심 0 m, 1 m, 3 m 및저층 (6 m) 별총 13회채수를실시하였다. 실내실험실을위한이동에따른 SS 농도의오차를최소화하기위 GF/C필터 ( =47 mm) 를이용현장에서여과하여밀봉보관한후약 110 의가열건조기에서수분을제거하고중량을측정한후농도를측정하였다. 이를시간별유속에곱하여 SS flux 를수심별로각각산정하였다. 3. 결과및고찰 3.1 지형변화모니터링결과 지형변화모니터링을수행한진우도의정점별지반고변화와침식 / 퇴적속도를각각그림2에나타내었다. 전체적인상을살펴보면서, 남, 및동측은지반고변화가활발한데반북측은별다른변화를보이지않았다. 진우도의연간평균지반고변화량과퇴적속도는각각 mm, mm/day였다. 그리고방향별최대값은서측에서각각 mm, mm/day이며, 정점별최대값은남측 St. 6에서각각 1,100.0 mm, mm/day로나타났다. 진우도발달상을연간지반고변화량을기준으로그림을나타내면그림 3과같다. 그림에서보듯이남측중앙부에서는활발한퇴적이, 좌 우측에서는침식이발생하였다. 서측과동측은인근가덕도와신자도방향으로확장하려는경향을보이며, 북측에서는뚜렷한변화가나타나지않았다. (a) Ground Level (b) Erosion/Deposition Rate Fig.2 Monitored Results of Topographical Change around Jinudo

3.2 25 시간연속조류관측결과 그림4는소조기시 S1 정점의수심 2 m에서 25시간연속관측한조류의유속과유향의경시변화를조류벡터도 (Stick diagram) 로나타낸것이다. 유속의분포는 1.0 ~ 22.5 cm/s의범위로나타났으며, 주흐름방향은대체로북 ~ 남방향으로나타났다. 그림5는 25시간연속조류관측자료를바탕으로조화분서얻어진조류타원도를나타낸것이다.

4 시간연속조류관측결과 그림4는소조기시 S1 정점의수심 2 m에서 25시간연속관측한조류의유속과유향의경시변화를조류벡터도 (Stick diagram) 로나타낸것이다. 유속의분포는 1.0 ~ 22.5 cm/s의범위로나타났으며, 주흐름방향은대체로북 ~ 남방향으로나타났다. 그림5는 25시간연속조류관측자료를바탕으로조화분서얻어진조류타원도를나타낸것이다. S1 정점에서의소조기시조류타원도를살펴보 Fig.3 Horizontal Distribution of Erosion/Deposition Rate from July, 면반일주조성분은약 6.6 cm/s의유 2005 to July 2006 속범위로북서 ~ 남동방향, 일주조성분은약 12.4 cm/s의유속범위로서북서 ~ 동남동방향의왕복성조류형태를보였다. 전반적으로일주조성분이반일주조성분에비우세하게나타났는데, 이는소조기시적은조위차로인나타난것으로사료된다. 항류성분은북북서방향으로약 2.0 cm/s로미약한것으로조사되었다. Fig.4 Stick Diagram of tidal Current at S 시간연속 SS flux 산정결과 그림6과그림7은소조기시 S1 정점에서각수심별 25 시간동안의시간별유속과 SS 농도의관측결과로부터 산정한동-서방향및남-북방향의 SS flux를각각나타 낸것이다. 동-서방향 SS flux는전반적으로모든수심에 서창조시에동향, 낙조시에서향으로이동하는것으로 나타났으며, 평균 SS flux는서측으로 2.07 kg/m²/hr로 산정되었다. 그리고남-북방향 SS flux는대체로북향으 로서 평균 1.42 kg/m²/hr로 나타났지만 동-서방향 SS flux에비그값이작게나타났다. 특히창조류시 (22시 경 ) 저층에서는서측으로약 kg/m²/hr, 북측으로약 kg/m²/hr로최대 SS flux를보이는것으로나타났 다. 이상의결과로부터낙동강하구역에서의수유동에 의한 SS flux의이동은전반적으로북서쪽으로이동하는 Fig.5 Tidal ellipse of tidal Current at S1 것으로사료된다. 수심별 25시간연속 SS flux의결과로부터나타난전반적인진우도남측의퇴적변화는동-서방향및남- 북방향의저층 (6 m) 에서 SS flux가최대값을가지는것으로보아, 창조류시강한흐름에의한저층퇴적물 의재부유발생으로인진우도서 남측퇴적변화에영향을주는것으로사료된다. 이와같은결과를규명 하기위서, 같은정점에서 25시간연속 SS flux 산정및연속조류관측을대조기시에추가적으로실시하 고, 재부유된퇴적물의거동을정량적으로평가하기위포집기를 3개정점에서 15일간설치하여추가연구 를진행하고자한다.

5 (b) Depth 1 m (d) Depth 6 m (Bottom Layer) 센 학 기 (c) Depth 3 m 터 술 협 의 회 (a) Depth 0 m 정 보 산 수 한 국 연 구 과 Fig.6 Hourly changes of Latitudinal SS flux at S1 (a) Depth 0 m (b) Depth 1 m (c) Depth 3 m (d) Depth 6 m (Bottom Layer) Fig.7 Hourly changes of Longitudinal SS flux at S1

6 4. 요약및결론 본연구에서는낙동강하구역내사주지형의장기적인지형변화예측의기초적인연구로서낙동강하구서측에위치한진우도에서시공간적지형변화모니터링을실시하였다. 그리고낙동강남측으로 25시간동안 SS 농도측정및연속조류관측을통 SS flux를산정하여진우도내퇴적변화상에대검토하였다. 지형변화모니터링을실시한진우도의정점별연간평균지반고변화와침식 / 퇴적속도는각각 mm, mm/day였으며, 특히진우도동 서 남측에서퇴적이활발히발생하였다. 소조기시 S1 정점에서 25시간연속조류관측및 SS 농도측정으로산정한동-서및남-북평균 SS flux 는각각 2.07 kg/m²/hr, 1.42 kg/m²/hr로나타났으며, 특히창조류시 (22시경) 저층에서는서 북측으로각각 kg/m²/hr, kg/m²/hr로최대 SS flux를나타났다. 이는정점 S1을기준으로동-서및남-북방향으로이동하는 SS flux가저층에서최대값을가지는것으로보아, 창조류시강한흐름에의한저층퇴적물의재부유가발생하여진우도남측의퇴적변화에큰영향을주는것으로사료된다. 추후연구에서는, 위내용을규명하기위하여, 25시간연속 SS flux 산정을대조기에추가적으로실시하고, 재부유된퇴적물의거동을정량적으로평가하기위진우도남측외에소류사포집기를설치하여추가연구를진행하고자한다. 후 기 본연구는수산부수산개발원의 2006 ~ 2007년도수산특정연구개발사업으로수행중인 연안생태환경공간복원 / 조성기술 연구의일부내용이며, 연구비지원에감사드립니다. 참고문헌 [1] 이인철, 이병호, 김경회, 윤한삼, 2006, 낙동강하구사주지역의지형변화모니터링, 한국과학기술협의회공동학술대회논문집, [2] 김종렬, 이인철, 윤한삼, 2005, 낙동강하구역의부유현탁물질수송의계절변화, 한국환경공학회추계학술대회논문집, [3] 김경회, 이인철, 2004, 낙동강하구역사주주변에서의퇴적물질의유입거동석, 한국공학회추계학술대회논문집, [4] 이인철, 김경회, 류청로, 김윤태, 2004, 낙동강하구역의퇴적물유입거동석에관한연구, 한국환경공학회춘계학술대회논문집, [5] 전용호, 이인철, 류청로, 2004, 낙동강하구역의퇴적물이동특성에관한연구, 한국공학회춘계학술대회논문집, [6] 이인철, 옥곤, 김경회, 정봉길, 2003, 낙동강하구역의홍수기부유현탁물질의포집실험과퇴적속도의산정, 한국환경공학회춘계학술대회논문집, [7] 김재중, 김기철, 이정만, 1995, 낙동강하구에서의부유사거동에관한연구, 한국공학회, 제9권 1호, [8] Deloffre, J., Lafite, R., Lesueur, P., Lesourd, S., Verney, R., Guezennec, L., 2005, "Sedimentary processes on an intertidal mudflat in the upper macrotidal Seine estuary, France", Estuarine Coastal and Shelf Science, Vol.64, No.4,

2. 재료및방법 2.1 대상해역낙동강하구역은한국의남동부에위치한남한최대의하구로, 낙동강으로부터 m 3 /year 에달하는하천수가유입하고있다. 하지만인구의증가와공업단지의조성으로하수, 폐수의유입이증가하여수질이점차악화되고있고, 해수의역류방지및용수확보를위해건설

2. 재료및방법 2.1 대상해역낙동강하구역은한국의남동부에위치한남한최대의하구로, 낙동강으로부터 m 3 /year 에달하는하천수가유입하고있다. 하지만인구의증가와공업단지의조성으로하수, 폐수의유입이증가하여수질이점차악화되고있고, 해수의역류방지및용수확보를위해건설 2005 년도한국해양과학기술협의회공동학술대회 낙동강하구역의입자성부유물질수지예측 김경회, 이인철 ( 부경대학교해양공학과 ) Prediction of Budget of Suspended Particulate Matters in Nakdong River Estuary K.H. KIM and I.C. LEE (Dept. of Ocean Engineering, Pukyong