수치모델을 통한 한국 남해 동부해역의 해양쓰레기 이동에 관한 연구

Abstract

본 논문은 한국 남해동부해역에서 해양쓰레기의 이동을 파악하고자 하였다. 이를 위해서 3차원 해수유동모델 POM(Princeton Ocean Model)을 이용하여 대상해역의 해수유동을 파악하였고, Lagrangian 확산모델을 사용하여 해수유동 상황에 따른 입자추적을 실시하였다. 먼저 연구해역의 조석, 수온, 염분, 바람의 영향을 고려한 해수유동모델을 수행하여 해수유동을 파악 한 결과, 연구해역의 조류는 창조시 남서향하고 낙조시 북동향하는 흐름이 우세하게 나타났다. 전체적인 평균류는 거제도 남쪽으로 북향하는 성분과 대한해협의 서수도와 동수도를 통과하는 북동향의 흐름이 나타났다. 해양쓰레기의 이동파악을 위하여 임의의 지점 X1, X2, X3에서 각각 200개의 입자를 발생시키고 2가지 Case로 나누어 연구를 진행하였다. 먼저 Case 1의 경우 조석의 효과만 고려하여 입자추적을 실시하였고, Case 2의 경우 조석의 효과와 함께 수온, 염분, 바람의 효과를 고려하여 입자추적 하였다. 계절적인 차이를 비교하기 위하여 Case 2에서 겨울과 여름의 해황자료를 이용하여 수치모델을 수행하여 결과를 비교하였다. 총 45일의 모델계산시간 중 모델 안정화기간인 15일을 제외하고 최종 30일간의 결과를 사용하여 연구를 진행하였다. Case 1의 경우 모델계산 최종일에 도달한 결과 임의의 지점 X1에서 발생한 입자들의 경우 19.5%, X2입자들의 경우 34.5%, X3입자들의 경우 38.5%가 대마도에 도달하였다. Case 2의 겨울에는 X1은 25.5%, X2는 43.5%, X3는 56%가 대마도에 도달하였고, Case 2의 여름에는 X1은 12.5%, X2는 15.5%, X3는 38%의 결과를 보였다. Case 1과 Case 2의 비교로 연구해역은 조류에 의한 효과보다 바람에 의한 영향과 유입되는 쓰시마난류의 영향이 더 큰 것으로 나타났고, 계절적인 비교에서는 바람에 의한 영향 및 밀도차에 의해 입자들의 이동이 다르게 나타나는 것으로 나타났다.

To understand the drift of marine debris in south-eastern sea of Korea, a three-dimensional hydrodynamic model, POM, was applied in coupling with Lagrangian particle tracking module. The results of tidal currents simulated by hydrodynamic model were southwestward during flood and northeastward during ebb. However, the residual flows in the Straits of Korea tended northward at west channel and northeastward at east channel. To track marine debris movement for 30 days, two hundred particles were released at three locations, X1, X2 and X3 in two cases of tidal force only (case 1) and all conditions included (case 2) such as tidal force, temperature, salinity and wind. As the results of case 1, released particles from three locations, X1, X2 and X3, reached to Tsushima 19.5%, 34.5% and 38.5%, respectively, in 30 days. The experiment in case 2 was implemented for two seasons, winter and summer. In winter, released particles reached 25.5% from X1, 43.5% from X2, 56% from X3. In summer, however, the particles reached to Tsushima were reduced comparing with winter’s showing 12.5% from X1, 15.5% from X2, 38% from X3. From the results of case 1 and case 2, material transport was largely affected by wind and Tsushima Warm Current. The particles in winter reached Tsushima 50% more than that in summer by prevailing northerly wind. In summer, many particles moved out of boundary by the southerly wind comparing with winter’s.