최근 연안지역의 대규모 개발로 인해 고파랑 내습과 강한 태풍으로 발생된 월파는 연안지역의 많은 인명 및 재산피해를 발생시켰으나 연안지역의 특성을 고려한 침수·범람 연구는 미비한 실정이다. 본 연구는 ADCSWAN(ADCIRC+SWAN) 모델과 FLOW-3D 모델을 적용하여 해일 및 파랑의 복합요소에 대한 침수범람을 재현하기 위한 방법론에 대한 연구이다. 본 연구에서는 ADCSWAN(ADCIRC+SWAN) 모델을 이용하여 FLOW-3D 모델의 경계자료(해수위, 파랑)를 추출하고, FLOW-3D 모델 입력값으로 적용하여 태풍 차바 통과시 부산 마린시 티를 대상으로 해일과 월파에 의한 침수범람을 재현하였다. 또한 기존 월파량 경험식과 FLOW-3D 모델로 계산된 월파량을 비교하였으며, 침수범람은 한국국토정보공사의 침수흔적도를 활용하여 정성적인 검증을 수행하여, 본 연구의 유효성을 검토하였다.

자갈해빈에 대한 태풍의 영향력을 조사하기 위하여 태종대 감지 자갈해빈에서 2018년 10월에 내습한 태풍 ‘콩레이’와 2019년 7월의 태풍 ‘다나스’에 대하여 VRS-GPS, 드론 측량을 수행하였다. 감지해빈의 전반적인 퇴적물 분포를 파악하기 위해서 입도분석을 하였으며, 자갈해빈의 회복력을 확인하기 위해 주기적으로 감지해빈의 지형측량을 수행 하였다. 감지해빈의 자갈퇴적물은 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 평균 −6.2Φ에서 −5.4Φ로 세립해지며, 해안선의 수직방향으로는 포말대(swash zone)에서 상대적으로 세립한 구형의 퇴적물(−4.5Φ)이, 범(berm)에서는 상대적으로 조립하고 편평한 퇴적물(−5Φ - −6Φ)이 나타난다. 감지 자갈해빈은 특징적으로 2열의 범을 갖는데, 해빈의 전방에 정상조건에서 형성되는 하부 범(lower berm)과 약 10 m 후방에 상부 범(upper berm)이 존재한다. 태풍 콩레이 내습 후 감지해빈은 육지쪽에 위치한 상부 범에서 약 1.4 m의 침식이 발생하여 상부 범이 사라졌고, 상부 범의 배후지에서는 평균 약 50 cm 침식되어 그 고도가 낮아졌으나, 하부 범에서의 침식은 관찰되지 않았다. 한편 상대적으로 위력이 약한 태풍 다나스의 경우, 내습 직후 감지해빈은 하부 범과 상부 범에서 침식이 발생하여 평균 80 cm 높이의 퇴적물이 침식되었으나, 반면 배후지에서는 50 cm 높이의 퇴적이 확인되었다. 하지만 내습 후 하부 범에서 빠른 속도로 퇴적이 발생하여 내습 약 3일 내에 소실되었던 하부 범이 생성되었다. 이러한 결과는 감지 자갈해빈이 태풍에 의한 지형변화가 일시적으로 발생하지만, 이후 정상조건에서 태풍 이전의 지형으로 매우 빠르게 회복됨을 시사한다. 따라서 자갈해빈의 경우 태풍침식에 대한 복원력이 매우 뛰어나다고 평가된다.

본 연구에서는 해양수산부 연안침식 실태조사에서 운영 중인 해운대 해수욕장 비디오 모니터링 시스템을 이용하여 연안정비 사업 실시 이후의 백사장 면적변화를 분석하였다. 해운대 해수욕장은 연안정비사업을 통한 대규모 양빈이후 계절변동 특성과 함께 해빈 안정화 과정을 거치면서 잘 유지되었으나, 최근 2년간 복수의 태풍 내습에 의하여 해운대 해수욕장의 계절변동특성 및 해빈안정화 양상은 균형을 상실하였으며, 급격한 침식이 발생하였다. 특히, 2018년 태풍 솔릭, 콩레이에 의해 침식된 백사장은 계절변동에 의한 겨울철 해빈면적을 회복하지 못하였으며, 2019년에 내습한 다수의 태풍들로 인하여 해빈면적이 전년 대비 9.5 %(12,607 m2) 감소하였다. 해운대 해빈 전면에서 관측된 파랑자료와 해빈면적자료를 분석한 결과, 계절에 따른 입사파향에 따라 백사장의 서측, 중앙부, 동측의 침퇴적 경 향이 뚜렷이 나타났다. 향후에는 계절변동특성의 둔화와 지속적인 침식경향이 나타나는 원인을 파악하기 위해 잠제 시설물의 마루높이, 기능유지 여부 및 잠제 외부로의 모래유출추적 등 보다 정밀한 모니터링이 필요하다.

지구온난화와 급속한 기후 변화는 북서 태평양 내 태풍의 특성에 오랫동안 영향을 미쳤고, 이로 인해 한반도 연안에서 치명적인 재해가 증가하고 있다. 마이크로파 센서의 일종인 Synthetic Aperature Radar (SAR)는 위성 광학 및 적외선 센서로는 바람을 구할 수 없는, 흐린 대기 조건인 태풍 주위에서 고해상도 바람장을 생산할 수 있다. SAR 자료 로부터 해상풍을 산출하기 위한 Geophysical Model Functions (GMFs)에는 풍향 입력이 필수적이며, 이는 태풍 중심을 정확히 추정하는 것에 기반해야 한다. 본 연구는 태풍 중심 탐지 방법의 문제점을 개선하고 이를 해상풍 산출에 반영하기 위하여, Sentinel-1A 영상을 이용해 태풍 중심을 추정하였다. 그 결과는 한국 및 일본 기상청이 제공한 태풍 경로 자료와 비교하여 검증하였고, Himawari-8 위성의 적외 영상도 활용하여 검증하였다. 태풍의 초기 중심 위치는 VH 편파를 이용해 설정하여 오차의 발생 가능성을 줄였다. 탐지된 중심은 한국 및 일본 기상청에서 제공하는 4개 태풍의 경로 자료와 평균 23.76 km의 차이를 보였다. Himawari-8 위성에서 추정된 태풍 중심에 비교했을 때 결과는 육지 근처에 위치하면서 58.73 km의 큰 차이를 보인 한 태풍을 제외하고는 평균 11.80 km의 공간 변이를 보였다. 이는 고해상도 SAR 영상이 태풍 중심을 추정하고 태풍 주위 해상풍 산출에 활용될 수 있음을 시사한다.

서해안 대조차 개방형 연안에서 2010년 태풍 곤파스 전후에 나타난 지형, 표층 퇴적물, 퇴적상 변화에 대해 연구하였다. 소형의 강한 태풍인 곤파스는 2010년 9월 1일과 2일 사이에 한반도 남서부 해안에 상륙하여 내륙을 관통했다. 태풍 전후에 고창 동호리 조간대의 측선을 따라 30 m 간격으로 22개 지점에서 지형을 측량하고 표층 퇴적물을 채취하였다. 연구 지역을 평균고조면, 평균해수면, 평균저조면을 기준으로 고조대, 중조대, 저조대로 구분하였다. 태풍 전후의 지형 변화는 고조대에서 평균 0.03 m 퇴적, 중조대에서 평균 −0.15 m 침식, 저조대에서 평균 −0.39 m 침식으로 나타났다. 조간대의 태풍 전후 표층 퇴적물은 주로 세립사와 중립사로 구성되며, 세립사의 비율이 가장 높게 나타났다. 태풍 후 표층 퇴적물은 태풍 전에 비해 평균입도가 세립해졌고, 양호한 분급을 보였다.

부산의 해운대 해수욕장은 양빈에도 불구하고 지속적인 침식이 일어나고 있으며, 지구온난화로 인한 파랑 에너지 증가와 간헐적인 태풍이 그 원인으로 알려져 있다. 2016년 10월 태풍 차바는 부산을 내습하였는데, 태풍이 해빈침식에 있어 어느 정도 영향을 미치는지 알아보기 위해 태풍 전과 후 VRS-GPS 시스템을 사용해 해빈 측량과 표층 시료를 채취하여 입도분석을 실시하였으며, 침식 후 복원이 어느 정도 되는지 주기적으로 해운대 해빈 지형을 측량하였다. 조사결과, 태풍 내습 직후 해운대 해빈은 평균 약 1.4m 침식되어 낮아졌고, 평균 고조위선은 약 12 m 후퇴했으며, 이에 따라 해빈 경사는 3.8o에서 1.7o로 완만해졌다. 퇴적물 평균입도는 평균 1.6Φ에서 2개월 후 1.2Φ로 조립해졌으며, 분급은 상대적으로 좋아졌다. 태풍 내습 2개월 만에 평균 고조위선은 약 85% 정도 회복되고 해빈 단면은 대부분 복원 되었다. 이러한 결과는 해운대 해빈 침식에 있어 태풍의 영향은 크지 않으며, 다른 해빈과 비교할 때 회복기간이 매우 짧다는 것을 시사한다.

주암호의 복교지점에서 2000년의 여름성층은 태풍 Prapiroon에 의해 파괴되었다. 성층의 파괴는 수체의 물리, 화학적 성질을 바꾸고 생물상의 변화를 유발시켰다. 투명도는 태풍 전에는 195 cm였는데 태풍 후 84 cm로 줄었는데, 이는 강한 바람에 의한 수체의 수직혼합으로 저층의 퇴적물이 부유되면서 투명도를 감소시킨 때문으로 추측된다. 식물플랑크톤 개체수의 수직분포에서는 태풍 전에는 수심 2 m에서 최대의 개체수가 조사되었었지만 태풍 직후에는 특정 수심의 peak가 없이 전 수층에 고른 분포를 하다가 재성층이 이루어진 후 다시 표수층>수온약층>심수층의 분포를 보여주었고 최고의 개체수는 수심 1 m에서 관찰되었다. 식물플랑크톤의 탄소생물량도 수심 2 m 부근에서 가장 많다가 태풍 직후에는 전 수층에 고루 분포하였고, 재성층 후 다시 표층에 가장 높은 생물량을 보여주었다. 클로로필 a의 농도는 태풍 전후에 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 태풍에 의한 성층과 재성층은 식물플랑크톤의 분류군 조성도 변경시켰는데, 태풍 전의 주요 우점 식물플랑크톤은 Aulacoseira granulata를 비롯한 규조류였으나 태풍이 지나간 후 녹조류가 세포수와 생물량에서 규조류를 압도하였고, 이후 강우와 수온의 하강으로 성층이 교란되면서 Microcystis aeruginosa에 의한 남조류의 절대 우점으로 천이 되었다.

연안정비사업이 수행된 만성리 해수욕장에 대해 주기적으로 측량된 해빈자료와 2016년 제18호 태풍 차바 내습시 관측된 강력한 해빈 변형외력으로부터 해빈변화가 현장관측자료를 기반으로 기술되었다. 만성리 해수욕장의 해빈은 양빈 이후 3개월에 걸쳐 자연외력에 반응된 안정 화가 서서히 진행되었으나 태풍 차바에 의해 그 안정화가 깨어졌으며, 태풍내습 2개월 후부터 다시 안정적인 해빈을 나타내어 양빈 1년 후까지 큰 변화가 나타나지 않았다. 태풍 차바 내습직후 만성리 해수욕장의 해안선은 도류제가 설치된 부근해빈과 잠제의 영향이 없는 해빈북측에서 주 로 해안선이 후퇴하였고, 잠제배후역에서 해안선이 전진하였다. 또한 태풍내습직후 해빈체적이 3,395㎥ 감소하였는데, 감소한 영역은 주로 잠제의 영향이 없는 해빈북측에 집중되었으며 잠제배후의 후빈역은 오히려 퇴적되었다. 따라서 만성리 해수욕장에서 수행된 연안정비사업은 파랑에 기 인한 표사이동이 지배적인 이곳에서 해빈보존에 상당히 기여하였다.

이 연구는 최근 37년(1977-2013) 동안 여름철 동중국해에 영향을 준 태풍빈도와 북서태평양 몬순지수와의 상관 을 분석하였다. 두 변수 사이에는 뚜렷한 양의 상관관계가 존재하였으며, 엘니뇨-남방진동 해를 제외하여도 높은 양의 상관관계는 변하지 않았다. 이러한 두 변수 사이에 양의 상관관계의 원인을 알아보기 위해 가장 높은 북서태평양 몬순 지수를 갖는 11개 해(양의 북서태평양 몬순지수 위상)와 가장 낮은 북서태평양 몬순지수를 갖는 11개 해(음의 북서태평 양 몬순지수 위상)를 선정하여 두 위상 사이에 평균 차를 분석하였다. 양의 북서태평양 몬순지수 위상에는 태풍들이 열대 및 아열대 서태평양의 동쪽해역으로부터 동중국해를 지나 한국 및 일본을 향해 북상하는 경향을 나타내었다. 음의 북서태평양 몬순지수 위상에는 태풍들이 남중국해를 지나 중국 남부지역을 향해 서진하는 패턴을 보였다. 따라서 동아 시아 중위도까지 먼 거리를 이동하면서 바다로부터 충분한 에너지를 얻을 수 있는 양의 북서태평양 몬순지수 위상에의 태풍강도가 더 강하였다. 또한 양의 북서태평양 몬순지수 위상에 태풍들이 더 많이 발생하는 특성을 보였다. 850 hPa과 500 hPa에서의 수평 대기순환에 대한 두 위상 사이에 차에서는 열대 및 아열대 서태평양에서 저기압 아노말리가, 동아 시아 중위도 지역에는 고기압 아노말리가 강화되었다. 이 두 기압계 아노말리로 인해 동중국해에서는 남동풍 아노말리 가 발달하였으며, 이 남동풍 아노말리가 태풍들을 동중국해로 향하게 하는 지향류 아노말리의 역할을 하였다. 또한 열 대 및 아열대 서태평양에서 발달한 저기압 아노말리로 인해 양의 북서태평양 몬순지수 위상에 태풍들이 좀 더 많이 발 생할 수 있었다.

본 연구에서는 7년(2009-2015)간 한반도 주변을 통과한 태풍의 이동 경로에 따른 수온의 변동을 분석하였다. 자료는 위성관측 수온영상, 동해 연안의 양양, 강릉, 삼척, 영덕에서 실시간 계류부이에서 관측한 수온과 기상청에서 제공한 바람을 분석하였다. 위성 영상을 이용한 태풍 통과 전후의 근해 수온의 차이는 태풍의 이동 경로에 따른 바람의 방향뿐만 아니라 해면 가열과 해면 상승의 시기와도 관계가 깊게 나타났다. Muifa, Chanhom, Nakri, Tembin과 같은 태풍들의 오른쪽에 위치한 동해 연안의 수온은 남풍계열의 바람에 의한 연안 용승으로 표층뿐만 아니라 15m, 25m의 수온까지 하강하는 것을 알았다. 특히, 태풍 Chanhom과 Tembin에 의한 수온의 하강은 각각 8-11℃와 16℃ 하강하였다. 한편 그 반대편에 태풍이 위치할 때는 외해쪽에 있는 고온의 해수를 연안쪽으로 이동하여 침강시킴으로서 중층과 저층의 수온이 상승하였다. 또한, 태풍 통과 이후에 동해 연안에서 남풍(북풍)계열의 바람에 의한 하강(상승)된 수온의 혼합은 1-2일 및 4일간 지속되었다.

국내 서해대교, 인천대교와 같은 장대교량은 대부분 빈번하게 태풍에 의해 영향을 받는 해안에 위치하였으며, 교량의 길이가 긴 만큼 풍하중에 의한 영향이 다른 하중에 비해 상대적으로 크기 때문에 내풍 안정성을 확보하기 위해 정확한 설계풍속을 산정하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 태풍의 기후학적 특성 인자로 중심기압깊이, 태풍이동속도, 태풍이동방향, 최단접근거리를 결정하였으며, 태풍의 기후학적 특성들의 확률 분포를 추정하고, 바람장 모형과 중심기압상승 모형을 적용하여 몬테카를로 시뮬레이션을 실시하였다. 분석결과, 대체적으로 제주도와 남해안 지역의 재현기간 풍속이 크게 나오며 고위도로 갈수록 작아지는 특징을 나타냈다. 이와 같은 특징이 나타난 가장 큰 원인은 고위도 분석지점 표본 태풍의 중심기압이 저위도 분석지점 표본 태풍의 중심기압보다 높기 때문으로 판단되며, 또한 우리나라에 해상에서 육지로 이동하면서 쇠퇴기를 겪어 점차 약해지기 때문인 것으로 분석되었다. 또한, 시뮬레이션 결과를 도로교 설계기준 100년 재현기간 풍속(10분 평균, 지상 10m, 지표조도 II)과 비교한 결과, 태풍시뮬레이션의 결과가 낮게 나타났으며, 이러한 점을 볼 때 도로교 설계기준의 기본 풍속이 높게 산정되어 있다고 판단되며, 기상자료 분석과 같은 추가적인 연구를 통해 기본풍속 조정에 대한 연구가 수행 되어야 할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 태풍시 보험금청구자료를 이용하여 강풍 취약도 모델링을 수행한다. 보험금청구자료는 2009-2013 기간의 13개 태풍 시 강풍으로 인한 보험금청구자료이다. 보험사고는 대부분 최대풍속 30m/s 미만 범위에서 발생하였다. 취약도 모델링은 사업장 단위의 사고심도와 사고빈도를 구분하여 수행되었다. 사고심도는 보험금청구자료의 한계상 풍속에 따른 사고심도로 모델링이 불가하여 보험금청구자료의 평균사고심도로 모델링하였다. 사고빈도는 주택, 일반, 공장을 사업장 규모에 따라 4가지 위험집단으로 분류하여 모델링하였다. 사고빈도는 Weibull CDF보다 Gumbel CDF를 이용하여 모델링하는 것이 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 현 취약도 모델링과 과거 태풍 시 바람장을 이용하여 보험 포트폴리오의 태풍 위험을 추정하였다. 10억 원 이상의 지급보험금을 유발한 태풍의 경우 지급보험금을 최대 46% 과소 추정하였으며, 최대 137% 과대 추정하는 결과를 나았으며, 이런 정밀도는 AIR사의 CAT 모델링과 유사한 수준으로 평가되었다.