KIOST, 수중 방파제 연안 침식 연구…“방파제 위치·깊이에 영향받아”

깊이 얕고 파랑 주기 길수록 효과

양단부 회전 흐름이 연안 침식에 영향

한국해양과학기술원 수리 시험동 모습. ⓒ한국해양과학기술원

수중 방파제 위치와 깊이에 따라 연안 침식 정도가 달라질 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

한국해양과학기술원(원장 이희승, KIOST)은 수중방파제가 연안 환경에 미치는 영향을 분석한 연구 결과를 국제학술지에 게재했다고 15일 밝혔다.

KIOST는 “기후변화와 연안 개발 활동 증가로 연안 침식이 가속하면서 해수욕장 모래 유실, 어항 및 연안 시설물 피해, 침수 재해 등 사회·경제적 위험이 커진다”며 “단순한 방재 시설을 넘어 경관과 친수공간을 유지하면서도 연안 재해를 효과적으로 예방할 수 있는 과학적이고 친환경적인 대안 마련이 시급한 상황”이라고 연구 배경을 설명했다.

KIOST 해양공간개발·에너지연구부 노민 박사 연구팀은 비정수압 수치모형인 ‘NHWAVE’를 활용해 수중 방파제를 설치한 연안에서의 파랑 변형과 해안선 변동 등을 분석했다.

참고로 HWAVE는 미국 델라웨어대학교에서 개발한 비정수압 기반 3차원 파동 역학 수치모형이다. 파랑의 생성·발달·전파·소멸하는 과정을 재현할 수 있다.

분석 결과 수중 방파제는 수면 아래로 잠긴 깊이와 해안선에서 떨어진 거리에 따라 파랑 저감 효과가 달라졌다. 수중 방파제 잠긴 깊이가 얕고, 입사하는 파랑 주기가 길수록 강한 쇄파로 인해 파도가 낮아지는 효과가 컸다.

해안선으로부터 방파제까지 거리가 가까울수록 방파제 후면 해안선 부근에서 파고가 다시 높아지는 현상이 완화됐다.

쇄파로 인해 수중 방파제 양단부에서 발생하는 회전 흐름과 중앙부 강한 제트류는 방파제 후면 파도의 흐름에 영향을 미쳤다. 이러한 흐름 유형이 해안선 침식 또는 퇴적을 결정하는 주요 요인으로 나타났다.

이번 연구 결과는 연안 공간 변화를 과학적으로 규명하고 이를 토대로 수중 방파제 최적 설치 조건을 제시함으로써 연안 침식으로 발생하는 침수 피해 등의 재해 예방에 이바지할 수 있을 것으로 기대한다.

연구팀은 향후 유사 이동 수치 모형과 결합을 통해 연안 지형 변화를 정량적으로 예측한다는 계획이다. 수리 실험을 통해 이를 검증함으로써 수중 방파제 등 복합 방재 구조물 성능과 방재 기능을 확보할 방침이다.

이희승 KIOST 원장은 “이번 연구는 연안 재해 대응 역량을 높이고 환경 친화적 공간 조성을 통해 지속가능한 연안 발전을 도모한다는 점에서 중요한 의미가 있다”며 “KIOST는 앞으로도 해양 환경 변화에 따른 수중 방파제 성능 조사 등을 통해 안전한 연안 조성에 이바지하겠다”고 말했다.