태풍으로 인한 해안사구 침식 연구에 대한 카메라 관측 시스템의 유용성

Benefits of Camera Monitoring System in Studying on Coastal Dune Erosion by Typhoon.

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  • ABSTRACT

    해안 사구는 그 전면에 위치하는 해빈과 상호 모래를 교환하는 하나의 시스템으로 해빈의 침식 방지는 물론 회복에 중요한 역할을 한다. 서해안 사구의 경우 조석의 큰 차로 인하여 그 사구 경계는 사리 만조 정선보다 외측에 위치하며 침식 또한 사리 만조시 큰 파랑이 내습하였을 때 발생하게 된다. 본 연구에서는 장항 송림 해안에 대한 카메라 모니터링 관측 영상과 인근 해역에서의 조석 및 파랑 관측 자료의 분석을 통하여 2012년 태풍 발생 시기에 대한 사구 침식 상황을 살펴보았다. 또한 사구 침식을 판단하고 해안지형 변화를 연구하는데 있어서 카메라 모니터링 영상의 유용성에 대하여 알아보았다.


    Coastal dune, as one part of beach system, contributes for beach recovery as well as preventing beach erosion by exchanging sands between beach and dune. Due to high tidal range, the boundary of sand dunes on the west coast of Korean Peninsula is outside the high water line during spring tide and erosion also occurs in high waves during spring high tide. This paper investigates the erosion status of the dunes located in the JangHang beach by analyzing images from camera monitoring system, and tide and wave data observed adjacent to the study site during the passage of 4 typhoons in 2012. It also studies the benefits of camera monitoring images in investigating the dune erosion and analyzing coastal topographic changes.

  • KEYWORD

    카메라 모니터링 , 해안사구 , 태풍 , 조위 , 파랑

  • I. 서 론

    근래의 해안 침식은 동해안뿐만 아니라 서해안에서도 광범위하게 발생하고 있으며 특히 사구의 침식은 매우 심각한 실정이다. 일정한 경사를 가지고 있는 백사장에 비하여 거의 수직의 경사를 갖는 사구의 경우 파랑과 같은 외력에 매우 취약하여 급격하게 침식 및 붕괴가 발생할 수 있으며 이 때 해안으로 이동되는 과도한 퇴적물과 사구위의 식생들은 인근의 양식장은 물론 생태계를 폐사시킬 수 있다.

    사구의 경우 그동안 해안 침식과는 별개의 시스템으로 인식하고 모래 채취는 물론 도로 및 건물 등의 건설이 빈번하게 이루어 졌다. 특히 사구 후면에 위치하는 마을을 바다로 부터의 바람이나 그로 인한 모래이동으로부터 보호하기 위하여 사구에 인공 식재 또한 광범위하게 이루어졌다. 그러나 연구에 의하면 해안의 퇴적물 이동에 의한 침식 및 퇴적에 있어서 해안의 백사장과 사구는 하나의 시스템으로 바람에 의하여 백사장으로부터 사구로 이동되어 쌓인 비사는 다시 백사장 침식시 모래를 공급하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Nordstrom et al., 1990). 따라서 도로나 건물에 의한 사구의 황폐화나 인공 식재로 인한 방풍림의 형성은 사구 본래의 역할을 저해함으로서 해안 침식시 그 복구 능력을 상실시키고 해안의 침식 속도를 가속시키게 된다(Uda et al., 2003; Choi et al., 2013). 이미 외국에서는 사구에 대한 개발은 물론 접근을 차단함으로서 철저히 보호를 하고 있는 형편이다.

    서해안 사구의 경우 백사장의 침식 방지에 있어서의 그 중요성을 간과하게 된 이유 중의 하나는 서해안 사구의 대부분이 조간대 백사장이 발달한 해안에 위치하기 때문이다. 사구의 바다쪽 경계에서 침식이 이루어지기 위해서는 해수가 사구 경계까지 이동하여야 하며 이러한 기간은 주로 대조기 만조 시기에 제한된다. 또한 이 시기에 침식을 발생시킬 정도의 파랑이 발달하여야 한다. 그러나 일 년 중 이러한 시기가 많지 않고 항상 식생이 존재하는 경우가 많아 사구는 해안 침식과는 별개로 항상 유지되고 있다는 생각을 하기 쉽다.

    태풍 발생 시기 동안 사구의 침식이 많이 발생하리라고 예상하지만 이때도 마찬가지로 조석 주기에 있어서 어느 시기에 태풍으로 인한 파랑이 해안에 도달하느냐가 매우 중요하다. 대조기 만조시기가 아닌 시기에 태풍이 통과할 경우 큰 파랑에도 불구하고 이로 인한 사구의 침식은 크지 않으리라고 사료된다.

    해안 및 사구의 침식을 방지하고 대책을 마련하기 위해서는 대체 공법 개발도 중요하지만 해안의 침식 및 특성을 파악하는 것이 무엇보다도 중요하다. 최광희 등(2014)은 해안 지역에서의 자연 재해에 대한 대비책으로 사구의 형상 기작에 대한 이해를 통한 해안 사구관리방안을 연구한 바 있다. 해안 및 사구의 특성 연구를 통해서 자연 상태에서의 계절별 해안선 변화 특성을 파악하고 이를 토대로 해안 개발 및 보호 공법이 이루어져야 개발로 인한 악영향을 최소활 할 수 있을 뿐만 아니라 개발의 효율성을 극대화 할 수 있다. 해안의 특성을 파악하기 위해서는 주기적으로 현장 관측을 통하여 여러 기선에 대한 단면 수심 변화와 함께 해안선 및 사구 경계의 변화를 모니터링 하여야 한다. 특히 태풍이나 폭풍 해일과 같이 큰 외력이 예상되는 경우에는 그 시기를 전후하여 관측이 이루어져야 그 변화를 파악할 수 있다. 그러나 이에 소요되는 인력 및 시간 그리고 경비를 감안하여 볼 때 쉽지 않은 과제이며 이를 여러 해 동안 지속시키는 일은 더욱 용이하지 않다. 이에 대한 대체 방안으로 카메라 모니터링 기법이 전세계적으로 많이 활용되고 있다(Holman and Stanley, 2007). 비록 현장 관측에 비하여 정확도는 떨어지고 초기 비용이 많이 소요되지만 자동 관측이 이루어지고 원격으로 조정이 가능함에 따라 장기간 해안 모니터링에 효율적이다.

    본 연구에서는 충청남도 서천에 위치한 장항 송림백사장을 대상으로 장기 변화 특성을 분석하고 태풍시 해안 사구의 침식 정도를 파악하는데 있어서의 카메라 영상 자료의 유용성에 대하여 살펴보고자 한다.

    II. 본 론

    해안에서의 카메라 모니터링에 있어서 자동 관측과 관측 영상의 저장 및 전송은 매우 중요하다. 이를 통해서 해안에 대한 장기 무인 관측이 가능하다. 이미 미국에서는 디지털 카메라가 보급되기 전인 1990년도 이전부터 아날로그 영상 등을 활용하여 해안의 여러 현상에 대한 영상 관측을 시도 하였으며 최근에는 디지털 카메라 기술과 인터넷의 발달과 함께 보다 많은 연구가 이루어지고 있다(Lippmann and Holman, 1990, Holand et al., 1997). 특히 미국과 유럽이 함께 수행중인 ARGUS 연구 사업은 전세계 중요 해안에 카메라를 설치하고 인터넷 망을 통하여 통합적으로 공동 연구를 수행하고 있다(Aagaard et al., 2005). 해안선에 비하여 고저 기복이 큰 해안 사구의 경우 현재 운용중인 카메라 시스템으로 정량적인 지형 정보를 추출하기에는 어려움이 있다. Delgao-Fernadez et al.(2009)는 해안 영상의 밝기 등을 이용하여 수분 함량의 정도와 비사에 있어서의 취송 거리 등을 연구하였다.

    우리나라에서도 1997년에 부산 해운대 백사장에 처음으로 백사장 감시를 위한 카메라가 설치된 이후(김태림 등, 1998) 국가가 수행중인 연안 침식저감 사업을 통하여 전국의 중요 해안에 100대 이상의 카메라를 설치하여 운용 중에 있다(국토해양부, 2012). 우리나라에서 이와 같이 해안 카메라 모니터링이 확대될 수 있었던 것은 우리나라 해안의 침식으로 인한 심각성과 함께 인터넷망의 선진화에 힘입은 바 크다. 해안 모니터링 이외에도 조간대에서의 조위에 따른 수륙경계선의 이동을 활용한 조간대 지형 영상 관측도 이루어지고 있으며(김태림, 2006) 해안 인근에 위치한 사주의 변화에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다(윤한삼 등, 2008).

       1. 연구지역

    충남 서천군 장항읍에 위치한 송림 백사장은 길이가 약 1,350m로 백사장이 좁게 형성되어 있으며 전면의 대부분이 갯벌로 이루어져 있고 배후에는 사구송림이 위치하고 있다(그림 1). 사구 경계의 일부분만이 모래로 이루어진 관계로 해수욕장 보다는 모래찜질이나 사구 송림에서의 삼림욕 등으로 더 알려져 있다. 또한 해빈경사가 매우 완만하여 조간대가 넓게 형성되어 있고 해안 전면의 모래가 미세한 관계로 차량의 출입이 자유로와 많은 관광객들이 직접 차를 몰고 해안에 접근하는 지역이다. 최근에는 사구 송림의 내부에 국립 해양생물자원관 등을 건설하는 등 개발이 활발히 이루어지고 있다. 그러나 최근에 만조 시 사구지역까지 해수가 유입되어 송림 붕괴 및 사구포락이 심각하게 나타나고 있으며(그림 2) 이를 장기적으로 관측하기 위하여 2009년부터 주기적으로 단면 관측 등이 수행되었고 2011년부터는 송림 해수욕장의 해안선(해빈폭 및 면적) 변화의 장기변동특성과 단기변동(태풍 및 고파랑시) 특성을 파악하기 위하여 송림 백사장 남쪽 끝에 연안침식 비디오 모니터링 시스템을 설치하여 운영 중이다(국토해양부, 2011). (그림 1)의 (b)영상의 ▲표시 부분은 카메라가 설치된 위치를 표시하고 있다.

    서해안과 같이 조석으로 인한 수륙 경계선이 주기적으로 이동하고 조간대가 발달한 해안에서는 항공 영상을 통하여 그 해안선 변화를 수행하기가 용이하지 않다. 또한 사구 경계선에 대한 변화도 수목 상태의 구분에 의하여 이루어지는데 사구 경계의 경사도가 급격하고 또한 계절별 사구 식생의 분포나 색깔이 다양하여 항공사진만으로 일관성 있게 그 경계선을 구분하기는 어렵다. 따라서 본 연구에서는 송림 백사장 및 사구에 대한 대략적인 환경 변화만을 살펴보았다.

    (그림 3)에서 1947년 항공 영상을 보면 서해안의 대부분의 사구와 마찬가지로 개발이 이루어지 전에는 모래가 드러나고 작은 식생들만이 분포하는 천연 사구상태임을 알 수 있다. 그러나 1984년 항공 영상에서는 이미 사구의 일부분에 수목이 존재하는 것으로 보아 이전부터 인공 식재가 이루어 진 것으로 보인다.

    우리나라의 경우 1949년부터 산림청을 중심으로 비사방지 목적으로 해안 방재림을 정책적으로 추진하여 왔다(윤호중 등, 2014). 이러한 해안 방재림은 해안에서 발생하는 비사뿐만 아니라 해일이나 풍랑 등의 피해로부터 사구 후면에 위치한 마을을 보호하기 위해 조성되었으며 특히 2011년 일본 도호쿠 해안에서 해일 발생시 방재림의 순기능과 최근 관광 자원으로의 역할로 인하여 더욱 방재림 조성 사업이 확대될 가능성도 있다. 그러나 서론에서 언급한 바와 같이 해안 침식에 있어서의 방재림의 역기능에 대한 고려도 필요하다(안희도 등, 2006; 최광희 등, 2012).

    조간대가 발달한 해안의 경우 조위에 따라 수륙 경계선을 통하여 조간대 지형을 파악할 수 있다. 장항 송림 백사장의 경우에도 2003년의 영상에서 사주 형태의 지형이 바다쪽에서 발달하고 있음을 알 수 있으며 2008년, 2009년 그리고 2010년도에는 상당한 변화가 나타나고 있음을 볼 수 있다. 이러한 변화는 인근 해역의 새만금 개발과 같이 인공적인 개발로 인한 조류 등의 외부 환경 요인의 변화에도 큰 원인이 있을 것으로 보이며 이러한 요인은 백사장 및 사구의 침식에도 직간접적으로 관여할 것이다.

    2010년부터는 사구 후면의 농지에서 국립해양생물자원관등의 건설로 인하여 개발이 활발히 이루어지고 있으며 이와 연계하여 해안에서의 관광 자원 개발도 이루어지고 있다. 2012년 8월에 발생한 태풍 볼라벤 시기에는 사구 침식을 우려하여 일부 사구 경계 구간에 대하여 목책을 조성하였다. (그림 4)는 방책을 조성하기 전의 사구 경계와 목책을 조성한 후의 사구 경계를 보여 주고 있다.

       2. 카메라 모니터링 시스템 및 정기 기선 관측

    2011년부터 국토해양부의 연안침식모니터링 사업의 일환으로 송림 해수욕장 전역을 관측하기 위하여 해수욕장 남측에 모니터링 타워를 설치하고 비디오 모니터링 시스템을 구축하여 해빈 변화 모니터링을 수행하였다(국토해양부, 2011). 주변에 카메라를 설치할만한 높은 고도의 건물이 없는 관계로 별도로 (그림 5)의 (a)에서 보는 바와 같이 강관전주로 모니터링 타워를 설치하였으며 높이 20m의 고도에 디지털 카메라 3대를 설치하였다. 각 카메라의 조망 범위는 (그림 5)의 (b)와 같다. 디지털카메라에서 촬영된 영상은 카메라 제어시스템에서 설정된 스케줄에 따라 지역네트워크 서버에 순차적으로 저장되며 또한 실시간으로 영상수신서버에 전송되어 해안선 변화를 모니터링 할 수 있도록 운영되고 있다. (그림 6)은 송림리 해안에 설치된 시스템 구성도이다. 관측 영상은 평균 영상 형태로 저장되는데 이를 위해서 디지털카메라에서 2분 동안 순간 촬영된 영상의 각 화소값을 중첩 평균하게 된다. 평균 영상의 경우 계속 변화하는 파랑의 영향을 제거함으로서 해안선 경계를 추출하는 것을 용이하게 한다. 그리고 정성적인 관측 영상에서 정량적인 정보를 추출하기 위해서 지상기준점(Ground Control Point: GCP) 관측을 통한 기하보정을 수행한다. (그림 7)은 각 카메라 영상에 대한 기하 보정된 영상을 보여주고 있다. 이 때 기하 보정은 지면이 수평면이라는 가정하에 이루어지는데 사구의 경우 이러한 가정을 적용하기 어려워 현재의 단독 카메라 영상으로 그 변화를 정량적으로 분석하는 것은 어렵다. 향후 보다 자세한 정량 분석을 위해서는 스테레오 영상 등을 활용하는 것을 고려하여 보아야 할 것이다.

    해안 모니터링 사업에서는 카메라 모니터링 이외에도 직접 현장에서 기선 관측을 통한 지형 변화를 분석하고 있다. 평균적으로 1년에 2회 봄과 가을 시기에 정해진 기선에 대하여 RTK(Real Time Kinematic) 관측을 수행하는데 이는 파고가 높은 시기인 겨울철 이후와 태풍 시기 이후의 해안 지형 변화를 관측하고자 하는 것이다. (그림 8)은 송림 백사장의 기선 관측 위치를 보여 주고 있다. (그림 8)에서 빗금친 부분은 (그림 4)의 (b)와 같이 2012년 볼라벤 태풍시기에 사구 침식을 방지하기 위하여 이루어진 목책 부분의 위치를 나타낸 것이다. (그림 9)는 각 기선에 대한 연도별 단면 관측 변화를 보여 주고 있다. 2009년과 2010년도에는 1번, 4번 그리고 6번 기선에서만 관측이 이루어졌지만 2011년도부터는 2번, 3번 그리고 5번 기선이 추가되어 관측이 수행되었다. 전체 기선에 대한 전반적인 경향은 시간에 따라 침식이 진행되는 것을 확인할 수 있으나 기선에 따라 혹은 기선내의 위치에 따라 침식과 퇴적이 반복되어 나타나는 것을 알 수 있다. 일반적으로 해안 지형은 계절적 변동을 나타나게 되며 또한 태풍과 같은 큰 외력에 대해서도 급격한 침식 이후에 자연적으로 복구가 이루어지는 경우도 많다. 따라서 1년에 2회 정도의 관측 빈도로는 그 해안 지형 변화의 특성을 분석 하는데는 무리가 있다. 상당히 장기간 관측이 이루어져야 현재의 기선 관측 자료의 분석이 의미가 있을 것으로 보인다. 특히 자료의 질을 보다 높이기 위해서는 태풍과 같은 특수한 시기에 대해서는 그 시기의 전후에 관측이 이루어져야 해안 지형의 침식 특성을 이해하고 장기 변화를 예측하는데도 도움을 주리라고 생각한다.

    직접적인 현장 관측의 빈도수에 대한 약점과 공간적인 제한의 약점을 보완할 수 있는 방법 중의 하나가 카메라 모니터링이다. 이 시스템은 자동 무인 관측이 가능하기 때문에 야간을 제외한 모든 시기에 대하여 30분 간격으로 관측이 가능하며 특히 태풍 시기 중의 불도우저 등을 이용한 사구 목책 공사나 혹은 양빈 사업과 같이 인공적인 해안 공사에 대한 영상 기록도 동시에 수반하므로 해안 지형 변화를 분석하는데 귀중한 자료를 제공한다. 특히 태풍 시기는 물론 그 전후 시기에 대해서도 관측이 지속적으로 이루어지므로 태풍 등의 영향으로 인한 해안 지형변화를 분석하는데 매우 중요한 역할을 한다.

       3. 태풍시기의 조위 및 파고 분석

    2012년도 여름과 초가을사이에 4개의 태풍이 발생하여 우리나라를 통과하였으며 그중 2개는 서해안을 따라 북상함으로서 서해안의 침식에 큰 영향을 끼쳤으리라고 예상된다(그림 10). 앞서 언급한 바와 같이 사구 침식에 있어서는 단순히 파랑 상태뿐만 아니라 높은 파고가 조석의 어느 시기에서 발생하느냐가 중요하다. 소조기의 만조의 경우 비록 높은 파랑이 발생하더라도 사구에 영향을 미치기에는 충분하지 않다. 본 절에서는 조위와 파고를 함께 분석함으로서 사구 침식이 많이 발생했으리라고 예상되는 시기를 분석하고 이를 카메라 영상을 통해서 확인하고자 한다. 이 때 문제점은 조간대에서의 파랑과 조위를 직접 관측하기가 용이하지가 않다는 것이다. 조간대에 파고계 및 조위계를 설치할 경우 주기적으로 공기 중에 노출됨으로서 망실 및 유실의 위험성이 크다. 현재 장항 송림 백사장에는 이러한 관측기기가 설치되어 있지 않으며 가장 인접 해역의 관측 지점은 (그림 1)에서 ★로 표시한 부분으로 서천(마량)조위검조소이다. 충청남도 서천군 서면 마량리 서천화력발전소 내부에 위치한 서천(마량)조위검조소에서는 극초단파식 파고 관측 장비인 MIROS(SM-094 RANGE FINDER)를 MSL 상 967.2cm, DL 상 1322.4cm 에 설치하여 운영하고 있다.

    (그림 11)은 4개의 태풍 발생 시기에 대하여 서천 조위 검조소에서 관측한 조위와 파고의 시간에 따른 변화를 그린 것이다. 각 그림에서 수직 실선은 각각 태풍의 발생으로부터 소멸까지의 구간을 표시하고 있으며 수직 점선은 만조시기 중 영상 관측 시스템에서 관측한 영상이 존재하는 것을 표시한 것이다. 이 송림 백사장에서 운영 중인 영상 관측 시스템은 오전 7시부터 오후 6시까지 30분 간격으로 영상을 촬영하게 되며 야간에는 촬영이 중지된다.

    2012년 제7호 태풍 카눈의 경우 이미 우리나라 인근 해역에 접근함에 따라 그 세력이 약화되었으며 서해안을 따라 북상하였음에도 불구하고 해안에 큰 피해를 입히지 못하였다. 그림에서 보듯이 소조와 대조 사이의 시기에 발생하였고 파고도 높지 않다. 제14호 태풍 덴빈은 바로 뒤에 발생하는 제15호 태풍 볼라벤과 후지와라 효과가 발생하여 기이한 진로를 밟게 되었으며 우리나라 남해안 중앙 부분에 상륙하였고 나중에 발생한 볼라벤보다 늦게 북상하였다. 볼라벤의 경우 서해안을 따라 북상함으로서 태풍이동 방향의 우측에 위치한 해안에 강한 바람과 함께 많은 피해를 입혔다. 특히 태풍이 통과한 후 서해에서 상당히 높은 파고를 보여주고 있으며(명광민 등, 2012) 서천 해역에서도 3∼4m 의 높은 파고가 관측되고 있다. 다행스럽게도 태풍으로 인한 높은 파고가 발생한 시기가 소조기에 해당되어 사구 침식의 큰 피해를 줄일 수 있었던 것으로 생각된다. 제 16호 태풍 산바의 경우 서해안 대조기 전에 소멸하였고 또한 경남 지역을 통과하여 서해안에 큰 파를 발생시키지는 못하였다. 이상을 종합하여 볼 때 2012년 여름에서 초가을 동안 우리나라를 통과한 태풍 중 서해안에 가장 큰 침식 피해를 주었으리라고 예상되는 태풍은 볼라벤이다. 비록 대조기 시기에 큰 파랑이 내습한 것은 아니었지만 관측된 높은 파고는 서해안에 상당히 큰 외력으로 작용하였을 것이다. 특히 장항 백사장과는 달리 경사가 가파른 백사장에서는 비록 소조기였지만 상당한 침식이 발생하였다.

    앞서 언급한 바와 같이 (그림 11)에서 보여주는 관측 값은 현 연구의 조사 대상인 송림 백사장 앞에서 관측된 자료가 아니고 그보다 북쪽으로 20km 떨어진 해역의 간조 정선 바깥에서 관측된 자료이다. 따라서 조간대에서의 조위와 파랑을 대표 하는데는 어려움이 있다. 조간대 해안에서 수륙 경계선의 위치와 파랑의 세기 등은 현장에서의 관측이나 영상이 보다 실제적이고 정확할 것이다.

       4. 볼라벤 태풍시기 해안 관측 영상 분석

    앞 절에서 2012년 태풍 시기에 대하여 조위와 파랑을 분석해 본 결과 볼라벤 통과시에 가장 큰 피해가 발생하였으리라고 추측된다. 당시 파랑 관측 자료를 보면 태풍이 통과한 후 높은 파랑이 도달하기 시작하여 서해 연안에서는 드물게 4m 정도의 파고가 관측되고 있다. 당시 서해 다른 파고 관측 자료에서도 동일한 시기에 이와 같은 높은 파고가 관측되는 것으로 보아 기기 이상이나 분석 오차로 보이지는 않는다(명광민 등, 2012). 다행히 이 시기에 조석은 소조기 간조 시기에 해당되어 사구에는 직접적인 피해를 입히지는 않았을 것으로 보인다. 이를 당시 관측된 카메라 영상을 통해서 분석하여 보았다. 영상에서 중점적으로 보고자 하는 것은 수륙 경계선의 위치이다. 만약 수륙 경계선이 사구 경계까지 도달하고 높은 파고가 발생한다면 경사가 심한 사구의 경우 침식이 급속하게 발생할 것이다. 영상에 나타난 수륙 경계선의 경우 영상에 관측된 경계로 분석이 가능하다. 또한 영상 관측 시기전의 만조선의 경우에도 부유물체들의 잔재 흔적이나 모래의 수분 상태에 따른 경계를 활용해서도 분석할 수 있다.

    (그림 12)는 볼라벤 태풍 통과 기간인 8월 26일부터 31일까지 관측된 영상 중에서 수륙 경계선이 가장 사구 가까이 도달했을 때만의 영상만을 모은 것이다. 각각의 영상은 10분 평균한 영상이기 때문에 수륙 경계선 인근의 회색 부분은 파의 쇄파로 인하여 나타난 것으로 그 폭이 넓을수록 파랑의 세기가 크다는 것을 짐작할 수 있다. 보다 정량적인 분석을 위해서는 기하 보정된 영상을 활용하여야 하지만 수륙 경계선의 사구접근을 확인하기에는 어려움이 많아서 기하 보정 전의 영상을 활용하였다. 그림에서 보는 바와 같이 파고가 가장 높게 관측된 2012년 8월 28일 자정 무렵에는 야간인 관계로 촬영된 영상이 없지만 그 전 후 영상의 수륙 경계선과 부유 물질 등이 남긴 흔적을 가지고 판단하여 볼 때 수륙 경계선이 사구 경계에 까지는 도달하지 못한 것으로 보인다. 또한 당시 태풍으로 인한 사구침식을 방지하기 위하여 불도우저 등을 이용하여 취약 사구 전면에 목책을 쌓고 사구 경계 전면을 다지고 있는 장면을 확인할 수 있다. 카메라 모니터링 자료를 활용할 경우 이와 같은 해안 공사의 시간 및 공간적인 정보를 정확하게 얻을 수 있다는 부가적인 장점이 있다. 목책을 쌓은 부분의 경우 태풍시 송림 백사장 사구 지역에서 가장 침식이 우려되는 지역으로 생각되며 이러한 인공적인 공사의 개입으로 인하여 태풍으로 인한 자연 침식 정도를 확인하는데는 어려움이 있다. 그러나 목책 부분이 태풍을 전후하여 큰 변화가 없는 것으로 보아 이는 수륙 경계선이 사구 전면에 다다르지 않은 것으로 보이며 만약 만조시 관측 파고와 같이 높은 파랑 에너지가 도달하였다면 호안과 같이 강성 구조물이 아닌 목책과 단순한 토지 피복을 한 이 구역의 경우에도 침식이 상당히 일어났을 것으로 보인다.

    2012년 태풍시기의 송림 백사장 사구의 침식 정도를 알아보기 위해서 목책과 같이 인공적인 영향이 없는 사구 지역에 대한 태풍 전후의 영향을 영상을 통하여 살펴보았다. 관심 지역은 (그림 1)에서 A로 표시한 사구 지점으로 (그림 13)은 지형에 중요한 변화가 있거나 혹은 태풍 전후의 시기에 대하여 그 지점의 영상을 확대한 것이다. 카메라 위치로부터 원거리에 위치해 있고 특히 태풍시기에는 강우 등으로 인하여 렌즈가 오염되는 경우가 많아서 영상이 명확하지는 않지만 2012년 7월 2일과 8일 영상의 차이를 비교해 보면 나무가 사구 전면에 쓰러진 것을 확인 할 수 있다. 또한 사구 경계면에서도 침식으로 인한 변화를 확인할 수 있다. 태풍 카눈을 전후해서는 거의 변화가 없으며 태풍 덴빈과 볼라벤을 전후해서도 사구 표면의 차이는 발생하였지만 이는 강우나 바람 등의 영향으로 나타난 것으로 보이며 추가적인 나무의 파괴나 사구지형 자체의 변화는 크지 않은 것으로 보인다. 산바 태풍의 경우에도 그 전후에 큰 변화를 볼 수 없다. 따라서 이 지점의 경우 2012년 여름에 통과한 태풍 보다는 7월 2일과 8일 사이에 발생한 외력에 의하여 침식이 일어난 것으로 보인다. 당시 조위와 파랑의 시간적인 변화를 보면 (그림 14)와 같이 사리 만조시에 1m 이상의 파고가 있었음을 확인 할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 마량조위검조소에서 관측한 조위와 파랑이 현 연구 지역과 동일하지는 않지만 그 경향은 유사하리라고 판단할 때 사구 침식이 발생하였으리라는 것을 예상할 수 있다. 당시에는 목책이 건설되기 전이므로 목책이 건설된 사구 지역에 대한 동일 시기의 사구 변화를 살펴보았다. (그림 15)는 사리시 1m 이상의 파고가 도달하였던 2012년 7월 6일을 전후하여 관측된 영상중 선명한 영상을 비교한 것으로 각각 7월 1일과 8일의 영상이다. 7월 1일에 비하여 8일의 영상에서 사구의 전면부가 상당히 침식당하였고 또한 이로 인하여 다수의 나무뿌리가 노출된 것을 볼 수 있다. 이 두 영상이 촬영된 시기에 이정도의 침식을 발생시킬 수 있는 외력은 7월 6일 사리시의 1m 이상의 파고임을 알 수 있다.

    III. 결론 및 제언

    본 연구에서는 장항 송림 백사장 후면에 위치한 사구에 대한 영상 관측 자료와 인근 조위 파랑 관측 자료를 활용하여 태풍시 사구의 침식 현상을 분석하였다. 그 결과 비록 강한 태풍이 발생하더라도 사리의 만조시기가 아니라면 사구에 대한 침식이 크지 않음을 관측 영상을 통하여 확인할 수 있었고, 또한 비록 태풍시기가 아니더라도 사리의 만조시기에 1m 정도의 파랑이 도달하는 경우 사구 침식을 발생시킬 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 분석 과정에서 카메라 모니터링 영상 관측 자료를 활용함으로서 다음과 같은 효용성을 얻을 수 있었다.

    이러한 효용성 외에도 본 연구에서는 수행하지는 않았지만 기하 보정이나 감독 분류와 같은 영상 처리를 수행하면 정성적인 정보뿐만 아니라 정량적인 자료도 획득할 수 있다.

    현 연구에서는 수륙 경계선이 전사구의 경계에 도달하는 경우에만 사구 침식이 발생한다고 가정하였으나 조간대 특성상 사구 전면에서 발생한 침식이 순차적으로 육지방향으로 침식의 영향을 끼쳐 사구에 까지 침식을 발생시킬 가능성도 있다. 이것과 관련해서는 사구 지형뿐만 아니라 전면에 분포한 백사장 전체 지형에 대한 보다 집중적인 관측과 분석이 필요하다. 보다 정밀한 해안사구 지형에 대한 관측을 위해서는 비록 고가 장비이지만 지상라이다(Terrestrial LIDAR)를 활용하는 것을 고려해 볼 수 있다(신대섭·서종철, 2011). 또한 침식을 발생시키는 외력에 대한 관측에 있어서도 연구지역에서 직접 조위와 파랑을 관측할 수 있는 기기를 설치하는 것이 바람직할 것이다.

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  • [<그림 1>>] 연구 지역. (b)영상은 (a)영상의 상자부분을 확대한 것임. (a)영상의 ★은 조위파고 관측소 (b)영상의 ▲는 카메라 모니터링 사이트, A는 (그림 13) 영상의 위치를 표시한 것이다(자료:www.daum.net).
    연구 지역. (b)영상은 (a)영상의 상자부분을 확대한 것임. (a)영상의 ★은 조위파고 관측소 (b)영상의 ▲는 카메라 모니터링 사이트, A는 (그림 13) 영상의 위치를 표시한 것이다(자료:www.daum.net).
  • [<그림 2>] (a)2012년 10월 13일 (b)2011년 7월 21일 장항 송림사구 침식 현장 촬영 영상
    (a)2012년 10월 13일 (b)2011년 7월 21일 장항 송림사구 침식 현장 촬영 영상
  • [<그림 3>] 장항 송림 백사장의 과거 항공 영상
    장항 송림 백사장의 과거 항공 영상
  • [<그림 4>] (a)2011년 10월 5일 장항 송림 사구와 (b)2012년 10월 13일 목책 설치 후의 사구 모습
    (a)2011년 10월 5일 장항 송림 사구와 (b)2012년 10월 13일 목책 설치 후의 사구 모습
  • [<그림 5>] (a)카메라 설치 강관전주(좌상의 박스는 카메라 설치 부분을 확대한 것임) (b)카메라 영상 조망 범위(국토해양부, 2011)
    (a)카메라 설치 강관전주(좌상의 박스는 카메라 설치 부분을 확대한 것임) (b)카메라 영상 조망 범위(국토해양부, 2011)
  • [<그림 6>] 카메라 모니터링 시스템 구성도(국토해양부, 2011)
    카메라 모니터링 시스템 구성도(국토해양부, 2011)
  • [<그림 7>] 카메라 모니터링 시스템의 각 카메라 영상과 기하 보정된 영상
    카메라 모니터링 시스템의 각 카메라 영상과 기하 보정된 영상
  • [<그림 8] 장항 송림 백사장 기선 관측 위치 및 목책 설치 위치(빗금친 부분)
    장항 송림 백사장 기선 관측 위치 및 목책 설치 위치(빗금친 부분)
  • [<그림 9>] 장항 송림 백사장 기선 관측 변화
    장항 송림 백사장 기선 관측 변화
  • [<그림 10>] 2012년도 서해안에 영향을 준 태풍 진로
    2012년도 서해안에 영향을 준 태풍 진로
  • [<그림 11>] 태풍 (a)카눈 (b)덴빈과 볼라벤 (c)산바 동안의 조위 및 파고 변화(각 수직 실선은 태풍 기간을 표시하며 수직 점선은 만조시기의 관측 영상 시간)
    태풍 (a)카눈 (b)덴빈과 볼라벤 (c)산바 동안의 조위 및 파고 변화(각 수직 실선은 태풍 기간을 표시하며 수직 점선은 만조시기의 관측 영상 시간)
  • [<그림 12>] 시간별 만조시기의 관측 영상
    시간별 만조시기의 관측 영상
  • [<그림 13>] (그림 1)의 A 지점의 시간별 관측 영상
    (그림 1)의 A 지점의 시간별 관측 영상
  • [<그림 14>] 2012년 7월 1일-15일 조위 및 파고 변화. 붉은 점선은 영상이 관측된 시기를 표시함.
    2012년 7월 1일-15일 조위 및 파고 변화. 붉은 점선은 영상이 관측된 시기를 표시함.
  • [<그림 15>] 사구 목책 건설 전 사구 (a)2012년 7월 1일 13시 0분 (b)2012년 7월 8일 17시 30분 관측 영상
    사구 목책 건설 전 사구 (a)2012년 7월 1일 13시 0분 (b)2012년 7월 8일 17시 30분 관측 영상