방파제 재해예방 경보시스템의 월파 예측을 위한 파랑관측 및 분석

Abstract

최근 한반도에 유래 없을 정도로 강력한 태풍이 몇 차례 연속으로 지나고, 긴 장마가 지속되는 등 이상 기후로 인한 악기상의 영향으로 인명피해 및 재산피해가 많이 발생했다. 특히 고파랑 시 방파제에서의 월파로 인해 파도 휩쓸림, 방파제 파손, 선박 전복 등이 발생하였다. 이러한 월파 피해를 줄이기 위한 방파제 재해예방경보시스템이 동해안의 주문진항, 삼척항, 속초항에 2010년부터 2013년까지 단계적으로 설치되었고 현재 관리 운영중이다. 이 재해예방경보시스템은 풍랑주의보 등의 특보상황과 방파제의 월파 위험을 미리 예측하여 방파제의 자동경보시스템을 통해 방파제 출입을 제한하는 파랑 예측, 파랑 관측, 그리고 예·경보 표출 파트로 구성되어 있다. 본 시스템의 파랑예측은 한국해양과학기술원에서 개발한 운용해양예보시스템 (KOOS; Korea Operational Oceanographic System)의 파랑 예측시스템과 연계되어 있다. 4 km 해상도의 기상 예측자료와 2 km 해상도의 파랑 예측자료를 경계조건으로, 동해안 북부 세 개항의 300 m 해상도의 파랑예측모델을 구축하였다. 이 예측모델은 KOOS와 마찬가지로 하루에 두 번 72시간 예측계산을 수행하게 되며, 파랑예측 결과를 토대로 방파제의 위험여부를 미리 판단하게 된다. 방파제에서의 월파를 보다 정확하게 예측하기 위해서 입사파고를 이용해 월파고 계산을 수행한다. 이에 각 항의 유의파고를 관측하기 위해 방파제에서 수 백 m 떨어진 수심 20 m ~ 30m 연안에 초음파식 파고계 NORTEK Signature(500khz) 등 을 설치하여 파고를 지속적으로 관측하였고, 방파제 구조물에 CCTV를 설치하여 방파제 전면의 월파관측을 수행하였다. 이렇게 관측한 입사파고에 의한 월파고 계산결과를 각 항의 방파제 높이를 고려하여 각 항별 재해경보 발령 기준을 잔잔함, 유의, 위험 단계로 마련하였다. 방파제 월파 경보의 정확도 향상을 위하여 관측자료와 예측자료를 비교 분석하였다. 특히 위험 예측 시에 예측파고와 관측파고를 비교하고, 방파제 사면의 CCTV 월파 영상을 분석하여 실제 월파가 되었는지 여부, 방파제에 월파가 높게 일어났던 시기의 파고 및 파향, 주기 등도 분석하였다. 방파제 사면의 CCTV 영상은 향후 AI 기법 등을 통하여 월파 여부 및 월파고의 측정을 보다 명확히 분석할 수 있을 것으로 기대한다.