홍수로 인한 침수피해 발생을 최소화하기 위해 정확한 하천의 수위 예측과 리드타임 확보가 매우 중요하다. 특히 조석현상의 영향을 받는 감조하천의 경우 기존의 물리적 수문모형의 적용이 제한되어 하천수위 예측의 정확도가 떨어지기도 한다. 따라서 본 연구에서는 이러한 감조하천 수위 예측의 정확도를 높이기 위해 조석현상을 분리하고 인공신경망을 활용하는 하이브리드 모델을 제안 하였으며 다중 선형회귀분석과 비교 분석하였다. 감조하천에 위치한 교량의 수위데이터에서 Stationary Wavelet Transform으로 조석현상을 분리하였으며, 이외의 수위에 영향을 주는 time series data와 인공신경망(ANN)을 활용하여 1시간, 2시간, 3시간 후의 수위를 예측하였다. 하이브리드 모델은 96% 이상의 정확도를 보였으며 다중 선형회귀 분석과 비교하여도 높은 정확성을 보여주었다.
내수면에 나타나는 조석현상을 조사하기 위하여 전라남도의 나주호와 영산강에서 1997년 12월 30일부터 1998년 1월 27일까지 1시간 간격으로 수위변화를 측정하였다. 여기서 얻어진 결과는 다음과 같다. 나주호와 영산강지류에서 모두 일주조와 반일주조가 나타났으나 조차는 수 mm 내지 수 십 mm로 작다. 하루에 두 번씩의 고조와 저조가 있었고, 1일 2회의 고조 중에서 일조부등 현상도 나타났다. 그믐과 보름이 지난 2일 후에 대조가 나타나고, 상현과 하현 후에 소조가 나타났다. 조화분해한 결과에 의하면 나주호에 나타나는 조석은 반일주조가 우세하며, 진폭이 가장 큰 순서로 주태음반일주조(M$_2$)가 0.55mm이고, 주태음일주조(O$_1$) 0.47mm, 월일합성일주조(K$_1$) 0.43mm, 주태양반일주조(S$_2$) 0.39mm의 순이다. 영산강 지류에 나타난 조석은 4mm에서 크게는 18mm로 장소, 지형 , 방향에 따라서 조차가 다르게 나타난다. 목포항의 고조 시각과 영산강 지류에 나타난 고조 시각과는 약간의 차이가 있다. 남평 지석강 수중보에서 나타나는 수위변동은 동 ${\cdot}$ 서 방향으로는 반일주조에 가까운 반면에 남 ${\cdot}$ 북 방향에서는 6시간 정도의 변동주기가 나타났다.
한반도의 서해안선은 그 길이가 4,000여km에 달하는데, 굴곡이 매우 심하다. 반도 서부의 직선거리는 600여km에 그친다. 드나듦이 큰 해안선은 간석지의 발달뿐만 아니라 서해의 조석현상의 특성에도 영향을 준다. 조석은 해파(wave)의 일종으로 12시간 이상의 주기를 가졌다. 이것의 파장은 수천km이고, 파고는 10m를 넘을 때도 있다. 조석은 서해로 유입하는 하천의 하류구간에 직접 영향을 주었다. (중략)
세계적으로 큰 조석현상에 의해 특징지워지는 인천만은 조력발전계획, 대규모 항만 및 간척사업등이 활발한 반면에 조석물리를 포함한 연안해양학적인 연구는 비로소 시작하는 단계에 있다. 강조류환경에서의 관측활동의 어려움과 군사작전 해역에서의 해양조사활동의 제약이 복합적인 요인으로서 이 해역의 기초자료과정에 장애가 되어왔다.(중략)
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.
동해는 Korea Strait, Tsugaru Strait Soya Strait, Mamiya Strait의 좁은 해협으로 동중국해의 북동해역, 태평양 및 Okhotsk 해로 연결되나, 해협부의 폭과 수심이 작아 폐쇄된 해역으로 볼 수 있다. 동해에 대한 조석현상을 파악하기 위해서는 Ogura(1933)와 Nishida(1980)의 한국 주변해역(동아시아)에 대한 경험적인 조석도를 참고할 수 있으며, Odamaki(1989a)는 대한해협에서의 자료를 재편집하여 개선된 조석도를 제시하였다. (중략)
본 연구에서는 중학교 과학 영재아들이 가지고 있는 조석에 관한 정신모형을 탐색하기 위하여 상황에 따른 개념 유형을 분류하고, 각 유형들을 구성하는 국면들을 분석하였다. 조석 현상에 관해 두 가지 상황으로 구성된 과제 수행을 실시한 후 그 응답 결과를 분석한 결과, 상당수의 학생들이 상황에 따라 서로 다른 개념 유형을 나타내었다. 상황에 따른 개념 유형들을 구성하고 있는 국면을 분석한 결과, 각 유형들은 내용-일반적 국면을 공통적으로 포함하고 있었으나, 내용-특정적 국면과 전략적 국면에서는 많은 차이를 나타내었다. 두 가지 상황에서 나타나는 개념 유형들과 이들 유형을 구성하는 국면들을 조합하여 학생들의 정신모형을 분석한 결과 다음과 같은 4가지 모형으로 나눌 수 있었다: (1) Tide model (2) Force model (3) Phase model (4) Hybrid model. Tide model은 과학적으로 옳은 모형이며, Force model과 Phase model은 옳지 않은 모형이며, Hybrid model은 혼합 모형으로 상황에 따라 나타나는 개념 유형이 서로 부합되지 않는 모형이다. 중학교 과학 영재아들이 조석 현상에 대해 가장 많이 가지고 있는 모형은 Tide model(45.0%)이었으며, 그 다음으로는 Hybrid model(30.0%), Force model(12.5%), Phase model(7.5%) 순으로 나타났다.
조류는 조석현상에 따라 해수가 이동하기 때문에 일어나는 흐름으로 유향, 유속이 주기적으로 변하며, 일반적으로 반일의 주기를 가지고 있으나 장소에 따라 약 하루의 주기로 유동하는 곳도 있다. 조류에 의한 해수의 이동은 대량의 열량과 수량을 운반 할 뿐만 아니라 그 속에 함유된 각종 성분 및 기타 여러 가지 부유물을 운반함으로써 각종 성분의 분포, 어류의 회유, 번식 등에 관계가 있으며 어류생활에 직접, 간접적으로 많은 영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 해수유동의 흐름이 활발한 서해 중부 연안의 관측자료를 이용하여 계절별 조류특성을 파악하였다.
목포해역에서 조위와 조류 관측자료를 분석하여, 낙조류 우세 조류특성을 보이는 것을 확인하였으며 낙조류 우세를 발생하는 물리적 요인에 대해 검토하였다. 노출한계수심, 바닥마찰응력 산정방법, 해안 매립, 조석의 진폭, 비선형 조석, 와점성계수와 목포해역의 낙조류 우세현상의 관련성에 대해서 2차원 해수유동 모형을 적용하여 자세히 조사하였다. 다양한 조건에 대한 모의결과로부터 노출한계수심과 와점성계수는 모의결과에 거의 영향을 주지 않으며, 바닥마찰응력이 증가함에 따라 조류의 비선형성이 증가하여 낙조류 우세현상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 간사지가 미치는 영향은 간사지가 육지로 바뀌면 낙조류 우세가 심해지고, 간사지가 바다로 바뀌면 낙조류 우세가 사라지는 것을 확인할 수 있었다. 그동안 목포해역에서 진행되어온 해안매립사업은 낙조우세현상을 심화시켜 왔음을 확인할 수 있었으며, 비선형 조석은 비대칭 조류를 생성하는 데 결정적인 역할을 하여 조류의 비대칭성인 강한 목포해역에서 조류를 모의할 때는 개방경계 조위에 비선형조석을 포함해야 함을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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