[신기술] KIOST 노민 박사 연구팀, 수중방파제 연안침식 저감 효과 입증

기후변화와 연안 활동 증가 등으로 심화되는 침식 문제 대응 가능

경관 유지하며 파랑 저감하는 친환경 해법 제시

최근 우리나라 연안 지역에서 해안 침식 현상이 심각한 사회 문제로 대두되고 있다. 기후변화로 인한 해수면 상승과 태풍 강도 증가, 연안 개발 활동의 확산 등이 복합적으로 작용하면서 전국 각지의 해수욕장에서 모래사장이 사라지고, 어항과 연안 시설물이 위험에 노출되고 있다.

일부 지역에서는 수백억 원을 투입한 대규모 복원 사업을 통해 해안선을 되찾은 사례도 있지만, 침수 피해까지 겹치면서 사회·경제적 위험이 지속적으로 확산되고 있는 실정이다. 이에 따라 학계와 전문가들은 단순한 방재시설을 넘어 경관과 친수공간을 보전하면서도 연안재해를 효과적으로 예방할 수 있는 과학적 해법 마련이 시급하다고 강조하고 있다.

이런 상황에서 한국해양과학기술원(원장 이희승, 이하 KIOST)이 수중방파제 설치가 연안 환경에 미치는 영향을 과학적으로 분석하고, 관련 연구 결과를 국제학술지에 게재해 주목받고 있다. 해안선에서 떨어진 곳에 설치돼 친수공간과 경관을 유지할 수 있는 ‘수중방파제’가 연안침식과 파랑(바람에 따라 생기는 파도) 저하 등에 효과적인 것으로 입증된 것이다.

기존 방파제 시설은 친수공간이 줄어들고 경관을 해친다는 이유로 주민들의 반대에 부딪혀 설치가 지지부진한 사례가 곳곳에서 나타나고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 친환경적인 대안으로 ‘수중방파제’가 새롭게 주목받고 있다.

KIOST 해양공간개발·에너지연구부 노민 박사 연구팀은 경관 유지와 친수공간 확보에 유리하면서도 적절한 설계를 통해 파랑 및 연안 침식을 저감할 수 있는 수중방파제에 주목하고, 비정수압 수치모형인 NHWAVE(Non-Hydrostatic Wave Model)를 활용하여 수중방파제가 설치된 연안에서의 파랑 변형과 해안선 변동 등을 분석했다.

KIOST 수리 실험동.

 

연구팀이 활용한 NHWAVE는 미국 델라웨어대학교에서 개발한 비정수압 기반의 3차원 파동 역학 수치모형으로, 파랑의 생성·발달·전파·소멸되는 전 과정을 재현할 수 있으며, 파랑, 지진해일, 연안침식 등 연안에서 발생하는 다양한 현상을 정밀하게 예측하는 데 활용되고 있다.

노민 연구팀은 이 첨단 수치모형을 통해 실제 수중방파제가 설치된 연안에서의 파랑 변형과 해안선 변동 등을 정밀 분석했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 『프론티어스 인 마린 사이언스(Frontiers in Marine Science)』에 게재돼 학술적 가치를 인정받았다.

분석 결과, 수중방파제는 수면 아래로 잠긴 깊이와 해안선에서 떨어진 거리에 따라 파랑저감 효과가 달라지는 것으로 확인됐다. 방파제를 해안에서 가깝게 낮은 깊이로 설치할 때 쇄파 효과가 높은 것으로 나타났다. 구체적으로 수중방파제의 잠긴 깊이가 얕고, 입사하는 파랑의 주기가 길수록 강한 쇄파로 인해 파도가 낮아지는 효과가 컸다. 또한 해안선으로부터 방파제까지의 거리가 가까울수록 방파제 후면 해안선 부근에서 파고가 다시 높아지는 현상이 완화됐다.

쇄파에 따라 수중방파제 양단부에서 발생하는 파도 흐름과 중앙부의 강한 제트류가 방파제 후면 파도 패턴에 영향을 미치고, 이러한 패턴이 해안선 침식 및 퇴적을 결정하는 주요 요인으로 확인됐다.

이번 연구결과는 연안 공간 변화를 과학적으로 규명하고 이를 토대로 수중방파제의 최적 설치 조건을 제시함으로써 연안 침식으로 발생하는 침수 피해 등의 재해 예방에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

연구는 연안공간 변화를 과학적으로 규명하고 이를 토대로 수중방파제 효과와 최적 설치 조건을 제시한 의미있는 연구 성과로 평가받고 있다. 특히 경관과 친수공간을 지키면서 재해를 막을 수 있는 과학적 해법을 제시했다는 점에서 의미가 크다.

연구팀은 향후 유사이동 수치모형과의 결합을 통해 연안 지형 변화를 정량적으로 예측하고, 수리실험을 통해 수중방파제 등 복합방재구조물의 성능과 방재기능을 확보해 나갈 예정이다. KIOST는 테니스장 10배 규모의 ‘수리실험동’을 구축하여, 인공적으로 파도와 흐름을 발생시켜 파랑, 월파 및 연안침식 저감을 평가하는 대규모 수리모형실험 및 수치해석 연구를 수행하고 있다. 

 

이희승 KIOST 원장은 “연안 공간 변화를 과학적으로 규명하고 이를 토대로 수중방파제 효과와 최적 설치 조건을 제시한 의미있는 연구 성과”라며 “연안 재해 대응 역량을 높이고 환경 친화적 연안 조성에 기여할 것”이라고 강조했다.

그는 또한 “이번 연구는 연안재해 대응 역량을 높이고 환경 친화적 공간 조성을 통해 지속 가능한 연안 발전을 도모한다는 점에서 중요한 의미가 있다”며, “KIOST는 앞으로도 해양 환경 변화에 따른 수중방파제 성능 조사 등을 통해 안전한 연안 조성에 기여하겠다”고 밝혔다. 

[『워터저널』 2025년 10월호에 게재]