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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 우승범
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
초록· 키워드
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본 연구는 세계 최대의 조력발전소가 위치한 경기만 시화 방조제 외측 수역에서 대조기 13시간 동안 7개의 정선에서 단면 유속 및 염분을, 약 35일간 4개의 정점에서 층별 유속과 염분을 관측하였다. 이후 조력발전소 운영으로 인한 시화 방조제 외측 수역에서의 유속 및 염분 분포를 분석하였고, 정점 자료를 이용하여 잔차류 분석과 조류 조화분석을 수행하였다. 추가로 2009년 6월부터 2013년 5월까지의 8개 수심측량자료를 이용하여 시화 방조제 외측 수역의 수심변화를 파악하였다. 관측 자료를 바탕으로 기 구축된 수치 모델을 활용하여 시화 조력발전소 배수시 나타나는 최강 유속을 제시하였으며, 시화호의 수위자료를 활용하여 시화 조력발전소 배수시의 수위-유량 관계를 분석하고 기존의 유량특성식과 비교하였다.
관측 기간 동안의 시화 방조제 외측의 최강 유속은 배수시 정선 관측 자료에서 북서 방향으로 3m/s 이상의 유속이 관측되었다. 잔차류 성분은 Lanczos filter를 이용하여 Low-pass filter 방법으로 Cut-off frequency를 48시간을 기준으로 4대 분조 성분을 제거하여 구하였다. 시화 방조제 외측 수역에서의 잔차류는 시화 조력발전소 수문을 기준으로 서쪽에서 북서향, 동쪽에서 북동향 하며, 시화호에서는 남동향 하는 것으로 나타났다. 조류 조화분석 결과 조화 상수는 모든 정점에서 M2 분조가 가장 크게 나타났으며, 조류 진행 벡터도 결과는 잔차류 방향과 같았다.
시화 방조제 외측 수역의 염분 관측은 7개 정선의 양 끝 점에서 CTD Profiling으로 수행하였다. 한 조석주기 동안 표·저층에서 2psu 미만의 변화를 보이며, 배수 전과 후의 염분차는 약 0.5psu로 나타났다. 시화 방조제 외측 수역의 수심 자료 분석은 크게 4개 구역으로 나누어 수행하였다. 시화 조력발전소의 전면 수역에서는 수심 증가와 감소가 혼재하는 것으로 나타났으며, 기타 구역에서는 준설 작업이 수행된 것으로 생각되는 구역을 제외하면 전체적으로 시화 조력발전소 운영 전에는 수심 감소가, 운영 후에는 증가하는 것으로 나타났다.
강 유속으로 인한 관측의 한계를 보완하기 위하여 기 구축된 수치 모델을 활용하였다. 수치 모델은 본 연구에서 수행한 관측 자료를 이용하여 보정 및 검정을 수행하였다. 수치 모델 시뮬레이션 결과 시화 방조제 외측 수역의 최강 유속은 시화 조력발전소 수문에서 약 300m 거리에서 약 7.71 m/s 의 유속이 나타났다.
시화 조력발전소 배수시 시화호와 외해 사이의 수위차-유량 관계를 분석하기 위하여 시화호의 수위자료와 체적자료를 이용하였다. 1회 배수시 수위자료를 이용한 결과 수위차-유량 관계식은 Q = 8547.9×H0.7792 로 산정되었으며, 상관계수는 0.7313 이었다. 기존 시화호 유량특성식과의 비교하였을 때 내외측의 수위차가 약 0.53m 미만일 경우에는 기존 유량특성식으로 산정한 유량이, 그 이상일 경우에는 본 연구에서 산정된 수위차-유량 관계식으로 산정한 유량이 큰 것으로 분석되었다. 이는 기존의 시화호 조력발전소에서 제시된 유량특성식에 의한 유량이 작게 산정되었음을 의미한다. 추후 수위자료의 분석 기간을 확대하여 수위차-유량 관계를 산정하면 시화 조력발전소에서 발생하는 유량 및 유속에 대하여 더 정확한 결과를 제시할 수 있을 것으로 생각된다.
관측 기간 동안의 시화 방조제 외측의 최강 유속은 배수시 정선 관측 자료에서 북서 방향으로 3m/s 이상의 유속이 관측되었다. 잔차류 성분은 Lanczos filter를 이용하여 Low-pass filter 방법으로 Cut-off frequency를 48시간을 기준으로 4대 분조 성분을 제거하여 구하였다. 시화 방조제 외측 수역에서의 잔차류는 시화 조력발전소 수문을 기준으로 서쪽에서 북서향, 동쪽에서 북동향 하며, 시화호에서는 남동향 하는 것으로 나타났다. 조류 조화분석 결과 조화 상수는 모든 정점에서 M2 분조가 가장 크게 나타났으며, 조류 진행 벡터도 결과는 잔차류 방향과 같았다.
시화 방조제 외측 수역의 염분 관측은 7개 정선의 양 끝 점에서 CTD Profiling으로 수행하였다. 한 조석주기 동안 표·저층에서 2psu 미만의 변화를 보이며, 배수 전과 후의 염분차는 약 0.5psu로 나타났다. 시화 방조제 외측 수역의 수심 자료 분석은 크게 4개 구역으로 나누어 수행하였다. 시화 조력발전소의 전면 수역에서는 수심 증가와 감소가 혼재하는 것으로 나타났으며, 기타 구역에서는 준설 작업이 수행된 것으로 생각되는 구역을 제외하면 전체적으로 시화 조력발전소 운영 전에는 수심 감소가, 운영 후에는 증가하는 것으로 나타났다.
강 유속으로 인한 관측의 한계를 보완하기 위하여 기 구축된 수치 모델을 활용하였다. 수치 모델은 본 연구에서 수행한 관측 자료를 이용하여 보정 및 검정을 수행하였다. 수치 모델 시뮬레이션 결과 시화 방조제 외측 수역의 최강 유속은 시화 조력발전소 수문에서 약 300m 거리에서 약 7.71 m/s 의 유속이 나타났다.
시화 조력발전소 배수시 시화호와 외해 사이의 수위차-유량 관계를 분석하기 위하여 시화호의 수위자료와 체적자료를 이용하였다. 1회 배수시 수위자료를 이용한 결과 수위차-유량 관계식은 Q = 8547.9×H0.7792 로 산정되었으며, 상관계수는 0.7313 이었다. 기존 시화호 유량특성식과의 비교하였을 때 내외측의 수위차가 약 0.53m 미만일 경우에는 기존 유량특성식으로 산정한 유량이, 그 이상일 경우에는 본 연구에서 산정된 수위차-유량 관계식으로 산정한 유량이 큰 것으로 분석되었다. 이는 기존의 시화호 조력발전소에서 제시된 유량특성식에 의한 유량이 작게 산정되었음을 의미한다. 추후 수위자료의 분석 기간을 확대하여 수위차-유량 관계를 산정하면 시화 조력발전소에서 발생하는 유량 및 유속에 대하여 더 정확한 결과를 제시할 수 있을 것으로 생각된다.
목차
- 국문요약 4영문요약 6목차 8List of Tables 10List of Figures 11제 1장 서론 171.1 연구 배경 171.2 연구 목적 181.3 연구 지역 19제 2장 정점 및 단면 유속 관측 방법 212.1 관측 개요 212.2 자료 처리 방법 26제 3장 자료 분석 결과 303.1 시화 방조제 외측 수역의 유속 분포 303.1.1 시화 방조제 외측 수역의 정점 유속 303.1.2 시화 방조제 외측 수역의 단면 유속 분포 343.1.3 시화 방조제 외측 수역의 최강 유속 및 분포 363.2 시화 방조제 외측 수역의 잔차류 413.3 시화 방조제 외측 수역의 조류 조화분석 443.3.1 정점별 4대 분조 조화상수 및 조류타원도 453.3.2 정점별 조류 진행 벡터도 523.4 시화 방조제 외측 수역의 염분 분포 543.5 시화 방조제 외측 수역의 수심 자료 분석 56제 4장 수치 모델 구성 및 결과 644.1 모델 개요 644.1.1 기본방정식 644.2 모델의 격자 및 입력조건 664.3 모델의 보정 및 검정 734.3.1 조석 검정 734.3.2 조류 검정 764.4 시화호 외측 수역의 최강 유속 결과 및 비교 79제 5장 수위-유량 관계 분석 815.1 수위-유량 관계 815.2 수위-유량곡선 산정 방법 835.3 기존 유량특성식과의 비교 915.3.1 시화호 유량특성식 915.3.2 유량특성식 비교 93제 6장 결론 95참고문헌 97Appendix 1. Horizontal distribution of salinity at the outer shihwa tide embankment during spring tide 100
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