진도 울돌목 해역에서의 조류 프로파일 매개변수 특성 분석

Abstract

최근 조류발전시스템과 같이 강한 흐름을 이용한 발전 기술이 개발되면서 적지선정 및 최적 조류발전시스템 설계를 위해서 조류 특성 검토가 중요시 되고 있다. 한편, 실제 유속층에서는 점성에 의한 마찰효과로 인해 전단력이 발생하여 수심에 따라 유속의속도구배가 발생하게 된다. 특히 강, 해협 또는 만입구와 같은 천해역의 수심별 유속과 에너지는 해저지형과 조도계수의 영향으로 수심에 따라 변화하게 되며, 이로 인해 발전 시스템의 파괴, 오염물질의 확산 및 침·퇴적 등의 다양한 문제에 직면하게 된다(Lippmann et al, 2013 Prandle, 1982). 따라서, 비교적 수심이 얕고 흐름이 빠르며 시간에 따라 방향이 변화하는 협수로의 조석현상은 수심에 따라 유속 분포를 변화시키기 때문에 각 해역 특성에 따른 조류 프로파일 파라미터 추정 연구가 필요하다. 이론적으로 수심별 유속분포는 power law와 log layer profile을 따르지만, 더욱 현실적인 유속 프로파일을 작성하기 위해서는 대상 해역의 관측 자료를 기반으로 마찰속도, u* 와 조도계수, 와 같은 분포 파라미터에 대한 연구가 수행되어야한다.(Lozovatsky et al., 2008(a) Lozovatsky et al., 2008(b) Taylor and Sarkar, 2008 Ko et al., 2012 ). Lewis et al.(2017)은 조류터빈 설계와 조류발전 지점의 실제 해양조건을 검토하기 위해 영국의 아일랜드 해역에 조류관측을 수행하여 유속 프로파일 특성을 분석한바가 있으며, Mofjeld et al.(1984)은 베링해(Bering sea) 두 지점에 유속관측을 수행하여 조류 프로파일 작성 및 특성을 검토한 바 있다. 한편, log layer profile에서 마찰속도 u*는 ∼의 분포를 보이며 비정상적 경계흐름에서 벽법칙(law of the wall)에도구배가 발생하게 된다. 특히 강, 해협 또는 만입구와 같은 천해역의 수심별 유속과 에너지는 해저지형과 조도계수의 영향으로 수심에 따라 변화하게 되며, 이로 인해 발전 시스템의 파괴, 오염물질의 확산 및 침·퇴적 등의 다양한 문제에 직면하게 된다(Lippmann et al, 2013 Prandle, 1982). 따라서, 비교적 수심이 얕고 흐름이 빠르며 시간에 따라 방향이 변화하는 협수로의 조석현상은 수심에 따라 유속 분포를 변화시키기 때문에 각 해역 특성에 따른 조류 프로파일 파라미터 추정 연구가 필요하다. 이론적으로 수심별 유속분포는 power law와 log layer profile을 따르지만, 더욱 현실적인 유속 프로파일을 작성하기 위해서는 대상 해역의 관측 자료를 기반으로 마찰속도, u* 와 조도계수, 와 같은 분포 파라미터에 대한 연구가 수행되어야한다.(Lozovatsky et al., 2008(a) Lozovatsky et al., 2008(b) Taylor and Sarkar, 2008 Ko et al., 2012 ). Lewis et al.(2017)은 조류터빈 설계와 조류발전 지점의 실제 해양조건을 검토하기 위해 영국의 아일랜드 해역에 조류관측을 수행하여 유속 프로파일 특성을 분석한바가 있으며, Mofjeld et al.(1984)은 베링해(Bering sea) 두 지점에 유속관측을 수행하여 조류 프로파일 작성 및 특성을 검토한 바 있다. 한편, log layer profile에서 마찰속도 u*는 ∼의 분포를 보이며 비정상적 경계흐름에서 벽법칙(law of the wall)에