우리나라 서남해역에서 추진될 해상풍력 발전 단지에서 생산된 전기와 기존의 전력망과의 계통연계를 위해서는 해저케이블 설치가 필수적인 요소이다. 특히 해저케이블 설치에 대한 경제성, 시공성 및 안정성 확보를 위해서는 해저케이블 경과지와 해저케이블 보호공법 설계가 이루어져야한다. 본 논문에서는 1979년부터 2002년까지 한국해양과학기술원에서 구축한 장기 파랑산출자료와 제3세대 파랑모델인 SWAN(Simulating WAves Nearshore)을 이용하여 해상풍력단지가 조성될 해역에 대해 만조와 간조시 파랑시뮬레이션을 수행하여 해저케이블 경과지와 보호공법 설계를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구결과, 서남해 해상풍력단지가 조성될 해역의 연평균 Hs는 1.03 m, Tz는 4.47s이고, 주파향은 북서(NW)와 남남서(SSW) 방향이다. NW에서 입사되는 조건(Hs: 7.0 m, Tp: 11.76s)에서 만조시 천해설계파랑 Hs의 분포는 약 4.0~5.0 m, 간조시에 약 2.0~3.0 m로 계산되었다. SSW에서 입사되는 조건(Hs: 5.84 m, Tp: 11.15s)에서 만조시 천해설계파랑 Hs의 분포는 약 3.5~4.5 m이고, 간조시에는 약 1.5~2.5 m로 계산되었다. 해저케이블 경과지 중 경도 UTM 249749~251349 구간 약 1.6 km에서는 NW로 입사되는 파랑의 영향이 크며, UTM 251549~267749 구간 약 16.2 km에서는 SSW로 입사되는 파랑의 영향이 지배적이다. 파랑집중 현상이 두드러지게 나타나는 해역은 위도와 하왕등도 사이 해역으로, 이 해역에서는 주변해역 보다 상대적으로 높은 파고를 나타내고 있다.

본 연구는 RCP 4종 시나리오(RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6.0, RCP 8.5)를 적용하여 얻어진 2100년까지의 대기온도 상승값을 해수면 상승 계산방법 중에 하나인 반경험식법(Semi-empirical method)에 적용하여 해수면 상승치를 예측하였다. RCP 4종 시나리오에서 얻어진 결과에 따르면 모든 시나리오에서 해수면이 꾸준히 상승하고 있음을 알 수 있었다. 2050년도까지 RCP 4종 시나리오에 대한 해수면 상승의 차이가 최대 0.08 m 이내였으나 2100년도에는 최대 0.5 m까지 해수면 상승의 격차를 보이고 있었다. RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6.0, RCP 8.5 시나리오의 2100년도 해수면 예상 상승치는 각각 0.87 m, 1.21 m, 1.02 m, 1.36 m였다. RCP 8.5시나리오는 2060년 이후로 대기온도 상승치가 다른 시나리오에 비해 급상승하는데, 2100년 이후 다른 시나리오와의 해수면 상승 격차는 더 커질 것으로 예상된다. 단순한 비례식으로 추정하면, 2080년도에 RCP 4종 시나리오의 최대 격차가 0.21 m였으나 20년 후인 2100년에는 그 두 배가 넘는 최대 0.5 m였다. 따라서 2120년에는 그 격차가 1.2 m 이상 될 수도 있다.

아산만 해역으로 방류수가 배출될 경우, 생태-유체역학모델을 이용하여 아산만 해역의 장기 수질변화를 예측하였다. 생태-유체역학 모델은 해수유동 시뮬레이션을 위한 다층모델과 수질시뮬레이션을 위한 생태계모델로 구성되어 있다. 생태-유체역학모델을 이용하여 아산만해역의 장기 수질을 예측한 결과, 5개 정점에서 화학적산소요구량, 용존무기질소 및 용존무기인의 농도분포는 현재 계산결과에서 6개월 동안 증가하였다. 수치실험 수행시간 1년에서 2년 사이에서는 화학적 산소요구랑, 용존무기질소, 용존무기인의 농도분포는 6개월 동안 증가한 농도분포가 차츰 감소하는 경향을 보였으며, 3년에서 10년 사이에서는 일정한 농도분포를 보였다. 화학적 산소요구량, 용존무기질소 및 용존무기인의 농도는 11~67%, 10~67% 및 0.57%의 범위로 증가하였다. 10년 동안의 수치 실험 결과 화학적산소요구량과 용존무기질소의 변화 폭이 크게 나타났으며 이는 하수처리장의 방류수 중 이 두 오염부하량이 많은 양을 차지하고 있기 때문이다. 아산만 연안해역에서 화학적산소요구량, 총질소, 총인의 농도는 해역수질환경기준 II등급으로 조사되었으나, 하수처리장의 방류수가 배출될 경우 사업지구 인근의 아산만 방조제 부근에서는 해역수질환경기준 III등급으로 나타났다.

본 연구는 21세기 기후변화에 대한 적응전략을 해수면 상승 관점에서 검토하였다. 해수면 상승에 취약한 것으로 알려진 연안역에 대한 적응책을 고려하는 경우 적응이 필요한 장소, 적응방법, 적응시기에 대한 검토가 필요하다. 연안역에 대한 적응 능력 평가는 영향 및 적응 잠재력에 대한 이해를 필요로 한다. 해수면 상승에 대한 적응방법에는 관리적 이주, 순응, 방어가 있으며, 이들의 적용에는 취약지대 토지이용 상황, 취약성 정도, 경제성 분석 등의 검토를 통한 대응 방안의 조합이 요구된다. 적응시기에 대하여는 예측적 적응과 반응적 적응으로 구분할 수가 있으며, 이들을 함께 고려하는 것이 효과적이다. 기후변화 대응은 과학적 불확실성 하에서 이루어지는 과정으로 대응정책 결정은 정보와 인식 구축, 계획 및 정책 구상, 실행, 모니터링 및 평가의 단계로 이루어져야 한다.

기후변화에 따른 해수면 상승으로 인하여 해안지역의 지하수계에 해수침투가 가중된다. 지하수의 염분농도가 증가하면 지하수면 상부의 불포화 토양에서도 염분 농도가 증가할 수 있으며, 이는 농경지에서 작물피해를 일으킬 수 있다. 해수면이 상승함에 따라 내륙의 지하수위도 함께 상승한다. 이는 불포화 토양층의 두께를 감소시켜 해안 저지대의 경작에 피해를 끼칠 수 있다. 본 연구에서 지하수 해수침투는 3차원 모델, 토양 염류화 평가는 연직 1차원 모델을 합성 적용하여 해안 농경지에 대한 해수면 상승 피해를 평가하는 방법을 개발하였다. 3차원 해수침투 모델에서 지하수면의 수위 와 농도분포를 계산하고 최상부 절점 중에서 염분 농도가 기준 값 이상인 절점에서 지하수면과 지표면 사이의 토양층에서 연직 1차원 모델링으로 토양층의 염분 농도와 불포화대 두께를 계산하였다. 농경지의 토양 염류화는 작물의 뿌리 심도에서 보통 작물의 생육한계 염분농도를 기준으로 판 단하였다. 개발된 모델링 방법을 가상의 간척농경지에 적용하였다. 해수면 상승자료로 IPCC의 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 사용하였다. 평가 결과 는 2050년과 2100년에 대하여 제시하였다. 연구결과 대상지역에서 기후변화 시나리오 RCP 8.5에서 2100년에는 지하수 염류화 피해 면적은 간 척지 육지면적 대비 7.8%, 염류화 토양 면적은 6.0%, 불포화층의 두께가 뿌리심도보다 적은 지역의 면적은 1.6% 증가하는 것으로 분석되었다.

해수침투 방지나 대수층 인공함양을 위하여 다수의 관정을 통하여 대수층으로 물을 주입하는 공법이 있다. 이러한 공법의 경우 소기의 목적을 달성하기 위해서는 관정의 위치와 주입량, 그리고 결과되는 관정의 지하수위 등이 별도의 지하수 모델링을 통하여 결정된다. 주입수는 통상 관망을 통하여 관정으로 공급되는 데 이 때 관망에는 관정별 주입량을 조절하기 위한 밸브가 설치된다. 본 연구에서는 다수의 주입 관정이 연결된 관망에서 사전에 산정된 주입량 분포를 준수하기 위한 밸브 개도와 주입관망 가동에 필요한 펌프 최소 소요양정 산정방안을 제시하였다. 본 연구결과는 주입군정 운영의 정밀도를 향상시키는 데 기여할 수 있다.

The volume transport and turnover time of the Deukryang Bay, located at the southern area of Korea, were calculated based on the current meter(RCM-7,ACM 16M) data observed at the three gateways of the Bay in May and October of 1996. Dominant tidal current component was calculated through harmonic analysis from raw data to estimate influence tidal current and also residual current was measured by integrating observed data and then averaging on time. Maximum speed of current was about 100㎝/sec during the spring tide at the waterway between Kumdangdo and Kogumdo. The total water volume transports through three entrances of the bay in May and October were 3.9×10^-2 Sv, 3.4×10^-2 Sv(1Sv=10^6㎥s^-1) and turnover time were 0.97day, 1.12day, respectively. Semidiurnal tides were predominant (70∼85%). The water volume transports by residual currents were 2∼4% of total water volume transports. The average fraction of fresh water calculated by tidal prism method using salinity difference between inflow current and outflow current through three entrances in Deukryang Bay was about 0.06% of total volume and the flushing time of fresh water was estimated as 0.97day.