경주 봉길리해변의 해저지형 및 해빈의 침·퇴적 모니터링 연구방법

Abstract

한국해양과학기술원 동해연구소에서는 2020.04부터 “경주 문무대왕릉 배후해안 침식방지대책 수립 연구용역” 사업의 일환으로 경주 봉길리해변의 해빈과 해저지형 조사를 실시하였다. 조사는 단빔 음향측심기를 이용한 해저지형조사, 다중빔 음향측심기를 이용한 정밀해저지형조사, 해상 및 육상 모바일 라이다와 드론을 이용한 해빈지형조사를 실시하였다. 1차 조사는 2020.04.26부터 2020.04.29까지 모바일 라이다를 이용한 해빈지형조사, 2020.05.03부터 2020.05.06까지 음향측심기를 이용한 해저지형조사를 실시하였다. 2차 조사는 2020.05.21부터 2020.05.22까지 드론을 이용하여 해빈지형을 측정하였다. 3차, 4차 조사는 해빈지형이 태풍의 영향을 얼마나 받는지를 알아보고자 제 9호 태풍 ‘마이삭’이 조사지역을 통과한 후인 2020.09.03부터 2020.09.04까지 제 10호 태풍 ‘하이선’이 조사지역을 통과한 후인 2020.09.09부터 2020.09.10까지 드론을 이용하여 해빈지역의 측정을 실시하였다. 또한 2020.10에서 2020.11 사이에 해저지형과 해빈지형을 함께 조사하여 경주 봉길리해변의 침·퇴적 모니터링을 실시할 예정이다. 정밀해저지형조사는 한국해양과학기술원의 연구선이 정목 2호를 활용하여 조사를 실시하였다. 장목 2호에 장착되어 있는 다중빔 음향측심기는 kongsberg사의 EM2040 다중빔음향측심기로 최대 측량 가능 수심이 약 300m인 천해용 장비로, 수심의 최대 약 3 ∼ 4 배에 이르는 면적의 자료 획득이 가능한 장비로 DGNSS(Differential Global Navigation Satellite System)시스템과 MRU(Motion Reference Unit) 시스템과 연동하여 사용한다. 조사는 계획된 측선에 따라 실시하였다. 해빈지형조사는 한국해양과학기술원에서 개발한 해상 모바일 맵핑 시스템과 드론을 활용하여 실시하였다. 해빈은 해상 모바일 라이다 스캔 시스템을 이용하여 조사를 실시하였다. 일반적으로 라이다는 육상에 고정 설치하여 360°를 회전하며 지형이나 물체를 스캔한다. 하지만 이러한 일반적인 스캔방법은 40 ~ 50m 간격으로 라이다를 계속 설치하고 이동시키기를 반복 하여야하고 한 지점의 스캔시간이 10 ~ 15분 정도 소요되어 비교적 넓은 지역을 스캔 할 경우에는 효율적이지 못하다. 이러한 문제점을 극복하고자 한국해양과학기술원에서는 해상 모바일 라이다 스캔 시스템을 개발하였다. 해상 모바일 라이다 스캔 시스템은 지형을 스캔하는 라이다, 선박의 움직임을 측정하는 IMU, 스캔을 하는 정확한 위치를 제공하는 RTK-GNSS, 얻어진 각각의 자료를 통합하고 보정하는 소프트웨어로 구성되어 있다. 해상 모바일 라이다 스캔 시스템은 선박의 상부에 설치하고 라이다의 아래에는 IMU, 라이다의 위에는 RTK-GNSS 이동국 안테나를 설치한다. 이때 라이다의 중심축과 IMU의 중심축, RTK-GNSS의 중심축이 일렬로 되게 설치 하여야한다. 한국해양과학기술원에서는 해상 모바일 라이다 스캔 시스템을 제작할 때 각 장비의 중심축을 맞추어 설치 프레임을 제작하여 별도의 보정 없이 사용하고 있다. 해상 모바일 라이다 스캔 시스템은 스캔을 시작하기 전 위밍업을 필요로 한다. 워밍업은 IMU에서 측정하는 Heading과 Motion 값(Roll, Pitch, Yaw)의 정밀도를 향상시키는 작업이다. 본 연구에서는 연안침식이 활발하게 일어나고 있는 울진 후정해변에 대하여 선박과 ATV를 이용한 해빈측량을 실시하였다. 드론은 DJI사의 팬텀 4를 사용하여 계획된 측선을 따라 조사를 실시하였으며 드론의 배터리문제로 인하여 봉길리 해변을 총 6구역으로 나누어 조사를 실시하였다. 조사는 드론이 측선을 따라 이동하며 고도 80m에서 정사영상을 촬영하였으며, 이때 중복도 80%로 하여 촬영을 실시하였다. 드론을 날리기 전에 이미지에 위치정보를 제공하기 위하여 일정거리마다 지상기준점(GCP : Ground Control Point)를 설치하였다.