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정하 윤
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1 2009 년도한국해양과학기술협의회공동학술대회 5 월 28( 목 )~29 일 ( 금 ) 창원컨벤션센터 (CECO) 종합해양관측부이를이용한여수해만의해양물리환경특성 김종규 ( 전남대학교 ), 김정현 ( 국립해양조사원 ), 강태순 ( 지오시스템리서치 ) Physical Oceanography Environments of Yeosu Bay using Real-time Observing Buoy Jong-Kyu Kim (Chonnam National University), Jung-Hyun Kim (National Oceanographic Research Institute), Tae-Soon Kang (GeoSystem Research Corporation) 요약여수해만의해양물리환경을특성을파악하기위하여종합해양관측부이에서수신한동계수온, 염분, 유향및유속자료와 25시간동안현장관측을수행하여취득한하계수온, 염분, 유향및유속자료를분석하였으며, 종합해양관측부이자료및광주기상청여수기상대 AWS 자료와의상관성을분석하였다. 그결과, 기온및해면기압은 AWS 자료의선형회귀식을이용하여여수연안역의값을예측할수있을것으로판단되며, 상호상관함수를통해시간에따른변화상관성을조사한결과, 종합해양관측부이의센서이상이나사고로인한자료오류에대한보정이가능할것으로사료된다. ABSTRACT In this study, we analyzed the characteristics of physical oceanography environments of Yeosu Bay using real-time observing buoy system and AWS statistical analysis. We have received temperature, salinity, current direction and current speed by real-time observing buoy system in Winter and field observation in Summer for oceanographic environment. Also, we have identified the air-sea characteristics by correlation analysis of real-time observing buoy system and AWS atmospheric data. As a result, air temperature and sea-level pressure are forecast by linear regression equation of AWS in Yeosu Bay. Also, we investigated the relationship among time over the cross correlation function, it is possible modify data error from sensor defect or accident. Keyword : Real-time Observing Buoy System( 종합해양관측부이 ), Correlation Analysis( 상관성분석 ) 1. 서론 현재우리나라는산업화와경제성장에따라최근동북아교역의중심기지로급속히발전하고있으며점차해양의이용률이확대되면서다양한해양기상정보의필요성이요구되고있다. 이에부응하여해양관련재난의사전예방및피해경감, 항만및연안개발해양자원활용등에필수적인해양기상정보생산및해양장비의관리를통한선진해양기상기반조성이절실한실정이다. 특히, 막대한재해를유발하는집중호우와폭설및태풍과같은기상현상은주로해상에서의기단변질이나상호작용에의해발생되는경우가많기때문에해상에서의기상관측자료는기상예보에필수적으로요구된다. 하지만최근기상청 AWS(Auto Warning System) 관측망확충사업의결과로육상에서의관측자료는상당한수준으로확보되어있으나해상에서의기상관측자료는매우부족한실정이다 ( 서등, 2003). 연구대상해역인여수해만은한반도남해안의중부에위치하며, 북쪽으로는유역면적 4,897 km2의섬진강이있으며, 연간약 30억톤의담수를배출한다. 섬진강하구역에는동광양시, 광양군, 하동군및남해군등의도시에서생활하수및인근발전소에서온배수가유입되며, 이러한유입되는물질은연구해역인여수해만을통하여외해로이동된다 ( 이석우, 1994; 임동일등, 2003). 본연구는연구대상해역인여수해만에설치 운용했던종합해양관측부이와광주지방기상청여수기상대 AWS 자료의통계분석을통하여여수해만의해양물리환경특성을파악하고자한다.

2 2. 자료및방법 2.1 종합해양관측부이와 AWS 종합해양관측부이 (Observation Buoy System) 는기구부, 계류장치, 전자장치, 관측장치및전원공급장치로구성되어있으며, 부이에설치되어있는여러가지의센서로부터나오는기상및해양자료를수집하고, 이자료를표출하여 Orbcomm Service 및 CDMA SMS Service 를통하여 Database 서버로데이터를보내고, Local의 Monitoring 컴퓨터는이자료를감시및수집할수있도록설계되었다 ( 김등, 2007; Fig. 1). AWS는실시간기상에대한데이터수집부터데이터처리와저장에서표출하는것을자동으로처리하는시스템으로풍향, 풍속, 기온, 기압, 습도및강수량등을 2400bps의전용망 ( 전용회선, 위성망, 무선망 ) 을통해, 매 1분단위로실시간기상자료를수집한다. 수집된자료는컴퓨터에의해그래픽으로표현되도록하여매분단위로우리나라의기상을감시할수있도록구축되어있으며, 현재전국적으로약 460여대가설치되어있다. Fig. 1. Real-time Observing Buoy System. 2.2 연구방법 연구대상해역의해양환경특성을파악하기위하여 2007년 1월 16일 2 월 16일까지 ( 동계 ) 종합해양관측부이에서수신한수온, 염분, 유향및유속데이터를분석하였다. 또한, 전남대학교실습선청경호를이용하여 2007년 6월 21일 13:00부터 6월 22일 14:00 까지 ( 하계 ) 연구대상해역에서 25시간동안 600MKⅢ CTD(Valeport, UK) 와 Self Recording Current Meter(Model 105, Valeport, UK) 를이용하여현장관측을실시하였다 (Fig. 2). 관측일의섬진강담수의일평균유량은건설교통부영산강홍수통제소송정수위관측소의자료를참고하였다 (Fig. 3). 한편, 여수해만의해양기상특성을종합해양관측부이에서수신한기상자료와위치상가장근접한광주기상청여수기상대 AWS 자료와의상관성분석을통하여파악하였다.

Fig. 2. Position of Real-time Observing Buoy System and AWS. Fig. 3. Seomjin River discharge data. 3. 결과및고찰 3.1 해양물리환경특성 동계 ( 종합해양관측부이, 2007년 1월 16일~2 월 16일 ) 의표층은최고수온 9.8, 최저수온 6.4, 평균수온 7.

3 Fig. 2. Position of Real-time Observing Buoy System and AWS. Fig. 3. Seomjin River discharge data. 3. 결과및고찰 3.1 해양물리환경특성 동계 ( 종합해양관측부이, 2007년 1월 16일~2 월 16일 ) 의표층은최고수온 9.8, 최저수온 6.4, 평균수온 7.5 로나타났으며, 저층은최고수온 10.0, 최저수온 6.2, 평균수온 7.5 로나타났다 (Fig. 4). 한편, Stick Diagram 분석결과, 표층에서의최대유속은 46.2cm /s, 최소유속은 0.4cm /s로나타났으며, 중층에서의최대유속은 27.6cm /s, 최소유속은 0.1cm /s로나타났고, 저층에서의최대유속은 40.6cm /s, 최소유속은 0.1cm /s로나타났다 (Fig. 5).

4 또한, 하계 ( 현장관측, 2007년 6월 21일 13:00~22일 14:00) 의표층은최고수온 21.1, 최저수온 20, 평균수온 20.7 로나타났으며, 중층은최고수온 20.5, 최저수온 19.7, 평균수온 20.1 로나타났고, 저층은최고수온 19.9, 최저수온 19.6, 평균수온 19.7 로나타났다. 동계와비교시계절적요인으로표 저층간의수온이약 2 정도차이가났다 (Fig. 6). 표층에서의최고염분은 33.9psu, 최저염분은 33.5psu, 평균염분은 33.8psu로나타났으며, 중층에서의최고염분은 33.9psu, 최저염분은 33.0psu, 평균염분은 33.8psu로나타났고, 저층에서의최고염분은 33.9psu, 최저염분은 33.7psu, 평균염분은 33.8psu로나타났다 (Fig. 7). 한편, Stick Diagram 분석결과, 표층에서의유속은최고유속 33.6cm /s, 최저유속은 6cm /s로나타났으며, 중층에서의최고유속은 27.7cm /s, 최저유속은 5cm /s로나타났고, 저층에서의최고유속은 30.5cm /s, 최저유속은 6.2cm /s로나타났다. 표층에서의평균유속은 17.5cm /s, 중층에서의평균유속은 20.1cm /s, 저층에서의평균유속은 13cm /s로나타났다 (Fig. 8). Fig. 4. Time Series of Temperature and Salinity in Winter. Fig. 5. Stick Diagram in Winter.

5 Fig. 6. Time Series of Temperature in Summer. Fig. 7. Time Series of Salinity in Summer. Fig. 8. Stick Diagram in Summer.

3.2 해양기상환경특성 종합해양관측부이에서의평균습도는 71.1%, 평균해면기압은 1,005hpa로나타났으며, AWS에서의평균습도는 66.9%, 평균해면기압은 1,013hpa로나타났다 (Fig. 9, Fig. 10). 종합해양관측부이의평균기온은 15.2 AWS의평균기온은 14.9 로종합해양관측부이의기온이 0.3 더높게나타났다 (Fig. 11).

6 3.2 해양기상환경특성 종합해양관측부이에서의평균습도는 71.1%, 평균해면기압은 1,005hpa로나타났으며, AWS에서의평균습도는 66.9%, 평균해면기압은 1,013hpa로나타났다 (Fig. 9, Fig. 10). 종합해양관측부이의평균기온은 15.2 AWS의평균기온은 14.9 로종합해양관측부이의기온이 0.3 더높게나타났다 (Fig. 11). 종합해양관측부이에서의 2월및 3월의풍향빈도수는북서풍계열이강세를보였다. 4월에는서풍계열 (W, NW, WNW, WSW) 이전체적으로강세를보였으며, 5월까지도서풍계열이여전히강세를보이면서남동풍계열도점차확장됨을알수있었고, 6월에는북동, 남동및서풍방향으로풍향이분산되는것을알수있었다. AWS 에서의 2월및 3월의풍향빈도수는북동, 서북서풍방향으로우세하다가, 4월에는남서풍이우세하였고, 5월부터는점차남서풍세력이약해지면서북동풍이강세를보였다. 풍속은종합해양관측부이에서는 2월에평균 4.6m/s로가장강하게나타났으며, 점차줄어들지만 5월까지는 4.3m/s 이상이었고, 6월에는 3.7m/s로약하게나타났다. AWS에서는 3월에서 4.3m/s 로가장강하게나타났으며, 점차줄어들다가 6월에 3.4m/s 로약하게나타났다. 전체적으로종합해양관측부이의풍속이 AWS의풍속보다 0.2m/s 0.5m/s 크게나타나는것을알수있었다. Fig. 9. Time Series of Humidity. Fig. 10. Time Series of Sea-Level Pressure.

7 Fig. 11. Time Series of Air Temperature. 3.3 해양기상자료상관성분석 본연구에서 2007년 2월 1일부터 7월 31일까지 ( 풍속은 6월 30일까지 ) 의종합해양관측부이와 AWS의기온, 풍속, 습도및해면기압자료를상관성분석을수행하였다. 선형회귀분석을통한시각적인비교를위한산포도 (Scatter plot) 를제시하였으며 (Fig. 12), 상관계수의제곱에해당하는결정계수는시간규모를하루보다는한시간으로할때더높은값을나타내었다. Fig. 12. Scatter Plots - Time Scale : 1 Hour.

8 4. 결론 본연구는연구대상해역인여수해만에설치 운용했던종합해양관측부이와광주지방기상청여수기상대 AWS 자료의통계분석을통하여여수해만의해양물리환경특성을파악하였으며, 그결과는다음과같다. 1) 동계의평균수온은약 7.5, 하계의평균수온은약 20.2 로해면의가열및냉각에따라온도차는약 12.7 가나타났고, 하계의평균염분은약 33.9psu, 동계의평균염분은약 33.8psu로하계와동계의섬진강담수유출량이비슷하여염분차가크게나타나지않았다. 2) 유속은만내순환의영향등에의해저층에서강한조류의흐름이생성되고있음을알수있었다. 3) 단순회귀식의결정계수는시간단위에서일단위보다더높게나타났다. 또한, 종합해양관측부이와여수기상대 AWS의기온자료와의상호상관함수를통해시간에따른변화상관성을조사한결과, 지체기간 30일중 10일까지는 0.9 이상, 23일까지는 0.8 이상으로나타났다. 이로인해종합해양관측부이의센서이상이나사고로인한자료오류에대한보정이가능할것으로판단된다. 향후장기적인종합해양관측부이의실시간관측을통해여수지방의해양기상과육상기상자료의상관관계도출및연구를광범위하게수행하여장래예상되는기후변화의가설의정립, 예측및이에상응하는적절한대책를세우는데도움이될수있을것이라사료된다. 5. 참고문헌 [1] 김종규, 이주원, 나원배, 2007, 여수해만종합해양관측부이시스템구축방안, 한국해양공학회 2007년도추계학술대회논문집, pp [2] 서태건, 서장원, 윤용훈, 김태희, 김지호, 2003, 해양기상관측용표류부이개발, 大氣, pp [3] 이석우, 1994, 한국항만수리지, 집문당, pp [4] 임동일, 엄인권, 전수경, 유재명, 정회수, 2003, 한국남해연안역에서여름홍수기에형성된연안염하구환경의물리-화학적특성, 한국해양학회지, 바다, 제8권, 제4호, pp

2 Journal of Disaster Prevention

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