Research Article

Journal of the Korean Geographical Society. 30 April 2024. 163-182
https://doi.org/10.22776/kgs.2024.59.2.163

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서론

  • 2. 연구 지역 개관

  • 3. 연구 방법

  • 4. 분석 결과

  •   1) 해빈 고도 변화

  •   2) 해안선 변화

  • 5. 토론

  • 6. 결론

1. 서론

해안(coast)은 육지와 바다가 접하는 띠 모양의 지대로(이광률, 2021), 해안의 육지 쪽 경계는 해수 비말(sea spray)이나 비사(blown sand)의 영향을 받는 지역이고 외해 쪽 경계는 하구역이나 삼각주에서 하천 퇴적물이 도달하는 먼 바다에 이른다(Haslett, 2016). 해안사구와 해빈(beach)을 중심으로 사주, 하구역, 해안습지, 석호 등 다양한 해안 경관을 포함하는 해안 지형은 높은 생태적 가치를 지니며, 여가 및 위락 공간을 제공하고 어업 활동과 관광 산업 등을 통해 지역 경제의 기반이 된다.

주로 모래나 자갈로 이루어진 해빈은 파랑의 계절적 변화, 태풍과 같은 폭풍, 주기적 조석 등과 같은 자연적 요인과 더불어, 방파제, 항만 시설, 해안 도로 등과 같은 인위적 요인이 복합적으로 작용하여 역동적으로 변화한다. 이러한 자연적, 인위적 요인에 의한 해빈의 침식과 퇴적은 인명 및 재산 피해를 야기하는 재해로 발전되기도 한다. 더구나 최근에는 지구 온난화로 해수면이 상승하고 이상 기후 현상이 증가하면서 해안에서 발생하는 재해로 인한 피해가 증가하고 있는 추세이다(기상청, 2023). 전 세계적으로 해안 침식 문제가 심화되고 있는 가운데 우리나라의 많은 대도시 및 주요 산업 시설이 해안에 입지하고 있어, 보다 체계적인 해안 및 해빈 관리 방안이 구축되어야 할 것이다. 이를 위해 해안의 역동성을 파악하여 각 해빈의 특성에 맞는 관리 및 보존 방안을 제시하고, 이를 위한 다양하고 지속적인 연구가 필요하다.

국내에서 해빈이나 해안선 변화와 관련하여, 침식 기준목(김장수・장동호, 2011, 2012; 방현주・이광률, 2011; 유재진 등, 2016a), 항공사진, 위성영상, 지형도, 수치지도(김대식, 2013; 김대식・이광률, 2013; 박일흠・이영권, 2010; 윤공현・송영선, 2017; 장동호 등, 2012; Choi et al., 2016; Yum et al., 2023), 통합 측량기(total station), GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기 등의 측량기기를 이용한 측선(transect)이나 해빈의 측량(강동균・서종철, 2012; 강솔잎 등, 2015; 김대식・이광률, 2015; 김인호・송동섭, 2012; 김찬웅 등, 2015; 류상옥 등, 2004; 박정원 등, 2012; 박정원・장성건, 2014; 이영윤・장태수, 2019; 이형석・김인호, 2009; 채승철・이광률, 2014), 비디오 모니터링(강태순 등, 2017, 2019; 김태림, 2016; 오정은 등, 2019) 등 다양한 방법이 이용되어 왔다. 그러나 이러한 연구 방법은 대체로 낮은 공간 해상도를 보여 해빈 전체의 변화를 파악하기에는 어려움이 있다. 최근에는 LiDAR(Light Detection and Ranging)를 이용해 높은 공간 해상도로 해빈이나 해안선 변화를 파악하는 연구도 이루어졌지만(박한산, 2013; 신대섭・서종철, 2011; 심재설 등, 2010; 윤순옥 등, 2013; 이재원 등, 2009), 비용 등의 문제로 국내에서는 널리 활용되지 못하였다.

보다 최근에는 사진 측량(photogrammetry)을 위한 알고리듬 및 프로그램의 발전으로 과거에 촬영된 항공사진을 이용해 수치표면모델(Digital Surface Model)을 제작하거나(김백운 등, 2013), 무인항공시스템(Unmanned Aerial System)을 기반으로 DSM이나 정사사진(orthomosaic image)을 제작하여 비교적 낮은 비용으로 고해상도 자료를 획득해 해빈이나 해안선 변화를 살펴보고 있다(배성지 등, 2016; 유재진 등, 2016b; 윤공현・송영선, 2019; 이강산 등, 2015; 이영윤・장태수, 2020; 최광희 등, 2016). 그러나 UAS를 이용한 대부분의 연구가 단 몇 회의 촬영을 통해 해빈이나 해안선 변화를 살펴보고 있어, 해빈이나 해안선의 역동적인 변화를 파악하기에는 한계가 있다.

해빈이나 해안선 변화는 퇴적물을 운반하는 파랑, 바람의 특성, 퇴적물 공급의 변화, 해저 사주(nearshore bar) 및 해안사구와의 퇴적물 교환 등 다양한 요인 사이의 상호 작용의 결과이다(Jackson and Nordstrom, 2020; Sherman and Ellis, 2022). 그러나 기존 해빈이나 해안선 변화 관련 연구는 이들의 변화에 영향을 미치는 요인에 대한 정밀한 정보를 얻는 것이 쉽지 않아 지형 변화 과정에 대한 해석이 제한적이었다. 특히 파랑 자료는 해빈의 단기적 변화에 영향을 미치는 매우 중요한 요소이지만, 관측소가 충분하게 구축되어 있지 않아 해빈 변화와 파랑 사이에 유의미한 관련성이 없는 것으로 나타나기도 하였다(오정은 등, 2019). 동일한 해빈 내에서도 주변 지형이나 해저 환경, 인공 구조물 등에 따라 다양한 파랑 환경이 조성되므로, 파랑 자료가 정밀하지 못할 경우 해빈이나 해안선 변화를 정확하게 해석하기 어렵다. 특히, 우리나라 동해안에 발달한 해빈의 단기적, 계절적 변화 원인으로 연안류(longshore current)를 꼽고 있지만(방현주・이광률, 2011; 채승철・이광률, 2014), 이안류(rip current)에 의한 해빈 내 퇴적물 이동 및 해빈 변화에 대해서는 밝혀진 바가 거의 없다.

따라서 본 연구에서는 삼척시 원평 해빈에서 나타나는 지형 변화 양상을 주기적으로 파악하고, 이를 국지적 파랑 환경 및 이안류에 의한 퇴적물 이동과 관련지어 검토해 보았다. 이를 위해 2017년 9월부터 2019년 4월까지 1~2달 간격으로 UAS를 이용해 항공사진 촬영을 실시하고, 이를 바탕으로 고해상도 DSM과 정사사진을 제작하여 연구 지역의 고도, 해안선과 같은 지형 변화를 분석해 보았다.

2. 연구 지역 개관

연구 지역인 원평 해빈은 강원특별자치도 삼척시 근덕면 궁촌리, 매원리, 초곡리에 걸쳐 북서-남동 방향으로 발달한 길이 약 2.7km, 폭 30~100m의 사빈(sand beach)이다(Fig. 1A). 북서쪽에서 남동쪽으로 궁촌 해빈, 원평 해빈, 초곡 해빈, 문암 해빈으로 세분되며, 특히 원평 해빈과 초곡 해빈 사이에는 시스택이나 파식대 형태로 기반암이 노출되어 있다. 연구 지역 북서쪽에서는 추천이 유입하고 있어, 연구 지역 북서쪽은 하구 사주의 모습을 나타내며, 추천 유량 및 퇴적물 공급의 영향을 직접적으로 받는다. 더구나 연구 지역 일대는 상대적으로 풍화와 침식에 약한 시대 미상의 우백질 화강암으로 이루어져 있고, 추천의 상류 지역에는 선캠브리아기의 미그마타이트질 편마암과 화강 편마암이 위치해 있다(이종혁 등, 1993). 따라서 추천에 의해 지속적으로 퇴적물이 연구 지역에 공급될 것으로 생각된다. 또한 추천을 따라 비교적 규모가 큰 범람원이 연속적으로 발달해 있어, 추천의 하구에 해당하는 연구 지역 북서쪽은 육지 쪽으로 열려 있는데 반해, 연구 지역 중앙부와 남동쪽의 배후는 추천의 분수계에 해당하는 산지로 막혀 있다. 한편 추천 이외에 4개의 소하천이 연구 지역으로 유입하지만, 이러한 소하천은 평상시에는 물이 흐르지 않고 강우 시에만 물이 흐르면서 연구 지역에 영향을 미친다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/geo/2024-059-02/N013590204/images/geoa_59_02_04_F1.jpg
Fig. 1.

Overview of the study area (A) and examples of raw DSM (B), orthomosaic image (C), and masked DSM (D) on Nov 05 2017. Bathymetry (in meter) in A is redrawn from Oceanic Data in Grid Framework

연구 지역 전면의 해저에는 250~300m 규모의 초승달 사주(crescentic sandbar)가 연속적으로 발달해 있으며, 시기에 따라 이중 구조로 나타나기도 한다. 이 초승달 사주는 해안을 따라 횡적으로 이동하는 특성은 거의 보이지 않지만, 육지 쪽에 가까워지거나 외해 쪽으로 멀어지는 종적 이동은 비교적 쉽게 확인된다. 또한 해빈에는 초승달 사주의 분포와 상응하여 첨상(cuspate)이나 파형(undulation)의 해안선과 메가 커스프(mega-cusp)가 발달해 있다. 이와 같은 지형 특성은 이안류 발달이 탁월한 중간형 해빈 상태(intermediate beach state)에서 주로 나타난다(Masselink and Short, 1993; Short, 2006). 따라서 연구 지역은 조차가 작고 대규모 하천에 의한 지형 발달 또한 뚜렷하지 않기 때문에 파랑 우세(wave-dominated)의 중간형 해빈 상태로 볼 수 있다.

연구 지역의 북서쪽에는 궁촌항이 그리고 남동쪽에는 초곡항이 위치해 있으며, 궁촌항 남쪽으로 2013~2015년에 총 3개의 잠제(submerged breakwater)가 설치되었다. 또한 2016년에는 연구 지역의 북서쪽에서 그리고 2017년에는 추천 하구 일대에서 모래를 준설해 연구 지역의 중앙부로 이동시키는 양빈이 이루어졌으며, 2016년 경 모래 이동을 방지하기 위해 그물 방사제가 설치되었으나 현재는 철거된 상태이다. 잠제 남동쪽으로 2020년부터 총 3개의 방파제가 건설되었으며, 2019~2021년에는 연구 지역의 북서쪽 및 중앙부에 3개의 돌제(groin)가 연속적으로 설치되었다. 연구 지역 중앙부 및 북서쪽을 중심으로 길이 약 1.4 km, 폭 15~70m의 곰솔로 이루어진 방풍림이 조성되어 있으며, 방풍림 사이에는 관광용 레일바이크 철로가 설치되어 있다.

연구 지역 일대의 해안선은 1980년부터 2012년까지 약 15.2m 후퇴한 것으로 보고되었고(김대식・이광률, 2013), 2012년 3월부터 2014년 2월까지는 계절에 따라 전진과 후퇴를 반복하지만 해안선이 전체적으로 약 3.6m 후퇴하였다(김대식・이광률, 2015). 또한 2007년부터 이루어진 연안 침식 실태 조사에서 연구 지역 중앙부는 대체로 심각인 D등급을 유지하고 있으며, 북서쪽은 보통인 B등급과 우려인 C등급을 그리고 남동쪽은 B~D등급을 반복하고 있다(Table 1).

Table 1.

Coastal erosion grade of the study area during 2007~2022 (from Coastal Portal)

beach 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
Gungchon B B B C B
Wonpyeong D D D D D D D D C D D D B
Chogok/Munam D D D D B C D C B B C B C

3. 연구 방법

본 연구에서는 원평 해빈의 지형 변화를 살펴보기 위해, 2017년 9월 29일부터 2019년 4월 11일까지 1~2달 간격으로 총 16회에 걸쳐 DJI의 Phantom 4 Advanced를 이용해 항공사진 촬영을 실시하였다(Table 2). 종중복도와 횡중복도는 각각 90%, 80%로 그리고 비행고도는 주변 지형지물의 높이를 고려하여 지면으로부터 50m로 설정하여 항공사진을 촬영하였다. 촬영된 항공사진을 기초로 Agisoft의 Metashape Professional을 이용해 DSM 및 정사사진을 제작하였다. 또한 GNSS 수신기인 Sokkia의 GRX1 또는 CHC의 X91을 이용해 DSM 및 정사사진 제작에 필요한 지상 기준점(Ground Control Point)과 오차 검증을 위한 확인점(Check Point)의 위경도 좌표 및 고도를 측량하였다(Fig. 1A). 22~27개의 GCP 및 21~27개의 CP는 명확하게 식별이 가능한 도로 표시선, 맨홀 뚜껑의 중앙부 등과 같은 자연점(natural point)을 이용하였지만, 해빈 위에는 고정된 지형지물이 없기 때문에 대공 표지(aerial target)를 설치해 GCP나 CP로 이용하였다. 다만 식생, 차량, 그림자 등으로 GCP가 정확하게 인지되지 않을 경우, CP 중 일부를 GCP로 활용하기도 하였다.

Table 2.

Summary of flight date, DSM and orthomosaic image errors in each campaign

unit: cm campaign
1
campaign
2
campaign
3
campaign
4
campaign
5
campaign
6
campaign
7
campaign
8
campaign
9
campaign
10
campaign
11
campaign
12
campaign
13
campaign
14
campaign
15
campaign
16
Sep 29
2017
Nov 05
2017
Dec 03
2017
Jan 07
2018
Mar 10
2018
Apr 08
2018
May 04
2018
Jul 07
2018
Aug 08
2018
Oct 12
2018
Nov 09
2018
Dec 01
2018
Jan 07
2019
Feb 10
2019
Mar 09
2019
Apr 11
2019
GCP num-
ber
27 22 22 22 24 24 27 24 24 24 24 24 24 24 24 24
X min. 0.062 0.011 0.000 0.001 0.007 0.012 0.011 0.006 0.021 0.004 0.011 0.011 0.051 0.014 0.014 0.006
max. 3.107 0.449 2.647 0.214 0.246 1.245 1.446 1.932 1.806 1.285 1.910 1.312 1.275 2.922 1.192 1.803
ave. 1.027 0.275 0.175 0.036 0.086 0.342 0.452 0.707 0.515 0.426 0.684 0.446 0.356 0.487 0.414 0.492
s.d. 0.839 0.116 0.575 0.051 0.076 0.285 0.383 0.597 0.423 0.292 0.540 0.445 0.304 0.691 0.308 0.432
Y min. 0.001 0.001 0.000 0.001 0.000 0.013 0.052 0.005 0.015 0.101 0.026 0.021 0.017 0.007 0.016 0.007
max. 3.404 0.548 6.126 0.200 0.330 0.885 1.580 2.113 2.695 2.084 1.335 1.525 0.902 1.093 1.513 1.189
ave. 1.004 0.248 0.323 0.045 0.064 0.422 0.513 0.609 0.705 0.754 0.565 0.388 0.428 0.383 0.463 0.371
s.d. 0.808 0.149 1.170 0.047 0.078 0.252 0.387 0.477 0.662 0.559 0.364 0.335 0.259 0.324 0.406 0.325
Z min. 0.009 0.041 0.000 0.000 0.009 0.014 0.012 0.008 0.014 0.018 0.007 0.024 0.013 0.009 0.041 0.017
max. 1.651 1.324 4.805 0.325 0.481 1.085 1.877 2.337 1.190 5.991 1.820 1.544 0.954 0.783 0.649 1.230
ave. 0.550 0.682 0.327 0.048 0.097 0.401 0.377 0.620 0.398 1.106 0.365 0.511 0.290 0.181 0.321 0.278
s.d. 0.413 0.402 1.070 0.066 0.101 0.344 0.463 0.714 0.286 1.647 0.413 0.407 0.299 0.171 0.155 0.269
CP num-
ber
- 24 27 27 27 26 21 25 25 25 25 25 25 25 25 25
X min. - 0.114 0.337 0.178 0.474 0.301 0.060 0.189 0.084 0.333 0.173 0.091 0.020 0.190 0.447 0.137
max. - 9.733 9.151 8.770 7.290 8.951 8.250 10.081 9.202 3.798 15.677 10.122 11.964 10.368 9.506 12.902
ave. - 2.703 2.437 1.861 2.456 2.413 1.834 2.435 2.704 2.042 4.883 2.875 3.296 2.288 2.634 3.160
s.d. - 2.445 1.989 1.726 1.637 1.945 1.507 2.315 2.258 1.002 3.707 2.401 2.943 2.386 2.255 3.679
Y min. - 0.075 0.078 0.030 0.018 0.010 0.463 0.440 0.149 0.000 0.076 0.139 0.385 0.006 0.060 0.029
max. - 10.178 5.805 6.988 6.851 5.841 5.625 5.419 7.800 3.304 8.247 7.800 4.566 6.961 5.100 9.272
ave. - 3.034 2.023 1.864 1.801 3.374 2.007 2.073 2.438 1.508 2.317 2.412 2.120 2.014 1.899 2.591
s.d. - 2.556 1.640 1.715 1.842 2.013 1.552 1.298 2.035 0.935 2.581 2.020 1.324 1.786 1.409 2.250
Z min. - 0.045 0.430 0.036 0.049 0.355 0.018 0.209 0.001 0.311 0.125 0.015 0.634 0.083 0.245 0.468
max. - 8.407 9.352 8.571 8.997 9.145 8.243 11.775 12.025 19.272 16.187 14.212 7.971 8.935 16.797 20.395
ave. - 3.270 3.524 3.879 3.787 3.489 3.190 3.422 3.798 5.723 4.126 3.844 3.310 5.161 5.513 6.801
s.d. - 2.720 2.497 2.392 2.785 2.498 2.568 3.435 3.452 5.349 4.550 3.654 2.330 2.645 4.045 5.525

제작된 DSM(Fig. 1B)과 정사사진(Fig. 1C)은 2cm 이하의 공간 해상도를 갖지만, DSM과 정사사진의 GCP 평균 오차는 0.036~1.106cm 그리고 CP 평균 오차는 1.508~6.801cm로, 평균적으로 10cm 이하의 오차를 보였다(Table 2). 따라서 DSM의 경우, 이러한 오차의 영향을 배제하기 위해 1m로 공간 해상도를 조절하였다.

본 연구에서는 ‘해양조사와 해양정보 활용에 관한 법률’ 제8조에 따라 일정 기간 조석을 관측하여 산출한 결과 가장 높은 해수면인 약최고고조면(approximate highest high water)을 해안선으로 간주하였다. 연구 지역과 가장 가까운 묵호 조위 관측소에서 2017년 관측된 조위 자료를 이용해 약최고고조면를 계산한 결과 약 35.684cm가 산출되었으며, 따라서 해발고도 0.36m를 해안선으로 결정하였다. 한편 해빈의 육지 쪽 경계는 해빈과 방풍림의 경계 또는 해빈과 인공 구조물의 경계를 연결하여 설정하였다. 따라서 각 시기 해빈의 공간적 범위는 해당 시기의 해안선과 고정된 육지 쪽 경계에 둘러싸인 부분으로, DSM에서 해빈에 해당하는 지역만 추출하여 지형 변화를 살펴보았다(Fig. 1D). 또한 퇴적물 이동에 의한 해빈의 지형 변화만을 살펴보기 위해 시스택이나 파식대 형태로 노출되어 있는 기반암 지역은 모두 제외하였다.

해빈의 고도 변화는 시기별로 제작된 DSM의 차연산(기준 시기 - 이전 시기)을 통해 살펴보았으며, 해안선의 전진과 후퇴에 따른 면적을 산출하여 해안선 변화를 파악하였다. 또한 1차 촬영인 2017년 9월 29일자 DSM에서 산출된 해안선을 기초로 USGS(United States Geological Survey)의 DSAS(Digital Shoreline Analysis System)를 이용해 25m 간격으로 110개의 측선을 설정한 뒤, 연구 지역을 북서-남동 방향으로 총 110개 구역(district, D001~D110)으로 나누어 구역별 고도 및 해안선 변화를 살펴보았다. 다만 2018년 5월 4일에 이루어진 7차 촬영의 경우, 해빈 북서쪽 일부 지역(D007~D012)이 촬영되지 않아 해당 시기의 D001~D015는 분석에서 제외하였다(Fig. 2F, 2G 참조).

4. 분석 결과

2017년 9월부터 2019년 4월까지 약 19개월 동안 총 16회 UAS를 이용한 사진 측량 결과, 원평 해빈은 –6,840~4,808m2의 면적 변화를 보였다(Table 3). 2018년 4월과 5월 사이에 원평 해빈의 면적이 가장 크게 감소하였으며, 2019년 3월과 4월 사이에도 상당히 큰 면적 감소가 있었다. 추천 하구 일대에서 준설이 이루어졌던 2017년 11월과 12월 사이에 가장 크게 해빈 면적이 증가하였고, 2018년 12월~2019년 1월에도 원평 해빈의 면적이 상당히 증가하였다. 한편 태풍 쁘라삐룬(Prapiroon, 6월 29일~7월 4일)이 우리나라에 영향을 미쳤던 2018년 5월과 7월 사이에 원평 해빈의 면적은 증가하였지만, 태풍 솔릭(Soulik, 8월 16일~25일)과 콩레이(Kong-rey, 9월 29일~10월 7일)의 영향 하에 있었던 2018년 8월과 10월 사이에 원평 해빈의 면적은 감소하였다. 연구 기간 동안 원평 해빈의 면적은 전체적으로 약 2,574m2 증가한 것으로 나타났다. 시기에 따라 약간의 차이는 있지만, 원평 해빈은 연구 기간 동안 전체적으로 면적의 증가와 감소가 반복되는 경향을 보인다.

Table 3.

Summary of geomorphic change in Wonpyeong Beach

period beach area
(m2)
averaged elevation
(m)
averaged shoreline advance/
retreat area (m2)
Nov 05 - Sep 29 2017 2,442 0.08 11.10
Dec 03 - Nov 05 2017 4,808 0.07 21.86
Jan 07 2018 - Dec 03 2017 -2,844 -0.02 -12.93
Mar 10 - Jan 07 2018 526 0.00 2.39
Apr 08 - Mar 10 2018 740 -0.06 3.36
May 04 - Apr 08 2018 -6,840 0.00 -29.23
Jul 07 - May 04 2018 807 0.03 3.82
Aug 08 - Jul 07 2018 2,751 0.08 12.51
Oct 12 - Aug 08 2018 -902 -0.20 -4.10
Nov 09 - Oct 12 2018 -1,707 -0.02 -7.76
Dec 01 - Nov 09 2018 -474 -0.06 -1.36
Jan 07 2019 - Dec 01 2018 4,500 0.08 18.48
Feb 10 - Jan 07 2019 -1,243 0.00 -4.69
Mar 09 - Feb 10 2019 3,826 0.05 16.46
Apr 11 - Mar 09 2019 -3,818 -0.01 -16.17
Apr 11 2019 - Sep 29 2017 2,574 0.08 10.87

1) 해빈 고도 변화

DSM의 차연산을 통해 원평 해빈의 고도 변화를 확인해 본 결과, 원평 해빈은 평균적으로 -0.20~0.08m의 고도 변화를 보였으며, 연구 기간 동안 평균적으로 약 0.08m 고도가 증가한 것으로 분석되었다(Table 3). 태풍 솔릭과 콩레이가 영향을 미쳤던 2018년 8월과 10월 사이에 평균 고도가 가장 크게 감소하였으며, 약 4,500m2의 해빈 면적이 증가한 2018년 12월~2019년 1월에 평균 고도가 가장 크게 증가하였다. 2017년 9월과 11월 사이 그리고 2018년 7월과 8월 사이도 상당히 큰 평균 고도 증가를 나타낸다. 한편 2018년 1월과 3월 사이, 2018년 4월과 5월 사이 그리고 2019년 1월과 2월 사이에는 평균 고도 변화가 거의 없는 것으로 나타났다.

고도 변화를 시기별, 구역별로 살펴보면, 2017년 9월과 11월 사이에는 추천 하구 일대의 준설 및 일시적인 모래 쌓기로 D001~D003 일대의 고도가 크게 증가한 반면, D004 일대는 추천 하구 유로를 우회시키기 위해 일시적으로 수로를 건설하면서 고도가 크게 감소하였다(Fig. 2A). 이외에, D027 일대, D055 일대에서는 0.5m 정도의 평균 고도 증가가 있었으며, D063 일대는 0.5m 이상의 평균 고도 감소를 나타낸다(Fig. 3A). 2017년 11월과 12월 사이에는 추천 하구 일대의 준설로 D001~D003 일대의 고도는 크게 감소하였지만, 준설한 모래의 양빈으로 D030~D044 일대의 고도는 크게 증가하였다(Fig. 2B). D073~D075 일대에서는 해안선 전진으로 인한 큰 고도 증가를 확인할 수 있다. 한편 D066 일대에서는 0.5m 이상 평균 고도가 감소하였다(Fig. 3B).

2017년 12월~2018년 1월에는 해안선이 후퇴하면서 D004~ D007 일대의 고도가 크게 감소하였다(Fig. 2C). D065 일대, D082 일대에서는 0.5m 이상의 평균 고도 증가를 확인할 수 있고, 준설이 이루어졌던 추천 하구 일대(D003 일대)도 모래가 다시 퇴적되면서 평균 고도가 0.5m 정도 증가하였다(Fig. 3C). 이전 시기에 양빈으로 고도가 증가했던 지역(D029 일대)은 고도 감소를 그리고 양빈 지역 인근에 위치한 D051 일대에서는 고도 증가를 확인할 수 있는데, 이는 결국 양빈된 모래가 유실되어 인근 해안에 다시 퇴적되었음을 의미하는 것으로 생각된다. 2018년 1월과 3월 사이에는 양빈으로 형성된 급경사지가 후퇴하면서 D016~ D019 일대의 고도는 크게 감소하였으며, D047~D050 일대는 해안선 후퇴로 큰 고도 감소를 그리고 D053~D054 일대, D058~D060 일대, D070~D073 일대는 해안선 전진으로 큰 고도 증가를 나타낸다(Fig. 2D). 해안선 후퇴 및 전진으로 인한 고도 감소와 증가는 각각 D095~D097 일대 그리고 D101~D103 일대에서도 확인된다. 연구 지역 중 가장 남동쪽에 위치한 D110 일대는 0.5m 이상의 평균 고도 증가를 보이고, 추천 하구 일대는 0.5m 이하의 평균 고도 증가를 나타내 지속적으로 퇴적 작용이 발생한 것으로 생각된다(Fig. 3D).

2018년 3월과 4월 사이에는 양빈으로 형성된 급경사지의 지속적인 후퇴로 D017~D020 일대의 고도가 크게 감소하였고, 해안선 후퇴의 영향으로 D039~D042 일대도 큰 고도 감소를 나타낸다(Fig. 2E). 이러한 현상은 D069~D070 일대, D073~D074 일대에서도 확인된다. D048 일대, D064 일대는 평균 고도가 0.25m 이상 증가한 반면, D089 일대, D100 일대는 평균 고도가 0.25m 이상 감소하였다(Fig. 3E). 한편 추천 하구 일대는 지속적인 고도 증가를 나타낸다. 2018년 4월과 5월 사이에는 각각 해안선 후퇴 및 전진으로 D066~D067 일대의 고도는 크게 감소하였고, D070~D071 일대의 고도는 크게 증가하였다(Fig. 2F). 이외에도, D034 일대, D047 일대에서 0.25m 이상의 평균 고도 감소를 확인할 수 있으며, D008 일대, D041 일대, D098 일대는 0.25m 이상 평균 고도가 증가하였다(Fig. 3F).

2018년 5월과 7월 동안에는 급경사지의 지속적인 후퇴에 따라 D040~D043 일대에서 그리고 해안선 후퇴에 따라 D075~D076 일대에서 고도가 크게 감소하였으며, D096~D098 일대는 해안선이 전진하면서 고도가 크게 증가하였다(Fig. 2G). D067 일대에서도 0.5m 이상의 평균 고도 증가를 확인할 수 있다(Fig. 3G). 2018년 7월과 8월 사이에는 D053~ D054 일대, D095 일대에서 해안선이 전진하면서 고도가 크게 증가하였다(Fig. 2H). D064 일대에서도 0.5m 정도의 평균 고도 증가를 확인할 수 있다(Fig. 3H). 이 시기 동안 고도가 대부분 증가한 것으로 분석되었다.

이에 반해, 2018년 8월과 10월 사이에는 태풍 솔릭과 콩레이의 영향으로 전체적으로 고도가 감소한 것으로 나타났다. D006~D007 일대, D028~D029 일대, D034~D040 일대, D042~D045 일대, D071~D075 일대의 고도가 크게 감소하였으며, 특히 D034~D040 일대는 연구 지역으로 유입하는 소하천의 영향도 일정 부분 받은 것으로 생각된다(Fig. 2I). D101 일대 역시 0.5m 이상의 평균 고도 감소를 나타낸다(Fig. 3I). 이에 반해, D049~D052 일대는 오히려 해안선이 전진하면서 고도가 크게 증가하였다. D004 일대, D060 일대, D067 일대, D107 일대도 미약하지만 평균 고도가 증가한 것으로 분석되었다. 2018년 10월과 11월 사이에 D050~D052 일대의 고도는 해안선 후퇴로 크게 감소하였다(Fig. 2J). 이와 더불어, D058 일대, D060 일대, D069 일대, D090 일대는 0.25m 이상의 평균 고도 감소를 나타낸다(Fig. 3J). 이에 반해, D039 일대, D048 일대에서는 0.25m 이상 평균 고도가 증가하였고, 추천 하구 일대에서도 0.25m 정도의 평균 고도 증가를 확인할 수 있다.

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Fig. 2.

Beach elevation change between consecutive campaigns (A~O) and during the entire study period (P)

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Fig. 3.

Variation in beach elevation change between consecutive campaigns (A~O) and during the entire study period (P). The rightmost bar (D111) in each graph represents averaged elevation change along the beach (D001~D110)

2018년 11월과 12월 사이에는 해안선 후퇴로 D053~D055 일대, D090 일대의 고도가 크게 감소하였다(Fig. 2K). D066 일대에서도 평균 고도 감소를 확인할 수 있다(Fig. 3K). D074 일대의 평균 고도가 가장 크게 증가하였지만 그리 현저하지 않으며, 이 기간 동안 많은 구역의 고도가 감소해 전체적으로 침식 작용이 우세했던 것으로 판단된다. 2018년 12월~2019년 1월 동안 D055~D057 일대의 고도는 해안선 후퇴로 크게 감소하였다(Fig. 2L). 이에 반해, D102 일대에서는 0.5m 이상의 평균 고도 증가를 확인할 수 있다(Fig. 3L). 이와 더불어, D074 일대도 0.5m 정도의 평균 고도 증가를 보인다.

2019년 1월과 2월 사이에는 해안선 후퇴로 D058~D060 일대의 고도는 크게 감소하였으며(Fig. 2M), D024 일대, D065 일대, D090 일대에서도 0.25m 이상의 평균 고도 감소를 확인할 수 있다(Fig. 3M). 이와는 대조적으로, D033 일대, D045 일대, D056 일대, D100 일대는 0.25m 이상의 평균 고도 증가를 보인다. 2019년 2월과 3월 사이에는 큰 고도 변화를 보이는 구역은 확인되지 않지만, D042 일대, D051 일대, D061 일대에서 평균 고도 감소를 확인할 수 있고, D066 일대에서는 0.25m 정도 평균 고도가 증가하였다(Fig. 2N, 3N). 다만 이 시기 동안 대부분의 구역이 고도 증가를 나타내, 퇴적 작용이 우세했던 것으로 판단된다.

2019년 3월과 4월 사이에는 해안선 후퇴로 D041~D042 일대의 고도가 크게 감소하였다(Fig. 2O). 이와 더불어, D097 일대도 0.25m 이상의 평균 고도 감소를 나타낸다(Fig. 3O). 이에 반해, D090 일대는 0.25m 정도의 평균 고도 증가를 보인다. 이전 시기와 마찬가지로 전체적으로 고도 증가나 감소가 그리 크지 않지만, 이전 시기에 비해 평균 고도 감소를 나타내는 구역이 증가하였다. 원평 해빈은 2017년 9월부터 2019년 4월까지 약 19개월 동안, 추천 하구 일대(D006~D007 일대)와 D016~D021 일대, D039~D041 일대, D091~D092 일대의 전빈(foreshore) 그리고 D072~D075 일대의 후빈(backshore)에서 고도가 크게 감소한 반면, 양빈이 이루어졌던 D030~D035 일대, D040~D044 일대의 후빈 그리고 D050~D054 일대, D071~D076 일대, D078~D079 일대, D081~D083 일대, D099~D108 일대의 전빈에서 큰 고도 증가를 보인다(Fig. 2P). 이외에, D067 일대에서는 0.5m 정도의 평균 고도 감소를 확인할 수 있다(Fig. 3P).

준설, 양빈 및 태풍의 영향을 제외하면, 원평 해빈의 고도 변화는 전체적으로 그리 크지 않다. 다만 침식과 퇴적되는 구역이 고정되어 있지 않고 상당히 유동적으로 변화하는 모습을 보이며, 이러한 침식과 퇴적되는 구역의 출현에 일정한 경향을 확인하기도 어렵다. 더구나 침식과 퇴적되는 구역이 해안선을 따라 반복적으로 나타나는 양상을 보이며, 대부분의 고도 변화가 후빈보다는 전빈에 집중되어 있다. 이는 결국 해안선 변화가 원평 해빈의 지형 변화를 주도하고 있음을 의미하는 것으로 생각된다.

2) 해안선 변화

연구 기간 동안 원평 해빈 각 구역의 평균 해안선 전진 및 후퇴 면적은 -29.23~21.86m2의 범위에 있으며, 전체적으로 각 구역은 약 10.87m2의 해안선이 전진한 것으로 나타났다(Table 3). 2018년 4월과 5월 사이에 해안선이 가장 크게 후퇴하였으며, 2019년 3월과 4월 사이에도 상당한 면적의 해안선이 후퇴하였다. 이에 반해, 추천 하구 일대의 준설에도 불구하고 양빈으로 2017년 11월과 12월 사이에 가장 크게 해안선이 전진하였다. 이와 더불어, 2018년 12월~2019년 1월 동안에도 원평 해빈의 각 구역은 평균적으로 약 18.48m2의 해안선이 전진한 것으로 분석되었다.

해안선 전진 및 후퇴를 시기별, 구역별로 살펴보면, 2017년 9월과 11월 사이에는 추천 하구 일대의 준설과 추천 하구 유로를 우회시키기 위한 일시적인 수로 건설로 D001 일대와 D004 일대의 해안선은 각각 크게 전진 및 후퇴하였지만, 바다와 인접한 곳에서는 각각 해안선 후퇴 및 전진이 확인된다. 이와 더불어, D059~D060 일대의 해안선도 크게 후퇴하였다(Fig. 4A). 해안선 후퇴는 D017~D019 일대, D093~D094 일대에서도 확인되지만, D011~D012 일대, D024~D029 일대, D032~D033 일대, D047~D048 일대, D052 일대, D054~D055 일대, D071~D074 일대, D097~ D098 일대, D102~D103 일대의 해안선은 전진한 것으로 분석되었다(Fig. 5A). 2017년 11월과 12월 사이에는 준설로 추천 하구 일대(D001~D004 일대)의 해안선이 상당히 크게 후퇴하였으며, 준설한 모래의 양빈으로 D041~D044 일대의 해안선은 상당히 크게 그리고 D026~D029 일대의 해안선은 크게 전진하였다(Fig. 4B). 해안선 전진은 D074~ D076 일대에서도 상당히 크게 일어났다(Fig. 5B).

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Fig. 4.

Areal extent of shoreline advance or retreat between consecutive campaigns (A~O) and during the entire study period (P)

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Fig. 5.

Variation in areal extent of shoreline advance or retreat between consecutive campaigns (A~O) and during the entire study period (P). The rightmost bar (D111) in each graph represents averaged areal extent along the beach (D001~D110)

2017년 12월~2018년 1월에는 추천 하구 일대에 모래가 퇴적되면서 D002~D004 일대의 해안선이 크게 전진하였으며, 이전 시기에 양빈으로 해안선이 전진했던 D026~D030 일대의 해안선은 크게 후퇴하였다(Fig. 4C). D040 일대도 이전 시기에는 양빈으로 해안선이 크게 전진하였지만, 이번 시기에는 해안선이 후퇴한 것으로 나타났다(Fig. 5C). D070~D072 일대 역시 이전 시기에는 해안선의 큰 전진을 그리고 이번 시기에는 해안선의 큰 후퇴를 나타낸다. 이와는 반대로, D066~D068 일대는 이전 시기에는 해안선이 후퇴하였지만, 이번 시기에는 해안선이 크게 전진한 것으로 분석되었다. 2018년 1월과 3월 사이에는 추천 하구 일대에 모래가 지속적으로 퇴적되면서 추천 하구 일대의 해안선은 전진하였지만, 바다와 인접한 곳에서는 해안선 후퇴가 확인된다(Fig. 4D). D053~D061 일대, D071~D072 일대, D101 일대의 해안선도 크게 전진하였다(Fig. 5D). 이에 반해, D023~D028 일대, D047~D050 일대, D067~D068 일대, D094~D096 일대의 해안선은 크게 후퇴하였다.

2018년 3월과 4월 사이에 추천 하구 일대는 바다와 인접한 곳에서만 해안선 전진이 확인되며, D047~D050 일대의 큰 해안선 전진이 특징적이다(Fig. 4E). 이외에, D009 일대, D015~D016 일대, D023~D026 일대, D030 일대, D063~D066 일대, D095~D096 일대, D107~D108 일대의 해안선도 전진하였다. 이에 비해, D036~D040 일대, D053~D057 일대, D069~ D072 일대, D089~D090 일대, D100~D104 일대의 해안선은 후퇴한 것으로 나타났다(Fig. 5E). 2018년 4월과 5월 사이에는 많은 구역의 해안선이 후퇴한 것으로 분석되었으며, 이 중 D066 일대가 가장 큰 해안선 후퇴를 나타내고, D016 일대, D047~D048 일대의 해안선도 크게 후퇴하였다(Fig. 4F). 이와는 달리, D028 일대, D040 일대, D070~ D071 일대의 해안선은 전진한 것으로 확인되었다(Fig. 5F).

2018년 5월과 7월 사이에는 이전 시기에 비해 해안선 전진을 나타내는 구역이 증가하였다(Fig. 4G). 이 중 D097 일대가 가장 큰 해안선 전진을 보이지만, D042 일대, D076 일대의 해안선은 크게 후퇴하였다(Fig. 5G). 2018년 7월과 8월 사이에는 많은 구역의 해안선이 전진하였으며, D094 일대가 가장 큰 해안선 전진을 보인다(Fig. 4H). 이외에, D006 일대, D016 일대, D053 일대도 해안선이 크게 전진하였다(Fig. 5H). 한편 가장 큰 해안선 후퇴는 D060 일대에서 확인 가능하다.

2018년 8월부터 10월까지는 태풍 솔릭 및 콩레이의 영향으로 많은 구역의 해안선이 후퇴하였고, 이 중 추천의 하구에 위치한 D006 일대의 해안선 후퇴가 가장 현저하다(Fig. 4I). 그러나 추천 하구 일대에서 바다와 인접한 곳에서는 해안선이 전진한 것으로 나타났다. 이외에, D049~D051 일대의 해안선은 크게 전진하였고, D053~D054 일대의 해안선은 크게 후퇴하였다(Fig. 5I). 2018년 10월과 11월 사이에는 추천의 하구에 위치한 D001 일대에서 큰 해안선 전진을 확인할 수 있지만, D051 일대의 해안선은 크게 후퇴하였다(Fig. 4J). D051 일대와 더불어, D024~D025 일대의 해안선도 크게 후퇴한 것으로 나타났다(Fig. 5J). 해안선 후퇴는 D016~D017 일대, D029 일대, D036 일대, D057~D058 일대, D060~D061 일대, D068~D070 일대, D092 일대에서도 확인된다. 이에 반해, D038~D039 일대, D046~D048 일대, D065~D066 일대, D097 일대의 해안선은 전진한 것으로 나타났다.

2018년 11월과 12월 사이에 추천 하구 일대의 해안선은 지속적으로 전진하였으며, 이와 더불어 D073~D076 일대의 해안선도 크게 전진하였다(Fig. 4K). 이에 반해, D053~ D054 일대, D066~D067 일대의 해안선은 크게 후퇴하였다(Fig. 5K). 2018년 12월~2019년 1월에는 D027~D028 일대, D041~D043 일대, D051~D053 일대, D069~D070 일대, D101~103 일대의 해안선은 크게 전진한 반면, D056~D057 일대의 해안선은 크게 후퇴하였다(Fig. 4L, 5L).

2019년 1월과 2월 사이에는 해안선이 크게 전진한 구역은 없는 것으로 분석되었지만, D024 일대, D040~D042 일대의 해안선은 크게 후퇴해 차이를 나타낸다(Fig. 4M, 5M). D003 일대, D031~D034 일대, D037~D038 일대, D044~D045 일대, D049~D050 일대, D055~D056 일대, D072~D073 일대, D076 일대, D099 일대에서 해안선 전진을 그리고 D016~D018 일대, D052~D053 일대, D058~D060 일대, D063~D065 일대, D069~D070 일대, D096 일대에서는 해안선 후퇴를 확인할 수 있다. 2019년 2월과 3월 동안에는 많은 구역의 해안선이 전진하였으며, 이 중 D047 일대, D053 일대, D066 일대의 해안선 전진이 현저하다(Fig. 4N). 이에 반해, D043 일대의 해안선은 크게 후퇴하였다(Fig. 5N).

2019년 3월과 4월에는 많은 구역의 해안선이 후퇴한 것으로 분석되었고, 특히 D067 일대가 가장 현저한 해안선 후퇴를 나타낸다(Fig. 4O). 이외에, D031 일대의 해안선도 크게 후퇴하였다(Fig. 5O). 2017년 9월부터 2019년 4월까지 약 19개월 동안 원평 해빈의 해안선은 대체로 전진한 것으로 분석되었지만, 추천 하구 일대의 해안선은 상당히 크게 후퇴하였고, D016~D020 일대, D058~D060 일대, D091~D093 일대의 해안선도 크게 후퇴하였다(Fig. 4P). 이에 반해, D053 일대, D073~D075 일대의 해안선은 상당히 큰 전진을 나타내며, 이외에, D035 일대, D081~D082 일대, D100~D105 일대, D109 일대의 해안선도 크게 전진하였다(Fig. 5P).

전술한 고도 변화와 마찬가지로, 준설, 양빈 및 태풍의 영향을 제외하면 원평 해빈의 해안선 전진 및 후퇴 구역 역시 해안선을 따라 상당히 반복적으로 나타나며, 전진과 후퇴 구역이 고정되어 있지 않고 상당히 유동적으로 변화하는 모습을 보인다. 해안선 전진과 후퇴 구역의 출현에서도 일정한 경향을 확인하기 어렵다. 더구나 구역에 따라 약간의 차이는 있지만 전체적으로 이전 시기에 비해, 해안선의 전진과 후퇴가 역전되는 양상을 보인다. 다시 말해, 이전 시기에 해안선이 전진하였던 구역은 이번 시기에 대체로 해안선이 후퇴하거나 전진 면적이 감소하는데 반해, 이전 시기에 해안선이 후퇴했던 구역은 이번 시기에 해안선이 전진하거나 후퇴 면적이 감소하는 모습을 나타낸다. 이는 결국 외해에서 입사하는 파랑에 따라 일률적으로 해빈이 변화하기 보다는 해안선을 따라 나타나는 국지적 파랑 환경으로 짧은 시간 동안 퇴적물의 침식, 운반, 퇴적이 원평 해빈 내에서 상당히 활발하게 일어나고 있음을 의미한다.

5. 토론

원평 해빈의 가장 큰 특징은 해안선을 따라 침식과 퇴적 지역이 반복적으로 나타난다는 점 그리고 시기에 따라 각 지역의 침식과 퇴적 양상이 역전된다는 점이다. 다시 말해, 특정 지역의 해안선이 지속적으로 전진 또는 후퇴하는 것이 아니라 시기에 따라 전진과 후퇴를 반복하고 있다.

우리나라 동해안에서 해안선을 따라 이러한 침식과 퇴적 지역이 반복적으로 나타나는 현상은 이미 보고된바 있다. 김대식(2013), 김대식・이광률(2013)은 양양군 낙산 해빈, 강릉시 순긋 해빈, 동해시 망상 해빈, 삼척시 원평 해빈, 울진군 망양정 해빈, 영덕군 고래불 해빈, 포항시 조사 해빈, 대진 해빈, 경주시 봉길 해빈을 대상으로 1968~2012년 동안의 항공사진, 위성영상, 지형도 분석을 통해, 해안선의 전진과 후퇴가 반복적으로 나타나는 경향을 확인하고, 각 지역 내에서 퇴적물의 침식, 운반, 퇴적이 활발하게 발생하고 있으며, 퇴적물의 침식이 활발한 지역에서 이동된 퇴적물이 인접 지역에 퇴적되고 있다고 하였다. 울진군 오산항 일대와 구산항 일대에서 1971~2013년 동안 촬영된 항공사진 분석에서도 이러한 침식과 퇴적 지역이 반복되는 현상을 확인할 수 있다(Choi et al., 2016). 다만 북쪽이나 북동쪽에서 접근하는 파랑과 인근 항구에 건설된 인공 구조물 때문에, 가장 크게 침식된 구간(erosional hotspot)이 남쪽으로 이동하는 경향을 보였다. 강릉시 하시동 해빈의 UAS 기반 DSM도 해안선을 따라 이러한 침식과 퇴적 지역의 반복을 나타낸다(최광희 등, 2016). 본 연구 지역을 포함해, 위에서 언급한 해빈은 대체로 북서-남동 또는 북-남 방향으로 발달해 있으며, 포켓 비치(pocket beach) 보다는 외해를 향해 열려 있는 형태를 보인다. 이는 결국 침식과 퇴적 지역의 반복이 특정 해빈에서만 나타나는 것이 아니라 우리나라 동해안에서 상당히 광범위하게 나타나며, 장기적으로 그리고 단기적으로도 출현하고 있음을 의미한다.

원평 해빈의 지형 변화 원인을 파악하기 위해 국립해양조사원에서 발행한 연구 기간 동안의 월별 평균 표층 해류도를 확인해 본 결과, 연구 지역 일대에서는 대부분의 기간 동안 북서류, 북류, 북동류와 같이 북쪽으로 이동하는 해류가 우세하였으며, 2018년 11월과 12월에만 남류, 남동류, 동류하는 해류가 확인된다. 더구나 연안류의 영향을 크게 받았다면 한 지역의 침식 그리고 또 다른 지역의 퇴적이나 연안류 방향으로 가장 크게 침식된 구간의 이동 등과 같이 침식과 퇴적 지역의 출현에 일정한 경향을 확인할 수 있어야 한다(Murray et al., 2020). 그러나 전술한 바와 같이, 연구 지역에서 침식과 퇴적 지역의 출현에 일정한 경향을 확인할 수 없으며, 이는 결국 연안류는 연구 지역의 주요 지형 변화 원인이 아니라는 것을 나타낸다. 후술할 초승달 사주의 횡적 변화가 크지 않다는 점 역시 연구 지역에서 연안류의 영향은 그리 크지 않다는 것을 의미한다(Athanasiou et al., 2018).

해안에서 반복적인 형태를 보이는 지형은 여러 해안 환경에서 다양한 시공간 규모로 그리고 다양한 원인에 의해 나타난다(Murray et al., 2020). 이중 첨상이나 파형의 해안선은 이안류의 영향을 받은 것으로 보고되기도 하였다(Castelle and Ruessink, 2011; Orzech et al., 2011; Thornton et al., 2007). 이안류는 보통 해안선 인근에서 시작되어 쇄파대를 거쳐 외해 쪽으로 상당한 거리까지 좁고 강하게 흐르며, 기본적으로 쇄파에 의해 발달하기 때문에 다양한 해빈 환경에서 형성될 수 있다(Castelle et al., 2016). Castelle et al.(2016)에 따르면, 이안류에 대한 전통적인 관점은 외해로 빠져 나가는 흐름(exit flow)을 강조하여 쇄파대에서 외해 쪽으로 상당한 거리까지 영향을 미치면서 보통 해안선에 수직으로 좁게 발달하는 것으로 생각하였지만, 최근에는 이안류의 순환적인 흐름(circulatory flow)이 강조되면서 쇄파대 내의 반폐쇄형 소용돌이(semi-enclosed vortex)로 보고 있다. 이에 따라, 이안류 순환은 좁은 수로를 흐르면서 퇴적물을 외해로 이동시키는 이안류 목(rip neck), 이안류가 희미해지거나 사라지는 이안류 머리(rip head), 쇄파에 의한 해안 쪽 흐름(onshore flow), 이안류 목에 물을 제공해 주는 공급류(feeder flow) 그리고 쇄파대 밖에서 이루어지는 순환(outer circulation)으로 구성된다(Castelle et al., 2016; Houser et al., 2020).

이안류는 해수의 흐름과 함께 다량의 퇴적물을 운반할 수 있기 때문에 해빈 및 해안선의 지형 변화를 야기한다(Komar, 1971). 즉 이안류 목이 위치한 지역은 해빈 퇴적물이 이안류를 따라 외해 쪽으로 이동하기 때문에 침식이 발생하는 반면, 이안류 목과 목 사이에 위치한 지역에서는 이안류로 외해로 운반된 퇴적물이 파랑에 의해 다시 육지 쪽으로 이동함에 따라 상대적으로 퇴적이 우세한 환경이 조성될 수 있다(Castelle et al., 2016; Thornton et al., 2007). 이와 같은 퇴적물 순환 과정에서 해빈에는 메가 커스프가 형성될 수 있으며, 해저에는 초승달 사주가 발달하게 된다(Orzech et al., 2011; Thornton et al., 2007).

이안류 중 해안 인근에서 수심의 영향을 받는 이안류(bathymetrically-controlled rip current)는 해저의 지질학적 형태 및 사주와의 상호 작용을 통해 형성된다(Castelle et al., 2016; Houser et al., 2020). 초승달 사주는 육지 쪽 돌출부(horn)와 외해 쪽 돌출부(bay)가 반복되는 형태를 나타내며, 수심 차이로 육지 쪽 돌출부에서는 쇄파가 발생하고 외해 쪽 돌출부는 이안류가 외해로 빠져 나가는 수로 역할을 한다(Coco et al., 2020). 또한 이안류 순환에 의해 외해 쪽 돌출부 끝에 퇴적물이 집적되는 반면, 육지 쪽 돌출부는 이안류에 의해 운반된 퇴적물이 다시 해빈 쪽으로 이동하는 과정에서 형성된다. 일반적인 파랑 환경에서는 사주가 전체적으로 육지 쪽으로 이동하면서 사주의 육지 쪽 돌출부와 해안선의 돌출부(horn)가 만나기도 하지만, 폭풍과 같이 파랑이 높을 때에는 사주가 외해 쪽으로 이동하거나 사주 자체가 재조정되기도 한다(Coco et al., 2020; Houser et al., 2020). 이처럼 해안선의 돌출부와 사주의 육지 쪽 돌출부가 쌍을 이루는 것(coupling)을 위상의 어긋남(out of phase)이라 하고, 반대로 해안선의 돌출부와 사주의 외해 쪽 돌출부가 쌍을 이루는 것을 위상의 일치(in phase)라 하며, 특히 위상이 어긋날 경우, 외해로 빠져 나가는 이안류 세포와 더불어 해안선 인근에서 이안류와 반대 방향으로 순환하는 세포로 이루어진 이중 이안류 세포 순환(double rip cell circulation)이 보고되기도 하였다(Calvete et al., 2005; de Swart et al., 2022).

연구 지역인 원평 해빈 역시 선행 연구에서 보고된 첨상이나 파형의 해안선이 반복적으로 나타나며, 대체로 해안선의 돌출부가 초승달 사주의 육지 쪽 돌출부와 쌍을 이루고 있다(Fig. 6). 따라서 원평 해빈은 해안선을 따라 다수의 이안류 세포가 분포하며, 이에 따른 퇴적물 순환이 활발하게 일어날 것으로 생각된다. 이로 미루어 보아 해안선을 따라 침식과 퇴적 지역이 반복적으로 나타나는 것은 이안류 세포의 분포와 관련하여 이안류 목이 위치한 세포의 중심부 지역은 상대적으로 침식이 우세한 반면, 이안류 세포와 세포 경계 지역에서는 상대적으로 퇴적이 우세하기 때문인 것으로 생각된다. 따라서 해안을 따라 나타나는 이안류 세포의 규모나 개수는 침식과 퇴적 지역의 폭이나 반복 빈도에 직접적인 영향을 미칠 것으로 판단된다.

침식과 퇴적 지역이 반복적으로 나타나는 것과 시기에 따라 각 지역의 침식과 퇴적 양상이 역전되는 것은 해안을 따라 이안류 세포가 이동하기 때문에 발생하는 현상일 수 있다. 즉 이안류 목이 연안류 등의 영향으로 해안을 따라 이동할 경우 침식과 퇴적 지역의 분포 또한 변화할 수 있다(Orzech et al., 2011; Turner et al., 2007). 그러나 연구 기간 동안 촬영된 위성영상을 확인해 본 결과, 연구 지역의 초승달 사주는 외부 사주와 내부 사주로 이루어진 이중 구조를 보이며, 시기에 따라 외부 사주가 해빈 쪽으로 서서히 이동하면서 내부 사주와 합쳐지거나, 암초의 영향으로 사주의 전반적 형태가 변화하고 분리되는 경향을 보이기도 하지만 횡적 이동은 거의 나타나지 않는다(Fig. 6). 이와 같은 초승달 사주의 이동 특성은 강릉시 안목 해빈에서 이루어진 연구(Athanasiou et al., 2018)에서도 확인된 바 있다. 한편 2020년 2월 4일에 촬영된 위성영상에서는 초승달 사주의 분포가 뚜렷하지 않고 사주에 많은 변화가 나타난 것으로 보이는데, 이는 연구 기간 이후 설치된 방파제나 돌제와 같은 인공 구조물 때문인 것으로 생각된다. 따라서 해안선을 따라 나타나는 지형 변화 특성과 위성영상을 통해 살펴 본 초승달 사주의 분포 변화를 고려하였을 때, 연구 지역의 전반적인 해안선 형태 및 퇴적물 이동은 이안류의 영향을 받았다 하더라도, 침식과 퇴적 지역이 반복적으로 나타나는 것과 시기에 따라 각 지역의 침식과 퇴적 양상이 역전되는 현상은 이안류 세포의 횡적 이동에 따른 것이 아닌 다른 원인이 있는 것으로 보인다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/geo/2024-059-02/N013590204/images/geoa_59_02_04_F6.jpg
Fig. 6.

Geomorphic change of shoreline and crescentic sandbar during the study period. Blue and green arrows indicate horn and bay of the shoreline, respectively. Red arrow represents bay of outer crescentic bar, and yellow arrow indicates horn of either outer or inner crescentic bar (image from Google Earth)

연구 지역에서 확인되는 시공간적 침식과 퇴적 양상은 이안류 세포의 순환 과정에서 발생하는 국지적 지형 변화와 이에 따른 이안류의 형성과 소멸 또는 강화와 약화 사이의 상호 작용의 결과일 가능성이 있다. 해빈에 도달하는 파랑 에너지는 입사 파랑의 특성(파고 및 파주기)뿐 아니라 해빈의 경사에 따라 달라질 수 있다(Komar and Gaughan, 1972; Short, 1996; Tsai et al., 2005). 따라서 해안을 따라 입사하는 파랑 특성이 균일하다고 가정했을 때, 해빈의 국지적 경사는 해당 지역의 국지적 파랑 환경을 결정한다고 볼 수 있다. 이는 곧 파랑 및 이에 따른 해류에 의한 국지적 퇴적물 이동 가능성을 나타낸다. 연구 지역의 국지적 파랑 환경 및 침식과 퇴적 양상 사이의 관련성을 파악하기 위해, 해안선에서 해발고도 1.50m, 1.75m, 2.00m에 이르는 지역으로 가정한 전빈의 평균 경사 변화와 평균 고도 변화 사이의 상관 계수(correlation coefficient)를 산출해 보았다(Table 4). 일부 시기 및 고도를 제외한 대부분의 경우 전빈 경사 변화와 고도 변화는 음의 상관관계를 보이며, 전체 시기의 상관 계수는 해발고도에 따라 -0.484~-0.544의 범위에 있어 비교적 높은 음의 관련성을 나타낸다. 2017년 11월과 12월 사이에 대체로 작은 상관 계수가 확인되는데, 추천 하구 일대에서 이루어진 준설과 준설한 모래의 양빈으로 인해 자연적인 파랑 환경에 따른 해빈 특성이 반영되지 않았기 때문으로 생각된다.

Table 4.

Pearson’s correlation coefficient (R) between slope and elevation changes on the foreshore between consecutive campaigns and during the entire study period

period 1.50 m 1.75 m 2.00 m
Nov 05 - Sep 29 2017 -0.157 -0.308** -0.354**
Dec 03 - Nov 05 2017 -0.336** -0.228* -0.197*
Jan 07 2018 - Dec 03 2017 -0.501** -0.438** -0.593**
Mar 10 - Jan 07 2018 0.031 -0.050 -0.242*
Apr 08 - Mar 10 2018 -0.266** -0.341** -0.490**
May 04 - Apr 08 2018 -0.107 -0.164 -0.211*
Jul 07 - May 04 2018 0.318** 0.132 -0.212*
Aug 08 - Jul 07 2018 -0.111 -0.363** -0.416**
Oct 12 - Aug 08 2018 -0.387** -0.402** -0.385**
Nov 09 - Oct 12 2018 -0.571** -0.530** -0.422**
Dec 01 - Nov 09 2018 -0.809** -0.706** -0.618**
Jan 07 2019 - Dec 01 2018 -0.760** -0.661** -0.535**
Feb 10 - Jan 07 2019 -0.601** -0.593** -0.434**
Mar 09 - Feb 10 2019 -0.329** -0.323** -0.212*
Apr 11 - Mar 09 2019 -0.435** -0.362** -0.341**
Apr 11 2019 - Sep 29 2017 -0.544** -0.484** -0.506**

*correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed).

**correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed).

앞서 언급한 바와 같은 특수한 환경을 제외하면 전빈의 경사 변화와 고도 변화 사이에는 비교적 높은 음의 상관관계가 확인되며, 이는 연구 지역 해빈의 국지적 환경 변화 그리고 침식과 퇴적 양상 사이의 관계를 보여준다. 즉 침식된 지역은 경사가 급해지는 반면, 퇴적된 지역은 대체로 경사가 완만해졌음을 의미한다. 이러한 사실을 기반으로 원평 해빈에서 침식과 퇴적 지역이 반복적으로 나타나는 것과 시기에 따라 각 지역의 침식과 퇴적 양상이 역전되는 이유를 유추해 볼 수 있다. 먼저, 침식 지역이 이안류 목과 일치하는 경우, 이 지역은 이안류에 의해 지속적으로 퇴적물이 유출됨에 따라 침식이 나타나는 반면, 이안류 목과 목 사이의 지역은 퇴적이 우세한 환경이 만들어진다. 이 과정에서 이안류 목이 위치한 지역의 전빈 경사는 급해지는 반면, 이안류 목과 목 사이 지역의 전빈 경사는 완만해진다. 이와 같은 지역에 따른 전빈 경사 차이의 심화는 국지적 해수면 높이(wave set-up)의 차이를 야기한다(Castelle et al., 2016; Yu and Slinn, 2003). 즉, 경사가 완만한 지역의 국지적 해수면이 경사가 급한 지역의 국지적 해수면에 비해 상대적으로 높아지게 되고, 해수면 높이 차이에 따른 압력의 증가로 이안류 및 공급류의 유속이 빨라질 수 있다(Castelle et al., 2010, 2016; McCarroll et al., 2014).

이러한 유속의 증가는 활발한 퇴적물 이동을 야기하며, 이안류 목이 위치한 지역으로 많은 양의 퇴적물이 공급되게 된다. 결과적으로 이안류 목이 위치한 지역은 퇴적이 우세한 환경이 조성되며, 일부 퇴적물은 이안류를 따라 이동하여 이안류 목을 매적할 가능성이 있다. 이러한 퇴적물 이동 과정은 국지적 전빈 경사 및 이에 따른 해수면 높이의 차이가 평형에 이를 때까지 지속된다. 즉 이안류 목이 위치한 지역은 퇴적으로 인해 전빈 경사가 완만해지는 반면, 이안류 목과 목 사이에 위치한 지역은 침식으로 인해 전빈 경사가 급해지기 때문에 시간이 지남에 따라 두 지역 사이의 경사 차이는 작아질 것이며, 국지적 해수면 높이 차이 또한 작아져 이안류 및 공급류의 유속은 점차 느려지고 퇴적물 이동도 감소할 것이다.

그러나 연구 지역은 앞서 언급한 바와 같이 해저 및 해빈에 다수의 기반암이 노출되어 있고 초승달 사주도 복잡하게 배치되어 있다. 또한 지질학적 해저 기복은 반영구적으로 고정되어 있고, 초승달 사주는 이들과 상호 작용하며 종적으로 이동한다. 이러한 해저 특성은 끊임없이 국지적 파랑 환경에 영향을 미치므로, 해안선을 따라 나타나는 국지적 해수면 높이가 완전한 평형 상태에 도달하는 것은 어려울 것으로 판단된다. 따라서 앞서 기술한 이안류 및 공급류에 따른 퇴적물 이동 과정은 이안류의 세기를 약화시키거나 일시적으로 중단시킬 수는 있으나, 이후 암초 및 초승달 사주가 주도하는 파랑 환경에 의해 이안류가 다시 활성화될 경우, 이안류 및 공급류에 의한 침식 및 퇴적 양상이 다시 나타나는 것으로 보인다. 따라서 연구 지역에서 나타나는 시공간적으로 복잡한 침식 및 퇴적 양상은 외해에서 발생하는 초승달 사주의 종적 이동 특성과 더불어 이안류 세포의 순환 과정에서 나타나는 퇴적물 이동에 의한 국지적 파랑 환경의 차이로 인해 발생하는 지속적이고 역동적인 상호 작용의 결과인 것으로 보인다.

6. 결론

본 연구에서는 삼척시 원평 해빈을 대상으로 2017년 9월부터 2019년 4월까지 약 19개월 동안 1~2달 간격으로 총 16회 UAS를 이용해 항공사진을 촬영하여, 고해상도 DSM 및 정사사진을 제작하였다. 이를 통해, 원평 해빈의 고도 및 해안선 변화를 살펴보고, 이러한 지형 변화에 영향을 미친 국지적인 파랑 환경과 이안류에 의한 퇴적물 이동을 검토해 보았다.

원평 해빈은 준설, 양빈 및 태풍의 영향을 제외하면 연구 기간 동안 그리 큰 변화를 보이지 않았다. 다만 해안선 변화가 원평 해빈의 지형 변화를 주도하였으며, 더구나 침식과 퇴적 지역이 고정되어 있지 않고 상당히 유동적으로 변화하는 모습을 보였다. 침식과 퇴적 지역의 출현에 일정한 경향을 확인할 수 없었으며, 이는 결국 연안류는 원평 해빈의 주요 지형 변화 원인이 아니라는 것을 의미한다. 또한 침식과 퇴적 지역이 해안선을 따라 반복적으로 나타나고, 시기에 따라 각 지역의 침식과 퇴적 양상이 역전되는 특징을 보였다.

원평 해빈의 해안선 돌출부는 연구 지역 전면 해저에 발달한 초승달 사주의 육지 쪽 돌출부와 전체적으로 쌍을 이루고 있으며, 이는 결국 원평 해빈의 전반적인 해안선 형태는 이안류 세포의 발달 및 분포에 따른 해빈과 초승달 사주와의 상호 작용에 의해 통제되고 있음을 의미한다. 해안선을 따라 침식과 퇴적 지역이 반복적으로 출현하는 이유 또한 이안류 순환 과정에서 발생하는 퇴적물 이동 과정의 결과인 것으로 보인다. 즉 이안류 목이 위치한 지역에서는 퇴적물이 외해로 이동함에 따라 침식이 발생하는 반면, 이안류 목과 목 사이 지역에서는 외해로 운반된 퇴적물이 이안류 순환에 의해 다시 해빈 쪽으로 운반됨에 따라 퇴적이 나타나는 것이다. 이와 더불어 침식과 퇴적 지역이 반복적으로 나타나는 것과 시기에 따라 각 지역의 침식과 퇴적 양상이 역전되는 현상은 이안류에 의한 퇴적물 이동에 따른 지형 변화와 국지적 파랑 환경 변화 사이의 상호 작용에 따른 결과인 것으로 생각된다. 즉 이안류에 의한 국지적 침식은 해당 지역의 전빈 경사를 가파르게 만드는 반면, 주변 지역은 퇴적으로 인해 전빈 경사가 완만해지기 때문에 국지적 해수면 높이의 차이가 발생하고, 이안류 및 공급류 강화에 따른 퇴적물 공급의 증가로 침식이 되었던 지역에서 다시 퇴적이 발생하게 되는 것이다.

해빈 및 해안선 변화에 대한 국내 연구는 주로 태풍과 같은 대규모 교란 작용, 인공 구조물의 영향 그리고 계절적 변화 등에 초점을 맞추어 이루어져 왔으며, 해빈 퇴적물의 이동 기작은 주로 연안류 등에 의한 횡적 이동에 주목해 왔다. 그러나 본 연구의 결과가 시사하는 바와 같이 이안류 또한 해빈 및 해안선 변화에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 특히 이안류는 태풍과 같은 교란 작용이 동반되지 않더라도 국지적으로 심각한 해빈 침식을 초래할 수 있으며, 이는 공간적으로 매우 복잡하게 변화하는 동시에 수일에서 수개월까지 다양한 시간 규모에서 발생할 수 있다. 따라서 향후 효과적인 해빈 관리 및 보전을 위해서는 이안류에 의한 해빈 변화에 관한 체계적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

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