• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.246-256
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• 2021

연안을 중심으로 시행되는 각종 개발사업은 표사수지 불균형, 연안표사 이동상 및 횡단표사 이동상 변화를 야기하며, 이로 인한 해빈의 완충구간 축소로 연안재해 위험성을 크게 증대시킬 뿐 아니라 회복 불가능한 장기적 해안침식 문제를 초래하게 된다. 연안개발을 위해 건설된 각종 구조물의 영향으로 발생되는 장기적·지속적인 해안침식 현상은 표사수지 및 연안표사와 횡단표사 변화량 평가를 통해 직접적인 원인 규명이 가능하다. 즉, 표사수지 변화, 연안표사 이동, 횡단표사 이동 구분되는 이들 개별적인 원인에 기인한 침식지역과 복합적인 작용에 의한 침식지역의 분류를 통해 연안개발과 해안침식 현상의 인과성 평가가 가능할 것이다. 본 연구에서는 연안개발에 따른 침식 문제가 지속적으로 제기되고 있는 동해안(강원도, 경상북도) 일대 해안을 대상으로 연안 구조물 건설 및 육역 개발 등 주요 개발현황과 연안침식 실태조사 결과를 기반으로 장기적·지속적 침식원인을 분석하였다. 아울러 인공구조물 건설에 따른 침식의 정도를 평가하고자 침식 영향도 개념을 정립하고, 침식 영향도 평가를 위한 세 가지 방법론을 제안하였다. 연안침식 실태조사에서 검토된 해빈 영상분석 자료를 활용하여 하저항을 대상으로 침식 영향도를 평가하였으며, 평가결과 하저항 개발은 93.4%, 호안도로 건설은 6.6%로 침식에 영향을 미친것으로 평가되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.28-39
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• 2019

해빈 안정화를 위한 구조물 설계 시 주 표사이송 모드와 모드별 년 표사 이송량에 관한 정보는 상당한 공학적 가치를 지닌다. 이러한 시각에서 본고에서는 현재 상당한 침식이 진행되고 있는 맹방해변의 년 표사 이송량을 산출하였다. 횡단표사의 경우 Bagnold(1963)의 에너지 모형을 확장한 Bailard(1981)의 모형을 활용하였으며, 연안 표사량은 각 해안에서 가용한 파랑에너지 유입률에 의해 결과 되는 것으로 해석하였다. Bailard(1981)의 횡단표사모형 적용에 필요한 유속 적률은 먼저 맹방해변에서 관측된 파랑자료로부터 출현 가능한 총 71개의 파랑주기 복합사상을 선정하고, 선정된 복합사상을 대상으로 수행된 맹방해변에서의 비선형 천수과정 수치모의 결과로부터 산출하였다. 이 과정에서 파랑모형으로는 주파수 영역 Boussinesq Eq.(Frelich and Guza, 1984)을 활용하였으며, 모의결과 Bailard(1981)의 연구와는 달리 유속 적률과 Irribaren NO. 간에 존재하는 뚜렷한 상관관계를 확인할 수 있었다. 산출 결과 맹방해변 평균 방위 ${\beta}=41.6^{\circ}$의 경우 북서진하는 연안표사가 우월하며 그 양은 년 $125,000m^3/m$에 달하였다. 북서진하는 연안표사와 남동진하는 연안표사가 균형을 이루는 null point는 ${\beta}=47^{\circ}$에 위치하며, 횡단표사의 경우 4월부터 10월 중순까지는 연안방향으로의 퇴적이 점진적으로 진행되나 10월 말과 삼월에 단발적으로 발생하는 고파랑에 의해 침식되는 것으로 판단된다. 또한 맹방해변의 연안표사 장미도(littoral drift rose)를 산출하였으며, 그 결과 맹방해변의 방위가 일시적으로 null point의 방위보다 큰 경우 남동진하는 연안표사가 우월하며, 방위가 일시적으로 null point의 방위보다 작은 경우 북서진하는 연안표사가 우월한 경향을 확인하였으며, 이는 맹방해변은 일시적으로 침식되더라도 스스로 복원할 수 있는 능력을 지닌 안정적인 해변임을 의미한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.101-114
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• 2019

현재 상당한 침식이 진행되고 있는 맹방해빈을 대상으로 년 간 해안선 변화량을 수치모의 하였다. 수치모의는 이산화된 해안선 단위 격자에 표사 순유입량과 해안선 전진 혹은 퇴각량은 서로 균형을 이룬다는 개념으로부터 유도한 해안선 모형(One Line Model for shore line)에 기초하여 수행하였다. 이 과정에서 연안 표사량의 경우 Energy flux 모형, 횡단 표사량의 경우 Bailard와 Inman(1981) 계열의 수정 모형(Cho and Kim, 2019)을 활용하였다. 수치모의 과정에서 closure depth는 파랑에 종속하는 것으로 해석하였으며, closure depth는 Shiled's parameter에 기반한 Hallermeier(1978)의 해석모형을 활용하여 산출하였다. 모의결과 너울이 우세한 2017.4.26부터 2017.10.15까지는 횡단 표사가 지속적으로 유입되어 해안선이 전진하는 것으로 모의되었다. 또한 10월 중순과 10월 말 사이에 연이어 발생한 년 최대 고파랑 내습에 따른 침식과 이로 인한 해안선의 일시적 퇴각, 이 후 파랑이 잦아들면서 다시 출현하는 너울에 의한 횡단표사 유입과 이로 인한 해안선 복원, 삼월중순부터 삼월말까지 연이어 발생한 고파랑에 의한 해안선 퇴각 등 일 년에 걸친 해안선 대순환과정이 상세하게 모의되는 것을 확인할 수 있었다. 전술한 해안선 대순환 과정은 2017년 4월5일, 9월 7일, 11월 7일, 2018년 3월14일에 실측된 해안선 위치에서도 유사하게 관측할 수 있다. 그러나 해안선이 전진 혹은 퇴각되는 양은 실측치에 비해 수치모의에서 크게 관측되며, 이러한 차이는 대부분의 지형모형(Genesis: Hanson and Kraus, 1989)처럼 closure depth를 $h_c=8.09m$로 일정하게 유지한 경우에 더욱 증가하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.434-449
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• 2019

파형의 왜도, 저류 외에도 구속 모드의 외중력파, 경계층 streaming이 반영된 개선된 횡단표사 모듈이 제시되었으며, 개선된 모듈에서는 단위 관측기간 내에서 출현하기 마련인 개별 파랑도 고려된다. 이어 불규칙한 개별 파랑이 표사이송에 미치는 영향을 확인하기 위해 단조해안에서의 비선형 천수과정과 해변변형을 수치모의 하였다. 모의결과 최근 적용범위가 쇄파역으로 확대된 주파수 영역 Boussinesq Eq.은 쇄파역에서 흔히 관측되는 치근 모양의 파형, 구속 모드의 외중력파, 경계층 streaming의 모의가 가능한 것으로 판단된다. 또한 연 최대 고파랑이라는 해양환경을 등가 비선형 규칙파[Cnoidal wave]로 해석하는 경우 최대 횡단표사 이송률은 불규칙 파랑에서 관측되는 이송률의 세 배에 달할 정도로 지나치게 과다하게 모의되었으며, 이는 외빈과 원빈의 과다한 침식으로 이어졌다. 또한 연안 표사 이송과 관련된 free parameter K를 최적화하기 위해 맹방해빈의 2017.4.26부터 2018.4.20까지의 해안선 변화를 수치모의 하였으며, 최적화 과정에는 실측된 해안선 위치를 활용하였다. 모의 결과 맹방 표사계의 경우 최적화된 K는 0.17로 보이며, 이 경우 10월 말에 연이어 내습한 최대 고파랑에 의해 침식된 해안이 동절기와 춘절기의 너울에 의해 점진적으로 복원되는 대순환 과정을 거쳐 해안선이 맹방해안 남단과 북단에서는 18 m, 맹방 해안 중앙부에서는 2.4 m 내외로 전진하는 관측결과에 상당히 근접한 수치모의가 가능한 것을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.265-277
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• 2019

파랑관측 자료와 실측된 해안선 위치를 활용하여 맹방해안에 형성되는 beach cusp의 일 년에 걸친 대순환과정과 계절별 특성을 포획모드 Edge waves와 beach cusp의 인과 관계를 중심으로 살펴보았다. 맹방표사 계에 출현하는 beach cusp의 시공을 통한 변화 추이를 가늠하기 위해 threshold 상향통과 법으로 특정된 각 beach cusp의 파장과 진폭을 활용하여 정량화하였으며, 스펙트럼 해석의 경우에는 spectral mean sand wave number를 도입하여 정량화하였다. Spectral mean sand wave number의 시계열자료로부터 sand wave의 융합과 분할이 반복되는 주기를 산출하는 경우 beach cusp의 대순환과정은 일 년에 두 번에 걸쳐 진행되는 것으로 보인다. 해빈면적의 경우 해빈 대순환 과정이 완성되는 일 년을 기준으로 $14,142m^2$ 정도 증가하였으며, quadratic 회귀 분석하여 얻은 평균 해안선의 경우 맹방해안 남단과 북단에서는 18 m, 맹방해안 중앙부에서는 2.4 m 내외로 전진하였다. 해빈면적은 2017.11.26부터 2017.12.22 사이에 $30,345m^2$ 내외로 급속하게 증가하였으며, 이렇게 급속한 해빈면적 증가는 상당히 예외적인 것으로 11월 26부터 12월 22일 사이에 맹방해안으로 내습한 파랑의 성격에 기인하는 것으로 판단된다. 전술한 기간은 온화한 장주기 너울이 지배적이며, 대부분의 파랑이 영의 영각에 가깝게 맹방해안으로 내습한다. 이러한 파랑조건은 주 표사 이송모드가 횡단 표사라는 것을 의미하며 자연 해빈의 자기 치유능력이 횡단 표사를 통해 구현된다는 사실을 상기하면 전술한 해빈면적의 급속한 증가는 영의 영각으로 진입하는 파랑의 경계층 streaming에 의해 해안방향으로 회귀되는 표사가 누적되어 발생하는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.32-32
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• 2016

정부는 1999년 제정된 연안관리법에 따라 2000년부터 시행 중인 '연안정비계획' 등을 통하여 연안 침식 대응사업을 지원하고 있다. 그러나 연안의 개발은 지속적으로 일어나고 있으며 그 중 동해항 3단계 북방파제 축조공사가 내년 3월 중으로 착공할 것으로 예상된다. 동해항 3단계 개발사업은 동해항을 환동해권 물류 중심 거점 항만으로 육성하기 위해, 오는 2020년까지 대규모 항만개발과 방파제 등이 축조될 예정이다. 이에 따라 본 연구에서는 동해항 3단계 개발사업의 추진에 따른 인근해변의 해안침식 저감대책 방안으로 해안선 및 수심 변화를 예측하고자 한다. 동해항 인근의 추암 해수욕장부터 삼척 해수욕장까지 대상지역 N-line 모델 적용 및 Case분석을 실시한다. 해안선 변화는 Polar coordinate에서 개발된 One-line 모델에 회절 효과를 반영하고 해빈 경사와 쇄파고에 따라 횡단 방향으로 발생하는 표사로 인한 추가적인 해안선 변화 효과를 반영하여 입사파고 변동에 따른 단기적인 해안선 변화의 변동 폭을 제공한다. 연평균 입사 파고에 따라 형성되는 연안방향 표사로부터 해안선이 변동하며 이 해안선을 기준으로 연평균 파고에 따른 전진 폭과 최고 파고에 따른 침식 폭을 제시한다. 동해항 개발 전 변화 예측 모델링과 동해항 개발 후 변화 예측 모델링을 통해 개발에 따른 장래 해안선의 변화 예측 모델링 결과 분석 및 검토를 실시, 동해항 인근 지역에 적합한 해안선 유지관리 방법 결정 및 제안을 하는데 도움을 줄 것이라 기대된다.

• 한국해양공학회지
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• 제32권2호
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• pp.116-122
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• 2018

Dean's equilibrium beach profile formula was used to investigate the correlation between the static shoreline position and the incident wave energy. The effect of the longshore sediment transport was neglected, and the results showed the reasonable agreement compared with the field observations of Yates et al.(2009), which were conducted for almost 5 years on southern California beaches, USA. The shoreline response varies with the scale factor of Dean's equilibrium beach profile. This implies that the shoreline response could be simply estimated using the sampled grain size without laborious long-term field work. Therefore, the present study results are expected to be practically used for the layout design of submerged or exposed detached breakwaters although the further work is required for performance verification. In addition, after laborous mathematical reviews, the linear relation between incident energy and shoreline response, which was obtained from Yates's field study, yielded a clear mathematical equation showing how the beach slope is related to the grain size.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.69-84
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• 2020

자연 해빈은 해양환경에 따라 침·퇴적을 반복하며 고 파랑에 의해 해빈이 대규모로 침식되더라도 폭풍이 잦아들고 다시 너울이 우세한 해양환경이 회복되는 경우 점진적으로 복원되며, 이러한 해빈 복원은 경계층 streaming을 통해 이루어진다. 이처럼 경계층 streaming은 그 공학적 가치에도 불구하고 해안에서 가용한 표사의 대부분이 공급되는 쇄파 역에서의 경계층 streaming에 대한 우리의 이해는 아직 상당히 부족하다. 이러한 인식에 기초하여 본 연구에서는 쇄파역 경계층 streaming 수리특성을 살펴보기 위해 단조 해안과 사주를 포함한 해안에서의 천수 과정을 수치모의하였다. 수치 모의는 Spatially filtered Navier-Stokes Eq., LES(Large Eddy Simulation), Dynamic Smagorinsky 난류모형으로 구성된 정교한 수치모형에 기초하여 수행되었으며, 이 과정에서 k-ε 난류모형과 LES Turbulence Closure가 모의결과에 미치는 영향도 함께 살펴보았다. 모의결과 해안공학계에 잘 알려진 k-ε 난류모형의 한계로 인해 wall function에 기반한 k-ε 난류모형의 경우 LES와 비교하면 저면 인근 유속이 다소 과다하게 모의 되었다. 또한, 바닥과 가까운 해역에서의 유속이 바닥의 영향으로부터 비교적 자유로운 상층부에서의 유속보다 우월한 Longuet-Higgins(1957)가 이야기하는 전형적인 경계층 streaming이 천수 초입부에서부터 쇄파 역 깊숙이까지 존재하는 것을 확인하였다. 또한, 주기가 상대적으로 긴 경우 경계층 streaming의 세기와 생성범위는 해안 방향으로 확대되며 이러한 경향은 경계층 streaming이 바닥 인근에서 진행되는 마찰로 인한 파랑에너지손실로 결과되며 주기가 긴 경우 천수 과정이 일찍 시작된다는 사실을 상기하면 충분히 수용 가능해 보이며, Longuet-Higgins(1957)의 해석 해에서도 같은 경향을 확인할 수 있다.

• 한국해양학회지
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• 제7권2호
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• pp.74-85
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• 1972

본 연구 지역인 영일만은 한반도 남동부 즉 북위 36$^{\circ}$에서 36$^{\circ}$10'까지, 그리고 동경 129$^{\circ}$20'에서 129$^{\circ}$35'에 위치하고 있다. 영일만은 경상북도 포항에 접하여 있으며 평균수심 약 25m이며 면적은 약 200$\textrm{km}^2$에 달한다. 동측에는 해안선이 단조롭고 좁은 대상의 대륙붕이 발달한 동해와 접하고 있으며 서측에는 경상계와 제3계 지층을 횡단하여 흐르는 형산강이 유입하고 있다. 만 주변에는 장산갑이 돌출하여 동해로 부터의 강한 해일을 막아주어 항구로서의 자연조건이 유리하다. 영일만 지역의 해저 퇴적물에 관해 발표된 논문은 양경린(1969)의 영일만에서의 표사이동에 관한 연구가 있을 뿐이다. 그 주변 및 동해의 해저퇴적물에 관한 연구는 다음과 같다. 동해 전역에 걸친 해저퇴적물의 연구 (Niinoet ao., 1969), 동해안 동남부 지역의 유공충에 관한 연구 (Kim and Han, 1971), 남해 및 남부, 해협의 퇴적물에 관한 연구 (Park and Song 1971) 등이다. 본 연구는 영일만내의 해저퇴적물의 분포상태, 입도분석 및 광물 성분들을 기재하고, 퇴적물의 광물성질과 입도를 좌우하는 제반요소를 검토하여 만퇴적환경에서의 퇴적작용에 미치는 제반요소를 연구하는 것을 목적으로 하였다. 또한 현생 퇴적환경을 연구하므로써 고기 퇴적물의 퇴적환경 복원에 기여하고저 하는 바이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.142-149
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• 2019

본 연구에서는 인천광역시 중구 을왕동 충의휴양소 전면 해역에서의 과거 침식이력 및 현황을 세밀히 조사하고 해안선 침식원인을 찾기 위해 파랑 및 해빈류 등을 조사하여 분석 하였다. 관측결과 유의파고($H_{1/3}$)는 0.07~1.57 m의 범위로 나타났고, 평균값은 0.21 m로 나타났다. 또한 최대파고($H_{max}$)는 0.02-4.76m 범위로 나타났고, 평균값은 0.27 m로 나타났다. 파랑변형 수치모형실험을 통해 법선파고 및 주기를 산정하였고, 50년 빈도 설계파고는 0.82 m~3.75 m의 범위를 나타내었다. 해빈류 실험 결과 이안제 및 도류제 설치 이후 충의 휴양소 해안 부근의 해빈류가 감소하는 경향을 나타냈다. 반면, 마루높이를 5 m까지 높였을 경우에는 큰 변화가 없었지만 8m로 높이면 낮아진 수심의 영향으로 강한 해빈류가 수중방파제 주변에 발생하였다. 또한, 충의휴양소의 주된 침식원인은 외해로부터 입사하는 파랑특성이 백사장 전면에 집중적으로 내습하기 때문이다. 백사장 전면으로 집중되는 파의 변형으로 백사장과 평행하게 흐르는 연안류와 횡단방향으로의 이안류를 추가적으로 유발시킴으로써 연안표사가 전면외해로 이동/유출하기 때문으로 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 백사장 원상복구 및 효율적인 침식방지시설 선정의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.