Coastal erosion and countermeasure strategies of Gyeongsangbuk-do

약 30년 전 이후의 항공사진⋅위성영상 분석과 현지실태조사 및 측량을 통하여 경북 백사장의 침식원인과 현황을 파악하였으며, 이를 토대로 향후 다양한 인위적, 자연적 원인에 의한 해안침식을 최소화할 수 있는 공법과 관리정책 등의 대응전략을 살펴보았다. 경북 백사장 침식은 1990년대 이후의 인위적 표사교란이 일차적인 원인이다. 특히 어항의 신설⋅확장에 의한 퇴적⋅침식구간 양립 문제가 심각하다. 즉, 항공사진으로 중장기 침식여부를 논할 수 있는 30개 백사장(46.9km) 중 25개소(40.2km)에 침식이 발생하고 있으며, 이 가운데 17개소(27.3km)의 1차적 침식원인이 어항이고 3개소(5.5km)는 해안도로이며, 나머지 5개소의 원인규명을 위해서는 추가조사가 필요하다. 한편 최근 동해안에 장주기 이상너울 내습과 이상폭풍 발생이 연례화 조짐을 보이고 있다. 또한 이상파랑과 함께 평상파후도 변하고 있어, 연장 1.7km인 울진 월송리 백사장은 2008년 3월과 9월 사이에 평균 14m가 후퇴하였으며, 이는 8월 하순에 지속적으로 내습한 N 계열의 고파랑이 원인인 것으로 판단된다. 연안침식 최적관리를 위해서는 중앙 및 지방정부와 NGO 등 다양한 이해관계자의 적극 참여가 필요하며, 지방정부가 유념해야 할 향후과제는 다음과 같다. ① 관할해안 이해도 제고 : 지방정부 자체적인 해안침식 모니터링 프로그램을 수립하고 관할해안선의 변화경향을 지속적으로 면밀히 파악해야 함. ② 어항 관리 : 경북 해안침식의 원인은 어항확장임. 향후 이를 적극적으로 억제하지 않으면 침식피해는 계속 증가할 것임. 수 개의 어촌계를 통합하고 침식문제가 가장 적은 어항을 통합어촌계 어항으로 지정, 확장을 지원하는 반면, 나머지는 폐쇄하는 등의 적극적인 어항 관리가 필요함. ③연안침식관리그룹 결성 : 광역 및 기초지자체, 항만⋅어항관리기관, 어촌계, 환경전문가, 해안침식 지역전문가 등으로 구성되는 단체를 결성하여 협의를 정례화할 필요 있음. ④ 모래자원관리 : 관내 하천 및 연근해에 양빈재로 이용 가능한 모래 양을 파악하고 이를 적극적으로 관리하여야 함. ⑤ 교육 : 연안침식방지의 중요성에 대한 인식을 확장하고 청지기의식을 고취하기 위하여 지역주민뿐 아니라 경북 초중고생을 대상으로 하는 교육프로그램을 수립하고 현장답사를 겸하는 행사를 지속할 필요가 있음.2

Oil Contamination of Sand Beach and Recovery

허베이 스피리트 유류오염 사고 이후 태안군 백사장 오염추이를 육안 모니터링한 결과 파도리 해수욕장에서 학암포 해수욕장까지 10개 해수욕장 2.52백만M2이 심하게 오염되었다. 복구에 2개월이면 충분하다는 UN 실사단 중 해안복원전문가의 예상과 달리 사고 5개월이 경과한 후에도 오염이 가시실 않았으며, 이는 대부분의 해수욕장이 만입형으로서 전면에 와류가 형성되기 때문이다.2

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

A Practical Algorithm to Simulate Erosion of On-Shore Zone

일반적 형태의 해안영역에서의 퇴적물이동, 퇴적 및 지형변화를 예측하는 수치모형에서 전빈의 침식으로 인한 해안선 후퇴가 가능한 알고리즘을 제시한다. 평균해수면 기준의 해안선 인근 영역에서는 저면 경사가 저면 퇴적물의 종류, 조석과 조류, 파랑, 연안류 등 외력의 영향을 받는다. 그러나, 해안선에서의 저면경사는 어느 정도 안정된 범위내의 값을 가지는 것으로 보고된 바 있으며, 연중 변화 또한 거의 일정 범위 내에 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 경사의 변동 한계값을 이용하여, 해중 침식이 지속되어 해안선에서의 저면 경사가 계속 증가하는 경우, 이러한 한계 경사를 넘게 되면, 이를 조정하기 위한 방법으로서 저면경사가 한계값 내로 돌아오도록 해안선 인근에서의 저면 형상을 조정하도록 하였다. 이렇게 함으로써 침식이 지속되는 경우 해안선이 지속적으로 후방으로 후퇴하는 현상을 수치모형에서 재현할 수 있게 된다. 개발한 알고리즘을 우물함수형의 침식 상황, 즉 한 점에서 일정 플럭스로 준설을 지속할때 주변 지형이 우물함수 분포 형상으로 침식되어 가는 과정을 잘 재현하였다. 발달하는 해안선의 형태가 거의 원형의 동심원으로 나타나므로 알고리즘의 유용함을 확인하였다. 또 개발한 알고리즘을 침식지역이 일정속도로 하강하는 가상상황에 적용하여 보았으며, 동심원적 지형 변화를 잘 재현하였다. 본 알고리즘을 기존의 수치모형 CST3D 시스템에 채택하여, 등경사 평판형 해안에 이안제가 놓여 있을 경우에 대한 지형변화 수리모형실험의 조건과 동일한 조건을 대상으로 모형실험을 수행한 결과, 해안선의 변화를 정성적으로 만족스럽게 재현하였다. An algorithm to allow shoreline movement during numerical experiment on sediment transport, deposition or resuspension for general coastal morphology is proposed here. The bed slope near shoreline, i.e. mean sea level, is influenced by bed material, tidal current, waves, and wave-induced current, but has been reported to remain within a stable range. Its annual variation is not large, either. The algorithm is adjusting the bathymetry, if the largest bed slope within shoreline band exceeds a given bed slope due to continuous erosion at zones below the shoreline. This algorithm automatically describes retreat of shoreline caused by erosion, when used within a numerical system. The algorithm was tested to a situation which includes a continuous dredging at a point, and showed satisfactory development of concentric circle contours. Next, the algorithm was tested to another situation which includes sinking of eroded part of bed plate, and produced satisfactory results, too. Finally, the algorithm was tested to a movable-bed laboratory experimental conditions. The shoreline movement behind detached breakwater was reasonably reproduced with this algorithm.22Nkc

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

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

수중 자동채수 컨베이어 시스템

발명요약

Field applications of low-crested facilities for the control of sedimentary process

Although the dimension and layout of coastal artificial structures are optimized in many- sided viewpoints, the subsequent changes in the hydrodynamics and sedimentary processes may cause environmentally undesirable problems. In fact, for the past 30 years, due to the various development of large dimension, Korean coastal area has suffered from many environmental problems such as the destruction and reduction of tidal flat, retreat of coastline, siltation of navigation channels, etc. Thus effective policy and methods for sustainable and eco-friendly coastal management have been demanded since early 1990s. Relatively small-scaled low-crest facilities of eco-friendly materials may meet the demands. Three kinds of low-crested facilities, artificial seaweeds, timber fence and gabion groin, were constructed and their effects have being monitored. Artificial seaweeds were installed on Iwon tidal flat of Taean-gun in 2001 and Ganghwa tidal flat in 2004. A timber fence and gabion groin were constructed on Iwon tidal flat and Baeksajang beach of Anmyeondo, respectively.Tidal flats around the artificial seaweeds and timber fence at Iwon have shown seasonal characteristics. During winter season, erosion and coarsening occur due to high waves and wind-driven current, while deposition and fining during mild seasons. It indicates that enhancement of turbulent intensity due to the facilities plays a deposition-promoting role in mild season, while a erosion-promoting role. The low-crested gabion groin to trap the bed load have shown good performance. Judging from the data from various instruments, wind-driven currents cause relatively large transport of sediments.These field applications have shown that low-crested eco-friendly facilities can be effectively and economically used for coastal management. For their good performance, however, the dimension and layout should be properly decided based on the intensive field measurements of hydrodynamics, wind field as well2

Development of a Time-selective Self-triggering Water Sampler and Its Application to In-situ Calibration of a Turbidity Sensor

Seawater sampling is the primary task for the study of the marine environmental parameters that require shipboard or laboratory experiments for their analyses, and is also required for the calibration of some instruments for in situ measurement. A new automatic bottle (AUTTLE) is developed for seawater sampling at any desired time and water depth by self-triggering. Both any type of single or assembled mooring for 15 days and manual actuation by using a remote messenger as existing instantaneous single point water samplers are possible. Its sampling capacity and the resolution of time setting are 2 liters and 1 second, respectively. The result of a field experiment with an optical backscattering sensor (OBS) and a total of 14 AUTTLES for the in situ calibration of the OBS shows that the AUTTLE must improve our understanding on the behavior of the sand/mud mixtures in the environments with high waves and strong tides. The AUTTLE will serve as a valuable instrument in the various fields of oceanography, especially where synchronized seawater sampling at several sites is required and/or the information in storm period is important.33Nkciothe

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

한국해양과학기술