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연구과제 상세정보

동해안 해빈 지형과 해안선의 장기적 및 계절적 변화 패턴과 요인
The factors and changes of long-term and season at shoreline and beach landform in East Coast
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 중견연구자지원사업 [지원년도 신청 요강 보기 지원년도 신청요강 한글파일 지원년도 신청요강 PDF파일 ]
연구과제번호 2012S1A5A2A01014799
선정년도 2012 년
연구기간 2 년 (2012년 05월 01일 ~ 2014년 04월 30일)
연구책임자 이광률
연구수행기관 경북대학교
과제진행현황 종료
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 해안은 육지와 바다가 대기와 만나면서 서로 영향을 미치는 좁고 긴 지대를 가리킨다. 우리나라는 3면이 바다로 둘러싸여 있는 반도국으로, 해안은 주민들의 생활과 밀접한 관련이 있으며, 지형학적으로도 중요한 연구 주제에 해당한다.
    해빈은 파랑이 퇴적물을 해안에 쌓아 형성된 퇴적지형으로 파랑의 영향을 직접 받는 부분을 가리키며, 주로 모래가 퇴적된 사빈과 자갈이 퇴적된 역빈으로 구분할 수 있다.
    우리나라 동해안은 파랑과 연안류의 작용이 강하여 서․남해안에 비해 점토보다는 모래와 자갈로 이루어진 해빈의 발달이 탁월하다. 동해안에서는 암석해안이 165.1㎞로 44.4%, 퇴적 해안이 207.0㎞로 55.6%를 차지하여, 모래 및 자갈로 이루어진 해빈의 발달이 매우 탁월함을 보여주고 있다.
    그러나 지형학 분야에서 동해안의 해빈을 주제로 한 연구는 매우 적은 편이다. 최근에는 해안에서의 비정상적인 침식 및 퇴적 현상으로 인해 해안 지역의 주거와 경제 활동에 문제가 발생하면서, 응용과학적 측면에서 해안선의 변화에 대한 연구가 증가하고 있다. 동해안 지역을 대상으로 한 최근의 연구는 항공사진 및 위성영상과 수년간의 측량 자료를 이용하여 해안선의 시계열적 변화 현황을 언급하는 정도에 그치고 있어, 해안선 변화의 요인을 구체적으로 분석하고, 시계열적 변화 패턴을 설명하는 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 또한 대부분의 연구가 항만, 방파제, 도류제, 방사제 등 해안 인공구조물이 설치된 이후 해안선의 변화에 주목하고 있기 때문에, 우리나라 동해안에서 나타나는 여러 가지 자연적인 조건에 의한 지형 형성작용의 특성, 요인, 변화 경향을 정확하게 해석하지 못한 상태에서, 국지적이고 일시적인 해안선 변화만을 주로 언급하고 있다.
    해안선은 해안에서 발생하는 파랑, 연안류, 바람 등에 의한 기반암과 퇴적물의 침식, 운반, 퇴적 작용에 의해서 영향을 받는다. 모래의 공급과 이동이 활발한 우리나라 동해안에서는 연안류에 의한 침식, 운반, 퇴적 작용으로 인하여, 해안의 지형 형성이 크게 영향을 받는다고 전해진다. 권혁재(1977)에 따르면, 강원도 동해안에서는 북에서 남으로의 탁월한 연안류를 따라 이동한 모래들이 사빈, 사취, 사주 등의 해빈 지형을 형성한다고 설명되었고, 이러한 남류 성분 연안류에 의한 지형 형성작용은 최근까지 우리나라 동해안 전체 해안의 형성과정을 설명함에 있어 무조건적으로 적용되어 왔다. 그러나 최근 퇴적물이 북쪽으로 뚜렷하게 이동하고 있다는 연구가 발표되어, 경북 북부 해안의 연안류 방향은 북류 성분이 탁월할 가능성이 제기되고 있다. 따라서 동해안 전체 지역을 대상으로 하여, 해빈 형성과 해안선의 변화에 매우 중요한 영향을 미치는 요인인 연안류의 방향성에 대한 실증적인 조사가 요구된다.
    해안선의 변화를 유발하는 해빈의 형태는 파랑 에너지에 따라 변화하다. 스워시와 백워시 작용은 해안의 경사와 파랑의 속도 파고 등에 의해 좌우된다. 그리고 파랑의 속도와 파고는 바람, 수심, 해류, 경사, 해안선 형태 등에 의해 영향을 받는다.
    특히 해빈은 계절적으로 변화하여, 여름철과 겨울철의 파랑과 바람의 차이에 의해 침식작용과 퇴적작용이 선택적으로 발생한다. 우리나라와 같은 계절 변화가 있는 중위도 지역의 해안에서는 일반적으로 바람이 강한 겨울철에 파고가 높아져 파랑 에너지가 커지면서 해빈의 침식작용이 활발해지고, 바람이 약한 여름철에는 파고가 낮아 파랑 에너지가 작아져 해빈의 퇴적작용이 활발해지는 것으로 설명된다. 그러나 이러한 일반적 이론과 달리, 최근 연구에 따르면 겨울철에 해안선이 바다쪽으로 전진하며, 여름철에 해안선이 육지쪽으로 후퇴한다고 제기되었다.
    해빈의 침식작용과 퇴적작용에 의한 장기적이거나 계절적인 변화 패턴은 항만 개발, 해안 보호, 해수욕장 관리, 지역 주민의 어업 활동 등 해안 지역의 주민 생활과 경제 활동에 밀접한 관련을 맺고 있다. 따라서 해빈의 발달이 탁월한 우리나라 동해안에서는 각 지역의 자연 조건을 고려하여 해안선의 장기적이거나 계절적 변화 경향을 과학적으로 조사할 필요가 있다.
    이러한 배경으로, 본 연구는 해빈의 발달이 탁월한 우리나라 동해안을 대상으로 자연적인 조건과 지형 형성과정에 주목하여, 해빈 지형과 해안선의 장기적 및 계절적인 변화 경향을 파악하고, 그 요인을 분석하고자 한다. 이를 위해, 동해안에서도 해빈의 형성에 영향을 미치는 자연환경 조건이 대체로 상이한 4개 지역을 연구 대상으로 삼아, 해빈과 해안선의 장기적인 변화 경향과 이에 영향을 미친 자연적 요인, 여름철과 겨울철을 중심으로 한 계절적인 변화 경향과 자연적 영향 요인을 분석하여, 동해안의 지역적, 시간적인 지형 형성과정과 요인을 종합적으로 파악하고자 한다.
  • 기대효과
  • 해안 지역은 전 세계 인구의 반 이상이 살고 있는 인간의 거주지이며, 현재에도 많은 사람들이 여러 가지 목적을 가지고 해안을 방문한다. 특히 모래와 자갈이 퇴적되어 있는 해빈 지형은 전 세계 해안의 40% 이상을 차지하고 있으며, 생태적, 사회적, 경제적인 측면에서 인간 생활과 매우 밀접한 관련을 맺고 있다. 그리고 우리나라에서는 서해안, 남해안과는 달리, 동해안에서만 해빈 지형이 전체 해안의 절반 이상을 차지하고 있어, 우리나라 동해안은 해빈의 발달이 매우 탁월한 지역으로서, 해빈의 가치가 높은 곳으로 이에 대한 연구가 더더욱 필요하다고 볼 수 있다.
    이러한 해빈과 해안에서 육지와 바다가 만나는 경계선인 해안선은 해안에서 발생하는 파랑, 연안류, 바람 등에 의한 기반암과 퇴적물의 침식, 운반, 퇴적 작용에 의해서 영향을 받는다. 해안에서 발생하는 지형 형성 기구의 침식작용이 활발하면 해안선은 육지 쪽으로 후퇴할 것이며, 퇴적작용이 활발하면 해안선은 바다쪽으로 전진할 것이다. 그리고 이러한 해빈과 해안선의 침식작용과 퇴적작용에 의한 장기적이거나 계절적인 변화 패턴은 항만 개발 및 어업 활동, 해안 및 해수욕장 관리 등 해안 지역의 주민 생활과 경제 활동에 밀접한 관련을 맺고 있다.
    이러한 예로, 경상북도 해안에서는 남류 성분의 파랑과 연안류로부터 어항을 보호하기 위해, 어항의 남쪽보다 북쪽에 대규모의 방파제를 건설한 경우가 대부분이다. 그러나 앞서 제시한 최근의 연구들처럼, 동해의 기상 및 해양 특성의 변화로 북류 성분의 파랑과 연안류가 보다 더 강해지면서 어항을 향해 퇴적물을 이동시키고 있다면, 원활한 어업 활동을 유지하고 어촌 지역 주민의 안전을 위하여, 기존의 어항을 전면적으로 재정비할 필요가 발생한다. 결국, 최근 동해안에서 발생하는 해빈과 해안선의 변화를 객관적으로 파악하고, 가장 중요한 자연적 요인이 되는 파랑과 연안류의 특성을 과학적으로 분석할 필요가 있다. 그리고 본 연구 내용인 해안선 변화의 패턴과 방향성이 동해안 각 지역별로 파악된다면, 해당 지역에서 해안과 어항을 관리하고 정비함에 있어 많은 도움이 될 것으로 판단한다.
    한편, 최근에는 인위적인 해안 구조물 설치 이후 해안 지역에 예상치 못한 침식작용과 퇴적작용에 의해 여러 가지 피해가 발생하면서, 인위적인 요인에 의한 해안선의 변화에 많은 관심이 집중되어 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 동해안의 기상, 해양, 지형, 지질 등 자연 조건에 의한 각 지역의 일반화된 경향과 최근의 자연적인 변화 양상을 명확하게 파악하지 못한 상태에서 인위적인 요인에 의한 해안선 변화만을 언급하는 것은 해안의 특성과 변화에 대한 이해에 한계가 있을 수 밖에 없다. 즉, 해안의 자연적인 평형 상태를 과학적으로 파악하고 이해해야만, 인위적인 간섭에 의한 해안의 변화와 그 문제점을 올바르게 지적할 수 있고, 해안 보호와 관리를 위한 근본적인 대안을 제시할 수 있다. 이러한 측면에서 우리나라 동해안의 해빈과 해안선 변화 패턴과 자연적 요인을 분석하고자 하는 본 연구는 추후 해안에 대한 자연과학, 응용과학, 사회과학적 등 여러 가지 측면의 접근과 논의를 가능하게 하는 기초 자료가 될 것으로 확신한다.
    최근 동해안의 해빈에서는 여름철 해수욕장의 개장에 앞서 모래의 양과 해빈 면적을 증가시키기 위해, 연안의 모래를 퍼 올려 해수욕장이 붓는 양빈(nourishment)을 실시하는 경우가 많다. 그리고 이 과정에서 많은 예산이 소모되며, 양빈이 실시되는 지점의 저서 생물들과 해저 및 해안 지형은 상당 부분 파괴될 수밖에 없다. 그러나 앞서 언급한 최근의 연구처럼, 만약 우리나라 동해안에서 여름철에는 해빈이 감소하고 겨울철에는 해빈이 증가하는 경향이 일반적인 상태라면, 여름철 직전에 연안의 모래를 퍼 올리는 양빈보다는 겨울철에 해빈의 모래를 여름철까지 계속 유지시킬 수 있는 방법을 찾는 것이 보다 경제적일 것이다. 이러한 측면에서 본 연구에서 시도하는 해빈과 해안선의 계절적 변화 양상이 각 지역별로 분석되어 그 내용이 해당 지자체에 전달된다면, 불필요한 예산 낭비와 생태계 및 지형 파괴를 억제할 수 있는 연구가 될 것으로 기대한다. 그리고 본 연구 결과가 지역과 사회의 발전에 미력하나마 기여할 수 있도록, 본 연구를 통해 제작된 논문을 해당 지자체의 담당 부서에 발송하여, 해당 지역의 해안을 보호, 관리하는데 있어 정보와 도움을 줄 예정이다.
  • 연구요약
  • 강원도 동해안은 해안선이 북북서-남남동 방향이며, 넓은 해안평야와 해빈이 발달되어 있지만, 경북 동해안은 해안선이 남-북 방향이며, 상대적으로 해안평야와 해빈의 규모가 크지 않고 낮은 산지가 해안에 접하는 곳들이 많으며, 호미곶 이남의 동해 남부 해안은 해안평야와 해빈의 규모가 가장 적고 구릉성 산지들이 많은 것이 특징이다.
    우리나라 동해안의 연안류를 파악하기 위하여 17년(1993~2009년) 평균 연안의 표층 해류를 살펴보면, 연도별 계절별로 다소 차이가 있지만, 대체로 북부 동해안인 동해시 이북의 강원도 지역은 약한 남류 성분이 강하며, 중부 동해안인 동해시 이남에서 포항시 영일만 이북에서는 약한 북류 성분이, 남부 동해안인 호미곶 이남의 지역은 북류 성분이 매우 강한 것으로 나타나고 있다. 따라서 연구 지역을 설정함에 있어, 연안류의 특성이 다른 북부, 중부, 남부 동해안을 대표할 수 있는 해빈을 각각 선정할 필요가 있다.
    해빈 지형 발달에 영향을 미치는 이러한 조건을 기준으로 하여, 해빈과 해안의 특성이 상이한 4개 연구 지역을 설정하였다. 가장 북쪽의 순긋 해안은 강원도 강릉시 경포동의 경포 해수욕장 복쪽의 해안으로, 해안선의 자연성이 상대적으로 높으며 야외 조사가 가능한 약 1.0㎞ 길이의 해빈을 조사 지역으로 선정하였다. 원평 해안은 강원도 삼척시 근덕면 매원리에 위치한 동해 연안 해류 패턴의 경계 지점에 해당하는 곳으로, 자연 조건의 영향이 뚜렷하며 야외 조사가 가능한 약 1.7㎞ 길이의 해빈을 조사 지역으로 선정하였다. 덕천 해안은 경북 영덕군 병곡면 덕천리와 영해면 대진리 일대로 경상북도에서 가장 규모가 큰 해빈인 고래불 해안의 남부 지역으로서, 약 1.8㎞ 길이의 해빈을 조사 대상으로 하였다. 가장 남쪽의 대진 해안은 경북 포항시 장기면 대진리에 위치하며, 모래와 자갈이 혼합된 해빈으로, 인위적인 영향이 다소 적은 만입부 중․남부의 약 1.1㎞ 길이의 해빈을 조사 대상으로 선정하였다.
    이들 4개 연구 지역의 장기적인 변화 경향과 요인을 분석하기 위하여, 과거부터 현재까지 제작된 항공사진, 위성영상, 지형도 등의 다양한 공간 자료를 이용하여 해빈과 해안선의 시계열적 변화 과정을 분석하고자 한다. 1971년을 시작으로, 1980년대, 1990년대, 2000년대에 각각 촬영된 항공사진과 2008년, 2009년, 2010년 등 최근에 촬영된 위성영상을 토대로 4개 지역에서 약 40년 동안에 발생한 해빈 지형과 해안선의 장기적인 변화 과정과 경향을 분석하고자 한다. 그리고 이러한 해안의 변화를 유발한 요인을 파악하기 위하여, 1:5,000, 1:25,000 지형도 및 수치지형도, 1:50,000 지질도, 1:50,000 연안정보도 및 수치 해도 등을 토대로, 4개 지역의 해안과 해저의 지형 및 지질 특성을 파악하고, 기상청 홈페이지를 통해 4개 지역 일대의 풍속, 풍향 등의 바람 자료를 파악하여 분석하고, 해양조사원 홈페이지를 통해 4개 지역의 해류, 조석, 파랑 등의 해양 현황을 파악하여 분석하고자 한다.
    다음으로, 4개 지역의 계절적인 변화 경향과 요인을 분석하기 위하여, 현지 조사를 기반으로 한, 해빈 지형 및 해안선 측량을 실시할 것이다. 계절적 변화를 분석하는 것이 주 목적이므로, 현지 야외 조사는 계절의 경계와 중심에 진행하여 1년간 8회, 연구 기간인 2년간 총 16회를 실시할 예정이다.
    매 시기별 현지 야외 조사에서는 해빈의 전체적인 조망이 가능한 동일한 지점에서 사진을 촬영하여, 사진 자료를 통해 해빈의 지형 및 경관 변화와 해안선의 전진과 후퇴 경향을 정성적으로 분석할 것이다. 그리고 해안선 부근에서도 스워시가 발생하는 지점의 상단부를 따라 이동하면서 휴대용 GPS 수신기를 이용하여 위경도 좌표를 취득하여 해안선의 위치를 정밀하게 측정한 후 지도화하여, 해안선의 변화를 정량적으로 분석하고 해안선의 전진․후퇴와 관련한 수평적인 변화를 파악할 것이다. 또한 해발고도 정보를 취득할 수 있으며 위치 변화가 발생하지 않는 동일한 지점을 기준으로 해안의 내륙 쪽에서 해안선까지의 해빈 단면을 따라 2m 간격으로 수준 측량을 실시하여, 각 시기별 해빈의 침식․퇴적과 관련한 수직적인 지형 기복의 변화를 분석하고자 한다.
    스워시가 발생하는 비치 페이스(beach face)에서 경사계를 이용해 경사도를 측정하고, 해안선에서 퇴적물을 수집한 후 입도 분석을 실시하여, 해안선의 경사도 변화 및 퇴적물의 입도 변화와 해안선의 전진․후퇴 사이의 관계를 파악하여 해안선 변화의 요인을 밝히는데 필요한 다양한 정보를 획득할 것이다. 그리고 해빈과 배후의 해안사구 내에서도 변화가 거의 발생하지 않는 몇몇 지점의 모래 퇴적층을 대상으로 OSL 절대연대 측정을 실시하여, 해빈과 해안사구의 지형 형성시기를 파악할 것이다.
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 우리나라 동해안의 최근 약 30년 동안 해안선의 장기적인 변화을 종합하면, 1) 모든 지역 내에서 해안선은 전진과 후퇴 구역이 반복적으로 나타나고 있다. 2) 최근에 건설되거나 증축된 방파제와 접한 남쪽 구역에서는 해안선이 전진하였는데, 이는 북류하는 연안류의 영향으로 판단된다. 3) 해수욕장으로 이용되는 구역에서는 상대적으로 큰 해안선 후퇴 경향을 보인다. 4) 하천의 하구에서는 하천 상류 지역에서의 퇴적물 공급량 변화에 따라 해안선의 전진 및 후퇴가 다양하게 나타난다.
    해안선과 해빈 단면의 계절적 변화 패턴을 종합하면, 1) 우리나라는 동해안은 겨울-침식, 여름-퇴적의 경향이 뚜렷하지 않다. 2) 강원과 경북 해안의 변화 패턴이 대체로 다르게 나타난다. 3) 강원도 해빈은 공간성이 경북 해빈은 시간성이 해안의 단기적 변화에 있어 중요한 요인이다.
  • 영문
  • Synthesizing changing tendency of East coast shoreline during lately about 30 years, 1) progressive and regressive zones of shoreline in all regions seem to repeat. 2) looking at shoreline of south zone adjacent to lately constructed or extended breakwater progressed, because it is thought due to effect of a longshore current flowing north. 3) zones using beach relatively tends to regress shorelines. 4) progress and regress of shoreline in zones including estuary of stream are various features as change of deposit supply from a upstream region.
    Taken together the pattern of seasonal changes in the shoreline and cross section of Beach, 1) East Coast in Korea is not evident tendency of winter-erosion and summer-deposit. 2) It's different from the change in the pattern of Gangwon and Gyeongbuk coast. And 3) Important factor of short term coastal change is spatiality in Gangwon beach, however that is temporality in Kyungbuk beach.
연구결과보고서
  • 초록
  • 동해안 해빈 지형과 해안선의 장기적 및 계절적 변화 패턴과 요인을 살펴본 결과는 다음과 같다. 해안선 변화에 있어서는 전체적으로 계절적 변화의 정도와 연간 변화의 정도가 크게 차이가 없어서, 계절간 변화가 상당히 중요한 영향을 차지하고 있다. 공간적으로는 강원과 경북의 해안의 계절 패턴이 대체로 일치하는 경우가 많다. 시간적으로는 2012년 늦봄, 초여름, 한여름, 초가을, 2013년 초겨울, 늦겨울, 초봄, 늦여름, 늦가을, 2014년 늦겨울은 강원과 경북이 해안선의 변화 경향이 일치하였다. 다음으로 동해안 해빈의 계절 변화를 살펴보면, 먼저, 같은 동해안임에도 불구하고 강원과 경북 해안의 해빈 변화 패턴은 대체로 다르게 나타나는 경우가 많다. 해빈 내 각 구역의 변화 패턴의 일치 여부가 강원과 경북에서 서로 다르게 나타나고 있는데, 해빈 변화에 있어 강원도 해안은 국지성 또는 공간성이 중요하지만, 경북 해안은 시간성이 보다 중요한 요인이라고 할 수 있다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 우리나라 동해안은 서해안이나 남해안보다도 해빈의 발달이 매우 탁월한 지역으로서, 가치가 높은 이러한 해빈에 대한 연구가 필요하다. 이러한 해빈과 해안선의 침식작용과 퇴적작용에 의한 장기적이거나 계절적인 변화 패턴은 항만 개발 및 어업 활동, 해안 및 해수욕장 관리 등 해안 지역의 주민 생활과 경제 활동에 밀접한 관련을 맺고 있다. 최근 해안 개발에 따른 인위적인 해안 구조물 설치 이후 해안 지역에 예상치 못한 침식작용과 퇴적작용에 의해 여러 가지 피해가 발생하면서, 인위적인 요인에 의한 해안선의 변화에 많은 관심이 집중되어 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 동해안의 기상, 해양, 지형, 지질 등 자연 조건에 의한 각 지역의 일반화된 경향과 최근의 자연적인 변화 양상을 명확하게 파악하지 못한 상태에서 인위적인 요인에 의한 해안선 변화만을 언급하는 것은 해안의 특성과 변화에 대한 이해에 한계가 있을 수 밖에 없다. 즉, 해안의 자연적인 평형 상태를 과학적으로 파악하고 이해해야만, 인위적인 간섭에 의한 해안의 변화와 그 문제점을 올바르게 지적할 수 있고, 해안 보호와 관리를 위한 근본적인 대안을 제시할 수 있다. 이러한 측면에서 우리나라 동해안의 해빈과 해안선 변화 패턴과 자연적 요인을 분석하고자 하는 본 연구는 추후 해안에 대한 자연과학, 응용과학, 사회과학적 등 여러 가지 측면의 접근과 논의를 가능하게 하는 기초 자료가 될 것으로 확신한다.
  • 색인어
  • 동해안, 해안선, 해빈, 장기적 변화, 계절적 변화, 파고, 폭풍파, 연안류, 해안 침식
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