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연구과제명 해수면 상승 및 이상기후 적응형 연안구축 기술 
성명 이종인  소속 전남대학교 
E-mail jilee@chonnam.ac.kr 
연구실명   연구실홈페이지  
구분 제 2 총괄  5 세부 

연구의 당위성 및 필요성 

  • 반도국 특성상 우리나라는 해수면 변화 및 해양외력의 변화에 취약하고, 주요 도시 및 산업단지 등이 연안에 인접하여 그 피해가 클 것으로 예상됨. 특히, 해수면 상승 외에도 이상기후에 따른 태풍강도가 증가할 것으로 예상됨에 따라 연안역은 태풍 등에 의해 연안구조물의 피해 및 월파에 의한 침수 가능성 높음.


  • 최근 32개국을 대상으로 “기후변화 안전성 및 적응력 지수”를 평가한 결과, 안전성 평가에서 우리나라는 25위였으며, 특히 “인간정주-기반시설” 항목에서는 최하위권인 30위로 평가되었음. 이는 연안지역의 거주인구가 많고 해수면 상승 등에 따른 연안역의 잠재적 위험성이 크지만 이에 대한 대책이 미흡하였기 때문인 것으로 분석(동아일보, 2011년 6월 29일).



  • 2004년 태풍 “매미” 내습시 연안역의 상당수 구조물에 피해가 발생하였고, 월파로 인한 침수피해도 다수 발생하였음. 현재 우리나라에 건설되어 있는 연안구조물의 대부분은 1980년대에 설정된 심해설계파를 설계외력으로 건설되어 있음.


  • 기후변화에 의한 영향 및 대형 태풍의 빈번한 내습 등을 감안하여 연안구조물 설계에 가장 중요한 심해설계파가 2005년도에 개정되었으며, 대부분의 해역에서 설계외력이 증가하였음.


  • 기존의 주요 연안구조물을 대상으로 신규 심해설계파를 적용하여 제반 안정성을 검토한 결과, 기존 구조물의 50% 이상이 피복재 규모, 마루높이 및 안전율 등에서 부족한 것으로 나타났음.


  • 이러한 기존 구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 해역특성과 구조물의 구조형식을 고려한 보강방안에 대한 실증적 연구가 매우 시급히 요구되고 있음.


  • 호안은 배후에 인접하여 시설물이 구축되어 있기 때문에 월파를 저감시키는 방안의 연구가 필요하고, 방파제는 항만구조물에 있어 해양외력을 차단하는 가장 중요한 구조물임을 감안할 때 이에 대한 피해저감 연구가 필요함.



국내외 연구현황 및 한계점

  • 기후변화에 의한 해양외력의 증대에 따른 월파의 저감 등을 목적으로 마루높이를 증고(이철응, 2011)하거나 고정식이 아닌 가변식으로 증가(김선신 등, 2011)


  • 연안역의 해수범람을 예방하기 위해 부유식 고조방파제의 파랑에 대한 동적응답, 파랑 반사 및 전달특성에 대한 해석(정신택 등, 2009)


  • 기후변화에 의한 해수면상승과 태풍의 강도 증가로 인한 외력의 증대(Różyński, et al., 2009)로 기존 방파제의 안정성 확보에 대한 연구가 수행되고 있음(Takagi 등, 2011).


  • 항만구조물 리모델링, 예를 들어 기존 연안구조물의 보강방안 중의 하나인 수중구조물에 의한 파랑의 쇄파에 대한 수치해석(Kawasaki 등, 1999) 같은 연구가 수행중이나, 보강에 대한 연구는 상대적으로 미미함.


  • 대부분 이론적인(수치해석 활용) 연구에 치우쳐 있어 실제 파랑과 구조물의 상호관계를 정량적으로 해석하는데 제약이 따름.



차별성

  • 파랑의 비선형성 및 불규칙파의 특성 재현이 가능한 수치모형을 구축하여 정도 높은 외력의 평가에 적합함.


  • 해저질의 침퇴적 대책에 대한 실증적 연구는 미미하였으며, 잠제의 활용한 체계적인 수리실험을 통해 실증적인 대책방안 제시 가능.


  • 대형 수리실험 장비를 활용한 고립파 재현분석 및 구조형식별 파력에 대한 정량적 분석 연구를 통해 호안구조물 및 방파제 보강방안의 도출에 적합함.



연구과제 추진방법 및 추진체계

  • 본 연구는 잠제를 활용하여 기존 연안구조물의 수리성능 개선 및 보강기술 개발을 위해 대형 수리실험 장비를 활용한 실증적 연구를 수행할 계획이며, 주요 연구추진 방법과 체계는 다음과 같음.


    • 파랑변형해석 수치모형 구축
      • 반도국 특성상 우리나라는 해수면 변화에 취약하며 특히, 주요 도시가 연안에 인접하여 그 피해가 더 클 것으로 예상됨.
      • 사질토 지반의 연안침식은 대부분 파랑에 의해 발생되기 때문에 파랑의 전파변형 해석, 쇄파로 인해 발생하는 연안류 등의 해석이 요구됨.


    • 연안지역 침·퇴적 평가기술 개발
      • 해수면 상승 시 남해·서해안의 경우 연안 침식 가능성이 증가함에 따라 연안 지대의 안정성이 감소됨. 
      • 해저질이 사질토인 경우에 대해 해수면 상승 및 해일 발생 등에 따른 연안역 침·퇴적 변형 정도를 예측 및 평가하는 기술을 개발함. 


    • 사질토 지반 침식 저감 및 대책방안 수립
      • 해수면 상승과 관련된 연구 대부분이 방재 시설의 기준 강화 방식(피해저감 기술)에 한정되어 연안 침식과 관련한 대응 및 적응 기술 개발이 시급함.
      • 수치모형 해석 및 침·퇴적 평가기술을 활용하여 연안 침식방지공법의 비교평가를 실시하고 잠제를 이용한 침식 저감기술 구축하고자 함.





                                      연구추진체계 (제 3 총괄 2 세부)

기대효과

  • 본 연구에서는 기존 연안구조물의 수리성능 개선 및 안정성 확보에 필요한 보강방안으로 잠제를 활용하는 기법을 제시함.
  • 잠제는 연안침식 대책공법으로 가장 선호되는 시설로서 연안보전사업에도 활용이 가능함.
  • 제반 성능평가를 바탕으로 잠제 설계지침을 개발함.
  • 기존 연안구조물 보강을 위한 잠제 활용기술을 확보함.
  • 대형 태풍의 내습 및 해수면 상승에 따른 연안시설물의 재해를 경감함으로서 경제적 손실을 저감함.


                                          
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