Establishment of underground hydraulic and earth pressures monitoring system for long-term measurement of sandy beach in Hujeong, Uljin-gun

동해안 백사장은 고파랑 내습 시 포말대(Swash zone)에서의 활발한 모래 이동으로 인해 급격한 지형변화가 발생한다. 그러나 악기상시 현장 관측이 어려워 연속적인 지형변화 관측이 어려운 실정이다. 이런 문제를 해결하기 위해 한국해양과학기술원에서 2015년 Air-borne Altimeter 시스템을 개발하여 포말대 표고 관측을 성공적으로 수행하였으나, 급경사 해빈인 동해안 포말대에서는 급격한 침·퇴적으로 인한 해당 시스템이 파손 및 매몰되는 문제가 발생하여 장기 관측에는 한계가 나타났다. 이와 같은 문제를보완한 장기 해빈 지형변화를 관측하기 위해 토압과 간극수압을 자동 측정하여 계산되는 순수 모래의 압력을 표고로 환산하는 방식으로 ‘지중 수압 토압 모니터링 시스템’을 설계하여, 2018년 10월 동해연구소 전면 후정해안에 설치하여 운영하고 있다. 시스템은 후정해안 백사장에 파형해안선의 만부(bay)와 각부(horn) 특성을 대표하는 3개 라인을 100m 간격으로 선정하여 14개 정점(L1-1~4, L2-1~5, L3-1~4)에 산업용 간극수압계(AP-1K)와 토압계(GST-2K)를 매설하여 Array 형태로 구축하였다. 기존의 백사장의 면적 변화만 관측하는 비디오 모니터링 시스템과 함께 백사장 표고 장기 연속관측 자료를 활용하면 향후 후정리 해안 모래수지 변화를 지속적으로 파악하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.2

Numerical Study of Nearshore Hydrodynamics Under Storm Wave Conditions in Hujung Beach, East Coast of Korea

We Present the results of numerical model study to simulate the hydrodynamic conditions observed in Hujung Beach in the east coast of the Republic of Korea from December, 2016 to January, 2017 during which several extratropical cyclones hit the area causing extreme wave conditions. Three acoustic instrumentation systems were moored from the coast to location outside the surf zone where the water depth was ~8m to measure waves, currents and suspended sediment concentrations. For the numerical model, we employed the CASMAS-SURF Raynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) model to generate the wave conditions over the region of the field experiment.1

RTK-드론을 활용한 울진 후정 해빈 지형변화 연구

경상북도 울진군 후정 해안은 1988년 한울원자력본부 건설로 약 7km의 직선형 표사계가 분리되었다. 이로 인해 한울원전 북측 부구천에서 공급되는 모래의 남향 이동이 차단되어 후정해안에 모래공급의 부족으로 인한 침식이 발생하였으며, 이러한 요인은 향후 침식현상을 가속화 시킬 것이 예상된다. 2007년부터 수행된 ‘연안침식 실태조사’ 결과에 따르면 14년간 침식 우려(C)등급 10회, 보통(B)등급 4회로 평가되었다. 후정 해안에 위치한 한국해양과학기술원 동해연구소(KIOST ESRI)는 2008년 설치된 이후 수심측량 등 다양한 지형변화 관측을 수행하고 있으며, 그 결과 2012년 ~ 2018년까지 후정해안에서 모래 약 88만m3(25톤 덤프트럭 약 6만대분)가 유실되었음을 파악하였다. 본 연구는 장기 지형변화 관측의 일환으로 수행되었다. 후정해안의 모래수지 변화를 파악하기 위해 RTK-GNSS 방식을 활용한 드론((Phantom 4 RTK)을 이용하여 2020년 10월, 2021년 3월, 9월 3차례 해빈 측량, 동기간 Single-beam Echosounder를 이용해 수심측량을 수행하였다. 또한 지형 변화의 외력을 파악하기 위해 후정해안 전면 수심 28m에 Signature ADCP 500kHz를 설치하여 파랑 관측을 수행하였다. 후정 포말대의 2020년 10월부터 2021년 3월의 순체적 변화는 3,712m3(감소 45,010m3, 증가 41,299m3)로 감소하였으며, 2021년 3월에서 2021년 9월은 15,863m3(감소 60,454m3, 증가 44,591m3) 감소하였다. 동기간 쇄파대 주변의 수심측량(0~15m) 결과 2020년 10월부터 2021년 3월의 순체적 변화는 253,574m3(감소 513,574m3, 증가 262,999m3)가 감소하였고 2021년 3월에서 2021년 9월은 25,3574m3(감소 371,868m3, 증가 122,821m3) 감소 한 것으로 나타났다. 후정 해안 전면의 파랑 자료 확인결과 체적의 감소는 후정 해안의 주파향 중 해안선과 북측으로 사선방향인 NNE 계열의 파가 우세하거나 NE 계열과 유사한 출현율을 보이는 시기에 나타나고, S계열의 파가 존재하는 시기에 체적 증가량이 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 체적의 증감이 파향과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되며, NNE계열 파랑이 내습하는 시기에 고파랑과 남측방향의 연안류에 의해 모래가 외해와 남측으로 이동하고, 이에 더해 한울원전에 의해 북측의 모래공급이 차단되어 체적이 감소하는 것으로 판단되며, NE, S계열의 파랑 내습 시 후정해안으로 모래가 일부 공급되는 것으로 보이지만, NNE계열 파랑 내습시의 체적 감소량 보다는 적은 양으로 판단된다.2

Establishing Micro-Scale Sediment Transport Model for Wurf-zone Dynamics Using LES Turbulence Modeling Scheme

한국해양과학기술

Numerical investigation of the impacts of extreme storm waves on coastal erosion in Hujeong Beach using XBeach model

The east coast of Korea occasionally suffers from the extreme storms developed by the winter time extratropical cyclones in the East/Japan Sea. The damages from these storms are not only due to strong winds but also due to high waves that cause severe coastal erosions. In October, 2006, storm waves were observed higher than 6 meters, the highest record in the past 15 years. In this study, we performed a numerical experiment to predict possible erosion rates by simulating the 2006 storm condition in Hujeong Beach as this area is listed as one of the sites that have highest waves among the beaches along the east coast of Korea. For this we employed XBeach nearshore process model because it is specifically designed for the computation of coastal response during time-varying storm conditions. For XBeach modeling conditions, we also used SWAN model to calculate wave parameters based on the observations during the 2006 storm event. The grid spacing is set as fine as 5 m to resolve the minute changes in the nearshore region where seabed topography is complex due to sand bars. We ran XBeach for 48 hours during which the wave height at Hujeong Beach increased from ~1 to ~7m in the first 20 hours. The results show that the shoreline is retreated ~10m on average during the storm period. However, the erosion becomes more severe with maximum retreat of ~30m at the mouth of a stream where the original beach elevation was relatively lower. The eroded sediments are then cumulated outside the swash zone, which shows that the sand is conserved in the shallow region between the coastline and the sand bars. However, some of the crests of the sand bars are lost to offshore, indicating that total sand in the whole nearshore region may not be conserved under this high wave conditions.33Nkciothe

Characteristic of Topographic Changes around Gangneung Habor

본 연구에서는 해상 MLS를 이용하여 강릉항 주변~송정해변 일대 약2.8km를 조사하여 해안지형의 변화를 관찰하였고,동시에 수심측량을 통한 해빈에서의 해저지형 단면분석을 수행하였다. 조사시기는 안목해안의 동계 수리표사 특성 연구를 위한 정밀관측 전후 시기인 2015년 12월과 2016년 1월에 수행하였다. 안목~송정해변의 표고는 약 6m 이내의 범위를 나타내고 있었다. 두 시기의 높이를 비교한 결과 주로 남쪽인 안목 해변에서는 퇴적되었고 북쪽인 송정해변에서는 침식된 것으로 나타났으며, 해빈의 높이는 최대 3m 이내의 변화를 보이는 것으로 나타났다. 시기인 2015년 12월과 2016년 1월에 수행하였다. 안목~송정해변의 표고는 약 6m 이내의 범위를 나타내고 있었다. 두 시기의 높이를 비교한 결과 주로 남쪽인 안목 해변에서는 퇴적되었고 북쪽인 송정해변에서는 침식된 것으로 나타났으며, 해빈의 높이는 최대 3m 이내의 변화를 보이는 것으로 나타났다.2

Field Observation of Wave, Current and Sediment transport pattern in Haeundae Beach

해운대 해수욕장은 배후지 개발로 인한 모래 공급의 감소로 인하여 지속적인 침식 현상에 노출되어 있다. 본 연구에서는 모래 농도에 따라 반사되는 음향강도를 통해 모래이동 패턴을 추정하였으나, 해운대 해역의 표사이동 특성을 규명하기 위해서는 이를 실제 모래 이동량으로 변환하여야 한다.2

SAFETY DEVICE FOR FREE-FALL CORER

주상시료 채취장치용 안전장치가 개시된다. 본 발명의 주상시료 채취장치용 안전장치는, 하단 영역에는 안 착부가 구비되고, 상단 영역에는 지지부가 구비되며, 상기 안착부와 지지부를 연결하여 내부에 공간을 형 성하는 가드 프레임 상기 가드 프레임의 내부 공간에 배치되고, 중량체의 무게로 퇴적층으로 삽입되면서 해저의 퇴적물을 채취하도록 구성된 채취코어러를 포함하고, 상기 가드 프레임의 내부 공간 상부 측에서 상기 지지부의 저면과 간격을 유지하여 결합되는 상부 플레이트 상기 상부 플레이트의 저면에 배치되고, 상기 채취코어러의 상단 영역과 결합되는 하부 플레이트 상기 지지부와 상부 플레이트를 관통하여 상기 하부 플레이트에 하단부가 결합되고, 상단에는 크레인과 연결되는 고리가 구비되는 한 쌍의 수직부재 및 상기 안착부가 해저 바닥에 안착되었을 때에는 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트의 이격을 허용하고, 상기 가드 프레임이 인양될 때에는 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트가 결합되도록 하는 안전 작동부 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 가드 프레임과 채취코어러가 안전 작동부에 의해 해 양에 투입될 때에는 분리되고, 인양될 때에는 결합됨으로써 채취코어러가 임의로 가드 프레임으로부터 이 격됨으로써 발생되는 안전사고나 파손과 같은 사고를 미연에 방지할 수 있고, 시료를 비교란 상태로 채취 할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다

Variations of observed wave and current in Haeundae coastal waters

해운대 해역의 파랑과 흐름의 변동특성을 파악하기 위해 해양수산부 R&D인 ‘연안침식 대응기술 개발’ 과제의 일환으로 2013년 7월 25일부터 현재까지 관측중인 음파식 파랑유속계(AWAC)의 장기 관측자료를 분석하였다. 해운대 해변 침식은 주로 여름철 태풍에 의해 남쪽에서 들어오는 너울성 고파랑과 겨울철 계절풍의 영향으로 동쪽에서 들어오는 고파랑에 의해 모래가 동백섬 남쪽으로 빠져나가는 것이 주요 원인으로 모니터링 결과 밝혀졌다. 해운대 연안에서 수심 10m 이내의 해수욕장과 가까운 지점에서 단기간 관측된 자료와 외해 수심 약 15m와 22m 지점에서 장기간 관측된 자료를 이용하여 월별, 계절별 파랑 변동특성과 조류편차와 잔차류 분석으로 해운대 해역 평균 잔차류의 유속과 유향 분포를 제시하였다.에 의해 남쪽에서 들어오는 너울성 고파랑과 겨울철 계절풍의 영향으로 동쪽에서 들어오는 고파랑에 의해 모래가 동백섬 남쪽으로 빠져나가는 것이 주요 원인으로 모니터링 결과 밝혀졌다. 해운대 연안에서 수심 10m 이내의 해수욕장과 가까운 지점에서 단기간 관측된 자료와 외해 수심 약 15m와 22m 지점에서 장기간 관측된 자료를 이용하여 월별, 계절별 파랑 변동특성과 조류편차와 잔차류 분석으로 해운대 해역 평균 잔차류의 유속과 유향 분포를 제시하였다.2

Characteristics of Bathymetry Change with Infragravity wave in Anmok

최근 들어, 지구환경 변화로 인한 태풍강도 증가, 해수면 상승 등의 자연적인 요인과 방파제 건설, 해사채취 등 인위적인 요인으로 연안역에 심각한 침·퇴적 문제가 발생하고 있다. 연안역의 침·퇴적은 해안선 변화로 가시화되며, 해안선 변화는 Infragrivity wave와 밀접한 관계가 있다. 또한 동해안은 남해안, 서해안과 달리 호형사주가 잘 발달되어 있어 Infragrivity wave-해안선-호형사주의 상관관계가 동해안의 침·퇴적 원인 규명에 중요한 변수로 판단된다.Infragravity wave는 고주파성 파랑(풍파, 너울)이 전파과정에서 비선형성에 의하여 형성된 구속장주기파(Bound long wave)가 비교적 수심이 얕은곳에서 쇄파로 구속이 이완되어 자유장주기파(Free long wave)로 변환되어 발생하며 주기 20s∼200s의 장주기 성분이다. 또한 Infragravity wave는 해안선의 영향에 의하여 외해로 반사되는 유출성분과 해안선에 평행하게 진행하는 연안성분으로 나뉘어지며, 연안성분은 굴절에 의하여 경사해안에서 발생하는 일종의 Edge wave로서 해안선을 따라 진행한다.본 연구에서는 안목해안 1차(2015. 02. 07~2015. 03. 08) 및 2차(2015. 12. 08~2016. 01. 16) 정밀관측 자료를 사용하였으며 Infragravity wave 추출방법은 수면변위 시계열 자료에서 주기 20s~200s 사이에 존재하는 장주기 성분을 주파수 스펙트럼 분석을 통하여 파랑을 산정하였다. 세부적으로는 안목해안의 Infragravity wave 특성을 파악하기 위하여 쇄파가 비교적 많이 발생하는 고파랑 시기에 대하여 여러 관측지점에서 동시간에 관측된 자료를 분석하여 안목해안에서 Infragravity wave의 평면적인 분포를 확인하였고, 수심자료를 바탕으로 Infragravity wave-해안선-ty wave와 밀접한 관계가 있다. 또한 동해안은 남해안, 서해안과 달리 호형사주가 잘 발달되어 있어 Infragrivity wave-해안선-호형사주의 상관관계가 동해안의 침·퇴적 원인 규명에 중요한 변수로 판단된다.Infragravity wave는 고주파성 파랑(풍파, 너울)이 전파과정에서 비선형성에 의하여 형성된 구속장주기파(Bound long wave)가 비교적 수심이 얕은곳에서 쇄파로 구속이 이완되어 자유장주기파(Free long wave)로 변환되어 발생하며 주기 20s∼200s의 장주기 성분이다. 또한 Infragravity wave는 해안선의 영향에 의하여 외해로 반사되는 유출성분과 해안선에 평행하게 진행하는 연안성분으로 나뉘어지며, 연안성분은 굴절에 의하여 경사해안에서 발생하는 일종의 Edge wave로서 해안선을 따라 진행한다.본 연구에서는 안목해안 1차(2015. 02. 07~2015. 03. 08) 및 2차(2015. 12. 08~2016. 01. 16) 정밀관측 자료를 사용하였으며 Infragravity wave 추출방법은 수면변위 시계열 자료에서 주기 20s~200s 사이에 존재하는 장주기 성분을 주파수 스펙트럼 분석을 통하여 파랑을 산정하였다. 세부적으로는 안목해안의 Infragravity wave 특성을 파악하기 위하여 쇄파가 비교적 많이 발생하는 고파랑 시기에 대하여 여러 관측지점에서 동시간에 관측된 자료를 분석하여 안목해안에서 Infragravity wave의 평면적인 분포를 확인하였고, 수심자료를 바탕으로 Infragravity wave-해안선-2