한국해양과학기술원, 수중 방파제 최적 설치 조건 규명

한국해양과학기술원(KIOST)이 수중 방파제가 연안 환경에 미치는 영향을 과학적으로 분석한 연구 성과를 국제학술지에 발표했다고 밝혔다. 노민 KIOST 해양공간개발·에너지연구부 박사팀은 비정수압 수치모형 NHWAVE를 이용해 수중 방파제 설치 해역의 파랑 변형과 해안선 변화를 분석한 결과를 Frontiers in Marine Science에 지난 6월 13일 게재했다고 밝혔다. 연안 침식 가속화로 해수욕장 모래 유실과 어항·연안 시설물 피해, 침수 재해 등 사회 경제적 위험이 증가하면서 과학적이고 친환경적인 연안 보호 대안이 절실한 상황이다. 기후 변화와 연안 개발 활동 증가가 이런 문제를 더 심화시키고 있다. 연구팀은 경관 유지와 친수 공간 확보에 유리하면서 적절한 설계로 파랑과 연안 침식을 줄일 수 있는 수중 방파제에 주목했다. 미국 델라웨어대학교에서 개발한 NHWAVE는 파랑의 생성부터 소멸까지 전 과정을 재현할 수 있는 3차원 파동 역학 수치 모형으로, 파랑과 지진 해일, 연안 침식 등 다양한 연안 현상을 정밀 예측하는 데 활용된다. 분석 결과 수중 방파제의 파랑 저감 효과는 수면 아래 잠긴 깊이와 해안선에서 떨어진 거리에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 잠긴 깊이가 얕고 입사 파랑의 주기가 길수록 강한 쇄파로 파도가 낮아지는 효과가 컸으며 해안선에서 방파제까지의 거리가 가까울수록 방파제 후면 해안선 부근 파고 증가 현상이 완화됐다. 쇄파로 발생하는 수중 방파제 양단부의 회전흐름과 중앙부 강한 제트류는 방파제 후면 파도의 흐름 패턴에 영향을 주며 이런 흐름 패턴이 해안선 침식 또는 퇴적을 결정하는 주요 요인으로 확인됐다. 연구 성과는 연안 공간 변화를 과학적으로 규명하고 수중 방파제 최적 설치 조건을 제시함으로써 연안 침식으로 인한 침수 피해 등 재해 예방에 기여할 것으로 기대된다. 연구팀은 앞으로 유사 이동 수치 모형 결합을 통해 연안 지형 변화를 정량적으로 예측하고 수리 실험으로 이를 검증해 수중 방파제 등 복합 방재 구조물의 성능과 방재 기능을 확보할 계획이다. KIOST는 테니스장 10배 규모의 '수리실험동'을 구축해 인공 파도와 흐름을 발생 시켜 파랑, 월파 및 연안 침식 저감을 평가하는 대규모 수리 모형 실험과 수치해석 연구를 진행하고 있다. 이희승 KIOST 원장은 "연안 재해 대응 역량 강화와 환경 친화적 공간 조성을 통한 지속 가능한 연안 발전 도모라는 점에서 중요한 의미가 있다"며 "해양 환경 변화에 따른 수중 방파제 성능 조사 등을 통해 안전한 연안 조성에 기여하겠다"고 말했다.