모래관리와 양빈

플로리다州 Miami 해안 : 대규모 양빈과 종단도류제

• 대표적인 대규모 양빈 성공사례 : (a)(b)시공 전후
• 1919년 Government CUT 북도류제(e) 축조 후 해빈 165 m로 확장
• 1920년대 배후지 개발, 호안 건설로 침식 증가
• 925년 북측 Baker's Haulover(d) 파열, 1926년 허리케인으로 해빈 침식
• 돌제군 축조하였으나 북측 구조물 및 깊은 inlet 수심에 의해 남향표사 감소로 침식 가속 (Finkl 1981)
• 1968년 ｢범람제어법｣으로 양빈시행 결정
• 1975~1982년 동안 전면 해사를 이용하여 920만m3 양빈 (비용 5,000만$)
• 성공요인 (Campbell and Benedet 2006)
• ① 긴 양빈거리(17km)
     ② 비교적 낮은 파랑에너지와 높은 양빈밀도(543m3/m)
     ③ 남북 도류제(d)(c)의 양빈모래 유실방지용 종단돌제 역할

모래관리와 양빈

호주 네랑江 및 트위드江 우회양빈시스템

• 호주에는 세계적으로 유명한 2개 우회양빈시스템이 32 km 거리를 두고 가동 중

(1) Nerang River Entrance Sand Bypassing System (Boswood and Murray 2001)

• 입구가 매년 20-40 m 북상하는 등 퇴적작용이 활발하여 항행사고 다발(b).
• 대조차 1.7 m, 유의파고 0.5~1.25 m가 연중 65%이나 사이클론 내습 시 관측된 최대파고 9.98 m
• 연평균표사율 655,000 m3/yr (북향 575,000 m3/yr, 남향 80,000 m3/yr)
• 1984~1986년 동안 ① Inlet 입구 안정화, ② 우회양빈시스템, ③ 하구 배후 Wavebreak Island 매립 시행
• 우회양빈시스템 시공기간 : 1985.1~1986.6, 시공비 : $8,134,000(AUD), 시행자 : 퀸즐랜드주정부
• 우회양빈시스템을 이용하여 입구 변경 : 新하구 구간 준설, 안벽‧도류제 시공 후 우회양빈 시스템 건설, 우회양빈시스템 배출토 旧하구에 매립에 활용 (c).
• 우회양빈시스템 구성 : 제트펌프 10대를 길이 490m 잔교에 30m 간격으로 설치

• 설계성능 : 연평균 500,000 m3/yr, 연간최대 750,000 m3, 평상성능 500 m3/hr, 5일 최대치 100,000 m3, 월최대 200,000 m3, 최대포집체적 40,000 m3
• 시스템 가동으로 inlet 주변 준설 없음
• 운전성과 (전기요금 절감을 위해 야간에 가동)

(2) Tweed River Entrance Sand Bypassing System

• 뉴사우스웨일즈(NSW)州에 속하는 하천으로 1800년대부터 항행수로 확보를 위한 하구준설 시행
• 평균대조차 1.3 m, 유의파고 0.6~2.4 m가 연중 90% 이상이나 사이클론 내습 시 관측된 최대파고 13.1 m
• 연평균표사율 800,000 m3/yr, 순표사율 북향 500,000 m3/y (900,000~1,200,000 m3/yr에 이를 때도 있음)
• 1962~1965년 도류제(380m) 건설에 따라 입구 매몰이 일시적으로 저감되었으나 재발하였으며, 도류제 남측이 퇴적되고 북측 침식. 침식영향이 퀸즐랜드 골드코스트 해안 남측까지 미침.
• 1974~1990년까지 골드코스트 남측해안 양빈 6,180,000 m3
• 1995년 NSW와 퀸즐랜드가 공동대응하기로 합의하고 ｢Tweed River Entrance Sand Bypassing Act｣ 제정
• 1단계 : 1995~1997년 트위드강 입구 모래 3,100,000 m3를 준설하여 골드코스트 남측해안 양빈
• 2단계 : 2000년 1월~2001년 5월 네랑江 시스템과 유사한 우회양빈시스템 건설
• 시스템 시공비(2,330만$) 분담비율 : NSW 주정부 75%, 퀸즐랜드 25% (주정부와 골드코스트市 50:50)
• 시스템 운영비 분담비율 : NSW 주정부 50%, 퀸즐랜드 50% (주정부와 골드코스트市 50:50)
• 우회양빈시스템 구성 : 제트펌프 11대를 길이 450m 잔교에 30m 간격으로 설치

• 2001~2010년 총양빈체적은 5,810,738 m3이며, 대부분 Snapper Rocks East로 보냄 (4,969,110 m3)
• 네랑강 시스템과는 달리 도류제가 짧아 준설 병행
• 뉴사우스웨일즈 대학에서 4개 배출해안에 대한 비디오모니터링 수행 중

모래관리와 양빈

네덜란드 Terschelling 수중양빈

• 수중양빈(Shoreface nourishment)의 효과를 파악하기 위해 EC 지원사업인 NOURTEC을 통해 3개의 연안사주 시스템이 발달한 방호섬
     Terschelling에서 현장실험 수행
• 1993년 5~11월 그림 (a)의 단면정점 13번과 19번 사이 4.5 km 해안 전면 평균해면하 수심 5~7 m 사이인 중간 및 외측사주 사이(그림 b)
     에 210만m3 모래(중앙입경 200μm) 투입 (양빈밀도 450m3/m)(Grunnet, N.M. and B.G. Ruessink. 2005)
• 그림 (c)는 16번 단면정점 주변 6개 단면의 평균고조위선의 위치를 평균한 것으로서 수중양빈 이전에는 약 3 m/yr로 후퇴하였으나 양빈 후
     약 15 m/yr로 전진
• 그러나 수중양빈이 항상 성공적인 것은 아님. Egmond 해안의 경우, 1999년 4~5월 1.5km 해안에 걸친30만m3의 해빈양빈을 수행한 후
     6월에 2.5km 해안 전면 평균해면수심 7.5 m에 위치한 사구 외측사면에 90만m3의 수중양빈을 시행하였으며, 두 양빈 이후 해안선이 전진
     하였지만 수중양빈의 효과를 정량적으로 입증하지 못하였음(van Duin and Wiersma 2002)

모래관리와 양빈

네덜란드 다중 마운드 수중양빈

• van Rijn(2004)에 따르면 수심 8 m보다 낮은 수역에 투입한 수중양빈 사주는 해안선으로의 모래공급지 역할을 하지만 그 이상 수심에서는
     투입된 모래가 계속 유지되면서 이안잠제 역할을 함
• 수중양빈 사주가 이안잠제 역할을 하면 배후해안 일부는 전진하지만 일부구간은 침식되며(그림 a), 사주 상부에서의 쇄파에 의한 set-up
     높이의 연안방향 경사에 의해 이안류가 발달함(그림 b)
• Koster(2006)는 다중 마운드형(humplike) 수중양빈(그림 c)의 모래공급 효과를 수치모형실험으로 검토하여 다음과 같은 결과를 얻었음
• ① 다중 마운드형 수중양빈은 해안으로의 모래공급에 탁월한 효과가 있으며, 효과는 마운드 길이 200 m, 마운드 간격 300 m일 때가 가장 좋음
  ② 중간급 폭풍파가 45° 방향으로 내습할 경우 humplike 양빈이 효과가 사주형 수중양빈보다 1.7배, 직각방향으로 내습할 경우에는 3배
  높음

지오튜브

독일 Sylt 섬 지오튜브 호안 (Lenz et al. 2002, Nickels and Heerten 1996)

• 사구 혹은 후빈 침식을 경제적으로 대처할 수 있는 방법이 지오튜브이다.
• 대표적인 성공사례가 보존가치가 높은 가옥 Kliffende 보호를 위해 설치된 독일 질트(Sylt) 섬 사례임.
• 1920년 건축 당시 해안절벽까지의 폭이 80 m이었으나, 계속되는 고조해일에 의한 침식으로 1990년초 5.4 m로 감소
• 주변이 자연보호구역임을 이류로 콘크리트, 암석 등 경성공법 불허
• 평균해수면(NN) 기준 +5m 이상인 상부경사 1:4, 하부경사 1:2로 설치하고 모래 피복 후 식재(a)
• 1990년 시공. 1993년과 1994년 고조해일 수차례 내습에도 피복모래만 유실
• 1999년 고조해일 내습 시 주변 여타 시설보다 효과적임이 입증 : 수위 2.5 m 상승한 상태에서 파고 5 m 고파랑 내습에도 견딤(b)

지오튜브

호주 지오튜브 시공사례

호주는 1984년 이후 해안침식 방지공법으로 지오튜브 적용 활발 (Restall et al. 2002)

(1) Maroochydore Beach, Sunshine Coast, Gold Coast City, Queensland

• 시공년도 : 2001년 11월
• 규모 및 시공비 : 돌제 100m×25m, 21만Aus$
• 시공목적 : 2년간 약 75 m 침식된 백사장 보호. 돌제의 고유한 단점(표사하류 침식) 발생 시 쉽게 이동
• 시공방법 : 4개층 피라미드 형식, 모래체움에 8톤 굴삭기, 운반에 35톤 굴삭기 이용
• 설계파고 3 m 이상의 고파랑 내습에도 훼손되지 않고 기능 발휘. 해당 카운티는 추가설치 검토
  

(2) Surfers Paradise ~ Main Beach, Gold Coast City, Queensland

• 시공년도 : 1999-2001년
• 규모 및 시공비 : 잠제 400m×200m (3~4.6m 모래포대 400개 투입) 250만Aus$ (사석시공 시 5백만$)
• 시공목적 : 해빈확장 및 서핑조건 개선
• 시공방법 : 4개층 피라미드 형식, 모래체움에 8톤 굴삭기, 운반에 35톤 굴삭기 이용
• 설계파고 3 m 이상의 고파랑 내습에도 훼손되지 않고 기능 발휘. 해당 카운티는 추가설치 검토

해빈배수

Sy이바라키현 하자키 해안 해빈배수(Katoh et al. 2003)

• PARI Hazaki 관측잔교 단면과 배후 해빈 장기관측결과, 해빈은 첨두주기 10초대의 풍파가 아닌 100초대의 장파(infragavity wave)에 의해
     침식
• 지하수면을 하강시켜 장파의 처내림시 모래유실을 감소시키기 위해 중력배수방식의 해빈배수시설 시험
• 0.2×1.0×2.0m 배수블럭을 연결하여(a), 배수층 형성(b,c)
• 외해파고가 5.8m이었던 1994년 24호 태풍 내습 시 중력배수에 의한 지하수면 하강(d)과 그에 따른 해빈침식 방지효과(e) 입증

해안사구 보존 · 복원

충남 태안군 꽃지해수욕장 현황

해안사구 보존 · 복원

충남 태안군 안면도 기지포해수욕장 대나무울타리 설치 효과

해안사구 보존 · 복원

강풍과 약최고고조위 중첩에 의한 침식과 울타리 훼손 (삼봉해수욕장, 2003. 11)

저비용 · 고효율 경성 · 복합 저감기술

네덜란드 Eierlandse 양빈과 종단돌제53) (Schoeman 2004)

• 비록 동적보전정책의 우선공법이 양빈이고, 사구해안의 경우에는 양빈이 경제적이지만, 지역에 따라 양빈만으로는 동적보전의 목표를
     달성할 수 없거나 비용이 과다한 경우가 있음
• 바덴해안 남단 방호섬인 Texel에서의 1단계 10년 동안의 양빈체적은 8회에 걸친 1,388만 m3. 이처럼 해안보전비용이 가장 높은 Texel
     침식이 네덜란드 전체 침식의 30% 차지
• 1979년부터 바덴해 사퇴 모래를 이용한 양빈이 시작되었으며, 1990년 이후에는 수심 20 m 이상인 전면 해역 모래 사용
• Rijkswaterstaat는 양빈비용 절감을 위해 경제성을 분석을 거쳐 1995년 돌제를 550m 연장(총길이 800m)
• 실제 돌제 시공비는 800만€이었으며, 침식보상을 위한 유지양빈 80만 m3가 추가로 필요하나 지형이 예상과 다르게 변하고, 장래 새로운
     양빈방법에 따른 비용 산출이 어려움에 따라 편익분석이 불가
• 당초 목적은 돌제 남측해안 퇴적이었으나 양측이 모두 퇴적

저비용 · 고효율 경성 · 복합 저감기술

이탈리아 베니스 Pellestrina 해안 : 양빈+돌제+잠형돌제+해중보
    (Lamberti et al. 2005)

• 18세기 북측(Malamocco)과 남측(Chioggia) 도류제 축조 후 모래공급 차단으로 침식
• 해빈경사가 점차 증가하여 폭풍에 의한 방호섬 유실 위험 증가
• 1995년 노출돌제, 잠형돌제, 수중보 시스템 양빈 460만m3와 병행축조
• 노출돌제 길이 150-210m, 천단고 MSL(+)2.2-2.8m
• 잠형돌제, 수중보 천단고 MSL(-)1.5m
• 수중보 암석무게 : 육지측 50-500, 바다측 500-2,000kg
• 모래유지성능 탁월 : 남단셀 양빈 3년 후 유실률 2%
• 1997-2002년 동안 수중보 1.8-2m 침하

저비용 · 고효율 경성 · 복합 저감기술

영국 Jaywick 해안 정적안정화 시설

저비용 · 고효율 경성 · 복합 저감기술

부산 송도해수욕장 복합공법 사례

• 제1차 연안정비계획을 통하여 국내에서 처음으로 시행된 전형적인 복합공법 사례
• 해빈 연장이 약 800m인 소규모 만입형 해안으로 정적양빈을 통한 백사장 복원 성공가능성이 매우 높은 입지조건이며 성공사례로 평가받고
     있음
• 모니터링(2004.6-2009.1) 시행결과, 양빈 3.5년 후 약 40,000m3 유실
• 모니터링 용역이 다양한 현장관측과 수치모형실험을 포함하였으나 유실 메커니즘과 모래이동경로를 파악하지 못함
• 국토해양부(2010a) 조사결과, 주 이동경로가 중앙 개구부로 확인되었으나 메커니즘 규명을 위해서는 폭풍사상 수리․퇴적현상 정밀관측
     필요

잠제-호안 모래체적 누적변화량 : 한국해양대학교(2009)에서 발췌(단위 : ㎥)

저비용 · 고효율 경성 · 복합 저감기술

충남 태안군 꽃지해수욕장 현황