지구자전과 조석현상에 관하여 19세기 이후 현재까지 알려진 주요 내용들을 소개하였다. 지구자전속도의 영년적/주기적 변화, 세차운동과 장동, 극운동에 관하여 기술하였으며, 또한 지구의 공전/자전 상태와 빙하기도래의 관련설 - Milankovitch 이론에 대하여 돌아보고, 자전과 긴히 연관된 현상으로서 지구조석에 대하여도 기술하였다. 그리고 몇몇 이론적 상세를 부록에 두었다.
타원형 섬에 의한 조석파의 산란 이론에 근거하여, 제주도 주변의 M$_{2}$ 반일주조 조석을 구명하였다. 제주도를 수심이 일정한 해양 가운데 놓여있는 타원형의 섬으로 근사화한 후, 입사파와 산란파의 진폭을 연안 경계조건와 7개 검조소의 조화상수에 대한 최소자승법을 통하여 결정하였다. 이와 같은 이론식에 근거하여 제주도 주변M$_{2}$조에 대한 조석도를 해석적으로 작성하였다.
지구조석을 계산하는데 있어 가장 주요한 항은 달이나 태양에 의한 구면조화차수가 2인 항으로서 지구조석의 약 98%를 이루며, 나머지는 3차 이상의 고차 항들이다. 그런데 차수 3항과 그 이상의 고차수의 항들의 값들은 차수 2항과는 다른 상수가 각각 곱하여져서 계산되어야 한다. 본 연구에서는 조석에 의한 중력변화, 변위 및 수직선의 변화에 대한 바른 계산을 검토하였으며, 필요한 관련상수들을 다시 구하였다. 동일차수내의 다른 계수의 조화함수적 조석주기의존성을 토의하였다. 한편, 지구조석을 계산하는데 관련된 중요한 개념들을 요약 소개하였다.
한강하류부 감조구간의 조석비대칭현상의 발달과정 및 하천유출수의 조석전파에의 영향이 1차원 방정식의 수치적분법에 의해 정량적으로 조사되었다. 모델 결과는 $,$,$ 분조를 포함하는 일부분조들의 진폭이 일부하천구간에서 확폭되는 것을 제시하였다. 증가되는 하천유출수의 조석에 대한 영향을 산정한 결과는 이론적인 추론(Godin, 1985)과도 일치하는 결과를 가졌다.
시간평균된 해안의 지하수위는 내륙쪽에 강우가 없는 경우에도 평균해수면 (Mean Sea Level)보다 1내지 2미터 정도 높은 것으로 관측되었다. 이러한 해안의 지하수위상승현상은 주로 파랑과 조석의 작용에 의해 나타난다. 본 연구에서는 지하수위상승에 미치는 조석 및 파랑의 효과를 현장관측결과를 통해 정량적으로 보여주었으며, 또한 이들 각각의 작용에 기인한 지하수위상승에 대한 해석해 및 최근 이론들을 제시하였다. 특히, 최근 지하수의 수리학적 모델링에 관한 연구에서 파랑의 침투 (wave runup infiltration)효과의 중요성이 강조되었는 바, 본 연구를 통해 종래에 보고된 바 없는 swash zone (shoreline과 runup limit사이)에서의 파랑의 침투속도(분포)를 지하수위관측자료를 이용해 간접적으로 산정함으로써 해안의 지하수위예측모델링을 보다 정확히 수행할 수 있으리라 사료된다.
측지, 지구물리, 국방 등의 다양한 연구분야에서 기초자료로 활용되는 중력자료의 중요성이 높아짐에 따라 최근 많은 중력자료가 획득되고 있다. 일반적으로 획득한 중력자료로부터 절대중력값 및 중력이상값을 산출하기 위해서는 조석보정, 기계고보정, 계기보정 등의 단계를 거친다. 이때 여러 조석보정과 계기보정 모델 중 어떤 모델을 사용하여 처리해야 하는지에 대한 기준이 결정되어 있지 않아 중력자료 처리에 있어 일관성이 유지되지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 현재 적용되고 있는 조석보정 및 계기보정 모델들이 중력값에 미치는 영향을 분석함으로써 가장 적절한 모델을 선정하고자 하였다. 그 결과 Longman과 Tamura가 제안한 천체에 의한 조석보정 모델은 약 0.0001mGal의 차이를 나타내어 사용자의 편의에 따라 모델을 선정하여도 무방하였다. 그러나 지구조석에 의한 영향을 고려하였을 때와 하지 않았을 때 차이가 존재하므로 이에 대한 보정이 필요함을 명시하여야 한다. 또한 계기 보정은 공통점에서의 측정중력값 차이만을 이용하는 경우와 모든 측점을 이용하여 계기보정값을 결정하는 두 모델을 적용하였을 때 보정 후 잔차의 값이 최대 0.04mGal까지 발생하여, 이론적으로 정확한 모든 점을 이용하는 모텔로 선정하여 적용하는 것이 필요하다.
금강하구둑의 건설에 따른 조석체계의 변화에 대한 추정을 1차원 수치모델을 이용하여 수행하였다. 결과로서 금강하구 망월리 방조제는 주태음반일주조의 진폭을 증가시킬것으로 추정되었다. 이 초기추정의 유효성은 교류회로이론의 동수력학적인 유추법을 이용하여 검토되었다. 초기결과가 제시되었으며 토의되었다.
바다를 가로막는 방벽이나 방조제의 배수갑문 또는 조력발전소의 수문과 같이 인공 해양구조물을 통하여 흐르는 고속 해류를 이용하여 발전하는 해류발전 방식에 있어서, 고속 해류에 적합한 수차터빈과 발전기의 특성을 알아보았다. 조석간만의 차가 큰 지역에 설치되는 인공 해양구조물을 지나는 해류는 인공 해양구조물 전후에 발생하는 해수의 위치에너지 차이가 운동에너지로 바뀌면서 조석간만의 자연현상에 의해 발생되는 조류의 속도보다 훨씬 더 빠르게 흐른다. 이론적으로 우리나라의 서해안의 조석간만의 범위 3~8m로부터 7.5~12m/s 정도의 고속 해류가 가능하다. 이러한 경우에 적합한 해류발전기는 수차터빈 날개지름의 크기가 5m에서부터 12m 이하이면서, 증속기어박스와 발전기, 유압시스템 및 냉각시스템 그리고 전력변환장치를 포함하는 발전시설들을 해수면 위에 설치하는 것이 바람직하다.
우리나라 서남해안(西南海岸)에 공통적(共通的)인 감조하천체계(感潮河川體系)에서 하구조석(河口潮汐)은 상류부(上流部)로 파급(波及)됨에 따라 크게 변형(變形)된다. 이 변형양상(變形樣相)은 하상마찰(河床摩擦), 비선형이류효과(非線型移流效果), 수로(水路)의 기하학적형태(幾何學的形態)와의 상호작용(相互作用) 및 하천유량(河川流量)에 의해 좌우(左右)된다. 본고(本稿)에서는 금강감조구간(錦江感潮區間)에서의 하천유량(河川流量)의 증가(增加)에 따라 전파(傳播)되는 조석(潮汐)에의 영향(影響)을 1차원(次元) 동수역학(動水力學)모형에 의해 정량적(定量的)으로 평가(評價)하였다. 모형에 의해 산정(算定)된 유량(流量)의 증가(增加)에 따라 감조하천상류부(感潮河川上流部)의 조석(潮汐)의 진폭(振幅) 및 도달시각(到達時刻)과의 관계는 Godin(1985)에 의한 이론적(理論的)인 추론(推論)과도 잘 일치(一致)하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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