파도리 해빈의 지형과 퇴적물 분포 특성에 관한 연구

Abstract

The purpose of this study is to identify characteristics of Padori beach in terms of geomorphology and sediment distribution, which is a composite mixed beach with gravel and sand, and with a high tidal range of 5 to 7m. To find topographical features, a Padori beach geomorphological map was set up on ArcGIS 9.3 and data of factors influencing micro-topographical change, such as wave, wind, longshore current, tide and tidal current, were examined, and the origin of the sediments was traced by analyzing the undersea features. For identifying characteristics of Padori beach according to sediment distribution, a grain-size analysis was carried out with 133 samples of the sediments, and distribution of the sediments was investigated according to the morphology such as wave-cut platform, low tide terrace, beach face, berm and sea cliff. The results of the study are summarized as follows: 1. Padori beach is a composite mixed beach consisting of a dissipative low tide terrace on a gentle slant and a reflective beach face on a steep slant. The beach has notches and sea caves developed along fault or joint of the sea cliff, and backwash ripples existing on the low tide terrace, and sand bars appearing near the low tide line when it is the spring tide. 2. Under low-wave height conditions on the beach, a berm of a large scale are formed, and beach cusps appear on the upper beach through the swash, while under high-wave height conditions, a berm of a relatively small size is built up and movement and mixture of sediments occur on the upper beach face. When the wave energy is similar, the sections under influence of swash, surf and shoaling wave are changed depending on the tide, and marked micro-topographical changes take place between the low tide terrace and the beach face. 3. Since there is no nearby river large enough to supply sediments to the beach, sand becomes delivered from the sea floor to the beach by wave, longshore current or tidal current. In the case of supply of gravel, rock fragments are eroded away by wave and the weathering to become the size of pebbles through abrasion, on the broad wave-cut platform in the south of the beach, and are transported by wave to the beach between the wave-cut platform and the sea cliff. 4. The mean grain size of sediments is approximately 0.339mm as sand on the low tide terrace, about 3.738mm as sandy gravel on the beach face where there is poor sorting of a bimodal type, and about 7.195mm as gravel on the berm under moderately well sorting of a unimodal one. The sediment on the beach face with no berm shows a tendency to get more fine-textured as they get landward. 5. The mean grain size of sediments becomes smaller as a whole from the south of the beach, where there is a wide wave-cut platform seaward, to the north. Such sediment distribution, as grading pattern to a cross-shore or longshore direction on the north of the beach with no berm and as sandy gravel appearing on the beach face and gravel on the berm south of the beach, can be understood with a pattern of sediment movement through overpassing of the composite mixed beach. The study is meaningful in that our macrotidal composite mixed beach on the west coast was investigated in terms of geomorphological and sediment features, with a case of Padori beach. Especially, the study presents several significant results: such as description on micro-topographical changes in the composite mixed beach consisting of a low tide terrace and a beach face, and accounts of the wave-cut platform as a major source for gravel sediments and of overpassing for sediment distribution on the beach face and the berm.;우리나라의 서해안 태안반도에 위치하는 파도리 해빈은 5~7m의 대조차 환경이며 외해에 개방되어 있다. 태안해안국립공원에 속하는 파도리 해빈에는 해식애, 파식대, 해식동, 노치 등 다양한 지형이 있어 주요한 관광지로 이용되고 있다. 파도리 해빈은 태안반도에 흔히 분포하는 비치 페이스로만 이루어진 사빈과는 달리 자갈과 모래가 섞인 혼합 해빈으로 완만한 경사의 저조간석지와 상대적으로 경사가 급한 비치 페이스에 범이 뚜렷하게 형성되어 있다. 본 연구의 목적은 파도리 해빈의 지형 경관 분석을 통해 지형적 특성을 파악하고 파도리 해빈에 영향을 주는 파랑, 바람, 연안류, 조류 등의 영향을 검토하여 미지형 경관 변화 양상을 해석하며 파도리 해빈 인근의 해저지형 특성을 통해 파도리 해빈 퇴적물의 기원을 파악하는 것이다. 또한 파도리 해빈 퇴적물 입도 분석을 통해 파도리 해빈의 퇴적상을 파악하고 각각의 지형에 따른 퇴적물 분포 특성을 설명하는 것이다. 문헌 연구를 통해서 해빈의 정의와 분류 및 성인을 조사하고 대조차 해빈, 혼합 해빈과 관련한 선행연구를 살펴봄으로써 파도리 해빈의 분류와 퇴적물 성인을 파악하는 기초를 마련하고 해빈의 미지형 변화나 퇴적물 분포 양상을 설명하는 근거를 찾았다. ArcGIS로 파도리 해빈 지형도(Geomorphological Map)을 구축하여 지형 경관 특성을 분석하였으며 미지형 경관 변화 요인을 파악하기 위해 보퍼트의 풍력 계급표에 따라 풍속에 따른 파고를 추산하여 파랑의 영향을 분석하였다. 해빈 퇴적물의 분포 특성을 파악하기 위해 총 133개 시료에 대한 입도 분석을 수행하였고 이를 바탕으로 지형에 따른 퇴적물 분포 양상을 파악하였다. 연구 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 파도리 해빈은 사질의 완만한 소산형(dissipative) 저조 간석지와 모래와 자갈이 혼합된 경사가 급한 반사형(reflective) 비치 페이스로 이루어져 있다. 따라서 파도리 해빈은 영국의 Horn & Walton이 정의한 혼합해빈(a composite mixed beach)으로 분류될 수 있다. 파도리 해빈에 발달된 노치나 해식동은 주로 파랑의 힘에 직접적으로 노출될 만큼 바다 쪽으로 돌출한 해식애의 구조선을 따라 나타나며 저조시에 노출되는 저조 간석지에는 백워시 연흔(backwash ripple)과 사리 때 저조선 부근에 사주가 나타난다. 둘째, 파도리 해빈은 파고가 낮은 환경에서 큰 규모의 범이 나타나고 파고가 높은 환경에서는 범이 침식되어 작은 규모의 범이 나타난다. 파랑의 힘이 강할 때는 상부 비치 페이스의 퇴적물이 전반적 이동과 혼합이 일어나는 반면 파랑의 힘이 약할 때 스워시와 백워시의 일정한 작용으로 좁은 간격의 작은 해빈 커습이 상부 비치에 나타난다. 비슷한 파랑 에너지 환경에서는 조석에 따라 스워시, 쇄파, 천해파가 작용하는 범위가 달라지면서 저조 간석지와 비치 페이스의 경계 부분의 미지형 변화가 뚜렷하게 나타난다. 셋째, 모래와 자갈이 혼합된 파도리 해빈 인근에는 퇴적물을 공급할 만한 큰 하천이 거의 없어서 파도리 해빈 퇴적물은 인근 해식애의 노두나 해저로부터 공급된 것으로 파악할 수 있다. 모래의 경우는 해저로부터 파랑, 연안류, 조류의 영향으로 해빈 쪽으로 운반된 것이 대부분인 반면 자갈의 경우는 수심 깊은 곳에서 운반되기 힘들기 때문에 저조시 노출되는 해빈 남쪽의 넓은 파식대에서 풍화 ․ 침식된 암편이 마식작용으로 잔자갈(pebble) 크기가 되면 파랑에 의해 파식대와 해식애 사이로 집적되어 해빈 퇴적물로 공급되는 것이다. 넷째, 저조 간석지의 퇴적물은 평균입도가 약 1.562φ(0.339mm) 정도로 중간모래의 비율이 높은 사질(S)인 반면 비치 페이스의 퇴적물은 평균 입도가 약 -1.902φ(3.738mm) 정도로 자갈과 모래가 섞여 있는 사질역(sG)이 대부분이다. 범이 존재하는 비치 페이스에서는 육지방향의 범에서 평균입도가 -2.847φ(7.195mm)로써 평균입도가 상대적으로 큰 역질(G)이고 분급이 양호한 단일 모드(Unimodal)인 반면 비치 페이스의 분급은 대체적으로 불량하고 이중 모드(Bimodal)를 보였다. 범이 없는 해빈 북부 비치페이스의 퇴적물은 전반적으로 분급이 양호한 단일 모드(Unimodal)로써 육지방향으로 일정하게 세립해지는 경향을 보였다. 다섯째, 파도리 해빈의 지형 조건에 따라서 퇴적물의 분포가 다양하게 나타난다. 자갈의 공급지인 파식대가 넓게 펼쳐져 있는 해빈 남부의 비치에서 해빈 북부로 갈수록 전반적으로 평균입도가 작아지는 경향을 보인다. 해빈 남부 비치페이스에서는 바다 방향의 파식대 인근과 범 부분 퇴적물의 입도가 모두 상대적으로 큰 역질(G)로 나타난다. 바다방향에 사질(S)의 저조 간석지가 펼쳐진 부분은 비치 페이스의 퇴적상이 사질역(sG)으로 구분되는 경우가 대부분이며 육지 방향으로 갈수록 일정한 경향성은 없으나 범 부분에서는 동일하게 입도가 큰 역질(G)로 나타난다. 반면 범이 없는 해빈 북부의 퇴적물은 해빈을 가로지르는(cross-shore) 방향과 연안(longshore) 방향으로 퇴적물이 일정한 경향성을 보이는데 이러한 경향성과 비치 페이스와 범의 퇴적물 분포는 혼합 해빈의 ‘선별운반작용(overpassing)'의 퇴적물 이동 양상으로 설명할 수 있다. 본 연구는 파랑에 대한 요소 분석에서 풍속 자료를 바탕으로 보퍼트(Beaufort)의 풍력계급표에 따라 파고를 추산한 것이기 때문에 실측 자료가 아니라는 점과 연구 지역에 대한 조사가 한 달 간격으로 이루어져 연속적인 미지형 변화 양상을 파악하지 못한 점에서 한계점이 있다. 하지만 본 연구는 우리나라의 지형학계에서 거의 연구되지 않은 대조차 혼합해빈의 지형과 퇴적물 특성에 대해 파도리 해빈을 사례로 구체적으로 파악하였다는 점에서 의의가 있다. 특히 혼합해빈의 형태가 저조 간석지와 비치 페이스로 이루어져 있어 파랑, 조석 등에 따른 역동적인 지형 변화 양상을 보여주었고, 파식대가 자갈 퇴적물의 주요 공급지로 기능하고 있다는 것과 비치 페이스와 범의 퇴적물 분포를 선별운반작용으로 설명한 것은 이 연구의 독특성을 나타낸다.