1. 서 론

해운대 해수욕장은 한국에서 가장 유명한 해수욕장으로 매년 수백만명의 관광객들이 방문하고 있으나 백사장 잠식 과 함께 침식으로 인하여 좁은 백사장을 형성함으로써 입욕 밀도 증가에 대한 불편과 민원이 제기된 바 있다. 이에 해양 수산부에서는 2013년부터 2015년까지 연안정비사업을 통하 여 양빈, 잠제(수중방파제) 및 돌제를 시공한 바 있다. 특히, 해운대 해수욕장의 양빈은 국내 최대 규모로써 2회에 걸쳐 581,185 m³의 모래가 투입되어 해빈면적은 양빈전과 비교하 여 약 2배 이상 증가하였고, 평균해빈폭은 약 100 m에 달하 는 넓은 백사장으로 탈바꿈하였다(MOF, 2017).

하지만, 연안정비사업이 완료된 2015년 이후 계절변동과 함께 양빈안정화 과정을 보이던 면적변화는 2018년과 2019 년 다수의 태풍들이 연속적으로 내습한 이후 급격한 침식경 향을 보이고 있다.

이러한 침식변화 특성을 파악하기 위해서는 기존의 많 은 인력을 동원한 현장실측과 같은 조사방법으로는 한계가 있다. 특히, 태풍, 고파랑과 같이 불규칙적이고 불연속적인 외력환경에 대한 해빈면적의 반응을 면밀히 관측하기 위해 서는 비디오 모니터링과 같은 방법이 필요하다(Kang et al., 2007).

비디오 모니터링 기법은 미국의 Holman(1981), Holman et al.(1993), Holman and Stanley(2007)를 시작으로 국내에서는 Kim et al.(1998)이 비디오 모니터링 기법을 도입한 바 있으 며, Lee et al.(2015)는 옹진군 대이작도에서 비디오 관측시스 템으로 조석사주의 면적변화를 분석한 바 있다. Kim and Kim(2014)는 태풍시 연안사구 침식특성에 대하여 비디오 영 상을 통해 파악하였고, Kim(2016)은 남해안 및 제주해안에 대하여 카메라 영상을 이용하여 백사장 침식변화를 분석하 였다. 특히, Kang et al.(2007, 2009)은 비디오 모니터링을 통하 여 해운대 해수욕장 및 국내 주요 해수욕장에 대한 해빈변 동 특성을 분석하였다. Kang et al.(2017)은 해운대 해수욕장 의 대규모 양빈 이후 해빈안정화 과정과 태풍 차바로 인한 침식변화를 분석한 바 있다.

이에 본 연구에서는 복수의 태풍 내습전후의 해운대 해수 욕장 침퇴적 변화특성을 파악하였다. 연안침식을 일으키는 주요 외력인 파랑 특성과 해안선 변화와의 상관관계를 규명 하고자 해운대 해수욕장 전면해역의 연속 파랑관측자료와 비디오 모니터링 해안선 관측자료를 이용하여 분석하였다.

2. 조사방법

2.1 비디오 모니터링

해운대 해수욕장의 장기적인 백사장 침퇴적변화를 파악 하기 위하여 비디오 모니터링 자료를 활용하였다(MOF, 2018). 해운대 해수욕장의 비디오 모니터링 시스템은 2003년 부터 운영 중에 있으며 조선비치호텔(2003), 글로리콘도 (2003), 파라다이스호텔(2015)의 3개 고층건물에 구축되어 있 으며, 설치된 카메라는 총 5대이다. 카메라는 정확도 확보를 위하여 고해상도 카메라(12M pixel 2대, 3M pixel 3대)를 설치 하였으며, 관측범위는 약 1,400 m(50 m 간격 28개 기선)이다 (Table 1, Fig. 1).

2.2 영상보정기준점 측량 및 정사보정

영상보정기준점(ground control points, GCP) 측량은 비디오 모니터링 시스템의 카메라로부터 획득되는 이미지 영상과 현장 측량을 통한 좌표와의 상관관계를 파악하기 위해 수행 하는 조사로써, 분석결과는 취득된 이미지 영상의 좌표변환 및 거리환산 등의 정사보정 영상처리를 가능하도록 하는 필 수적인 과정이다.

Fig. 2는 각각의 카메라 영상별로 다수의 영상기준점이 관측범위 전역에 걸쳐 고르게 분포하도록 측량을 수행하였 으며, 영상보정기준점 측량 결과로부터 대상지역에서 촬영 된 이미지 영상을 실제의 평면좌표계로 변환하는 영상정보 추출계수(카메라 축척계수, 초점거리, 렌즈왜곡계수, 회전계 수, 이동계수, 중점좌표, 회전각, 확대계수 등)를 산정하였다 (Table 2). 설치된 각각의 카메라별로 약 40개 이상의 GCP들 을 획득하였으며, 실제로 영상의 고정점으로부터 기준점을 설정하여 영상보정기준점으로 채택한 점들은 30점 이상을 확보하여 정확도를 확보하였다. 영상변환의 정확성 확보를 위해서는 매년 1회 이상의 GCP 보정이 필요하며, 카메라의 촬영각도 변화, 카메라 교체 등으로 인하여 영상의 화각이 변경되었을 경우에는 반드시 재 수행하여야 한다. 비디오 모니터링 결과의 검증을 위하여 관측기선별 해빈단면측량 (해빈폭) 자료와 백사장 영상의 기선자료(해빈폭 및 해빈면 적)와 비교하였으며, 정사영상 합성 및 수치지도 맵핑을 통 한 좌표변환 정확도를 확인하였다. 정사보정 및 좌표변환에 대한 자세한 방법은 Kang et al.(2017)을 참조하기 바란다.

3. 자료분석

3.1 면적변화 시계열분석

2004년 하계 태풍 메기, 차바의 내습으로 최소 해빈면적 (39,940 m²)을 보인 이후 2009년까지 증가(66,978 m²) 하였으 나, 2009년 이후에는 연변동률의 증가와 함께 연평균 해빈면 적의 감소경향이 2012년까지 지속되었다. 2013년 11월부터 연안정비사업으로 2회에 걸친 대규모 양빈(581,185 m³)을 통 하여 해빈면적(2015년)이 양빈전(2012년)보다 약 2.5배로 증 가하였다.

양빈 완료 후 잠제 2기(미포 : 180 m, 2015/06, 동백 : 150 m, 2015/12)가 추가로 건설되면서 연안정비사업 이전과 유사한 춘~하계 감소, 추~동계 증가경향의 계절변동특성이 2018년 하계까지 나타났다. 이 기간 동안 해운대 해수욕장의 해안 선 변화에 직접적인 영향을 준 태풍은 2015년 태풍 노을, 찬 홈, 낭카, 2016년 민들레, 말라카스, 차바, 2017년 탈림, 란, 2018년 쁘라삐룬, 솔릭 등이 있으며, 태풍 내습에 의한 침식 과 일정기간 동안 자연회복과정을 반복하면서 해빈면적을 유지하였다(Table 3, Fig. 3).앞에서 언급한 태풍과는 달리 2018년 추계에 내습한 태풍 콩레이는 해운대 해수욕장의 해 빈면적을 크게 감소한 이후 자연회복과정이 나타나지 않았 으며, 동계까지 침식경향이 지속되어 2018년 12월에는 양빈 완료 이후 최소면적(119,065 m²)을 기록하였다. 2019년으로 접어들면서 동계 증가경향의 계절변동특성이 둔화되어 해 빈면적이 증가하지 않고 단기적인 침식과 회복을 반복하며 감소된 면적을 유지하였으며, 2019년 하계부터 연이어 내습 한 태풍 레끼마, 크로사, 링링, 타파, 미탁, 하기비스의 영향 으로 해빈면적이 지속적으로 감소하여 2019년 해운대 해수 욕장의 연평균 해빈면적은 전년 대비 9.5 %(12,607 m²)가 감 소한 것으로 나타났다(Table 4, Fig. 4).

3.2 공간변화분석

해빈면적 변화에 영향을 주는 원인 중 가장 중요한 외력 인 해운대 해수욕장 전면으로 입사하는 파랑특성을 파악하 기 위하여 전면해역 수심 30 m 지점에 초음파식 파고파향계 (AWAC, Nortek)를 2017년부터 설치하여 운영 중에 있다. 이 자료와 함께 기상청에서 운영하고 있는 거제도 해양기상부 이, 국립해양조사원에서 운영 중인 해운대부이 자료를 동시 에 수집하여 분석하였다.

해운대 해수욕장의 면적변화를 공간적으로 파악하기 위하 여 각 기선별 면적변화 시계열을 통해 비슷한 변동패턴을 보이는 기선을 군집화(clustering)하여 동측구간, 중앙구간 및 서측구간의 3개영역으로 분할하였다(Fig. 5).

서측구간의 경우, 2018년 태풍 콩레이 내습 이후 E계열 파 랑이 지속되면서 평균해빈폭의 증가경향을 보였으나, 2019년 3월에 S계열로 파향이 변화한 후 다른 구간에 비하여 해빈폭 의 감소가 크게 나타났다. 이후, 하계 고파랑과 파향의 단기 적인 변화 등으로 침퇴적을 반복하며 해빈면적이 유지되었 으나, 8월에 짧은 간격으로 연이어 내습한 레끼마, 크로사의 영향으로 고파랑 지속기간이 길어짐에 따라 전구간에서 해 빈폭 감소경향이 나타났다. 중앙 및 동측구간은 태풍 링링 이후 높은 파고의 SE계열 고파랑이 지속됨에 따라 평균해빈 폭의 급격한 감소경향이 나타난 반면, 서측구간은 다른 구간 과는 반대로 해빈폭의 증가경향이 나타나 중앙 및 동측구간 과 침퇴적이 교번하여 나타나는 것으로 파악되었다(Fig. 6).

비디오 모니터링 영상을 기반으로 해운대 해수욕장의 태 풍 내습전후 해안선 변화를 분석한 결과, 태풍 링링, 타파, 미탁 내습 기간 동안 전체 평균해빈폭은 약 3.6 m 감소하였 으며, 중앙 및 동측구간에서 최대 12.4 m의 해빈폭 감소가 나타났으나, 서측 일부구간에서는 최대 9.9 m 증가한 구간이 존재하였다(Fig. 7a). 태풍 하기비스 내습 시에는 태풍 링링, 타파, 미탁 내습 후와 마찬가지로 전체 평균해빈폭은 약 2.2 m 감소하였으며, 중앙 및 동측구간에서 최대 12.0 m의 해빈폭 감소가 나타났으나, 서측 일부구간에서는 최대 13.5 m 증가 한 구간 존재하였다(Fig. 7b). 2019년 하 ~ 추계에 내습한 태풍 의 영향을 정리하면, 서측 일부구간(조선비치호텔 전면)을 제외한 전 구간에서 해빈폭이 감소하였으며, 구간별로는 동 측구간에서 최대 20.1 m 감소, 서측 조선비치호텔 전면에서 는 최대 20.9 m 증가한 구간이 존재하며, 전구간 평균 해빈 폭은 5.9 m 감소한 것으로 나타났다(Fig. 7c).

4. 결 론

본 연구에서는 해양수산부 연안침식 실태조사에서 운영 중인 해운대 해수욕장의 비디오 모니터링 시스템을 이용하 여 연안정비사업 실시 이후의 백사장 면적변화를 분석하였 다. 해운대 해수욕장은 연안정비사업을 통한 대규모 양빈 (581,185 m³) 이후 계절변동 특성과 함께 해빈안정화 과정을 거치면서 잘 유지되었으나, 최근 2년간 복수의 태풍 내습에 의하여 해운대 해수욕장의 계절변동특성 및 해빈안정화 양 상은 균형을 상실하였으며, 급격한 침식이 발생하였다. 특 히, 2018년 태풍 콩레이에 의해 침식된 백사장은 계절변동에 의한 겨울철 해빈면적을 회복하지 못하였으며, 2019년에 내 습한 태풍들로 인하여 해빈면적이 전년대비 9.5 %(12,607 m²) 로 침식되었다. 해운대 해빈 전면에서 관측된 파랑자료와 해빈면적자료를 분석한 결과, 백사장 서측구간의 경우, 2018 년 태풍 콩레이 내습 이후 E계열 파랑이 지속되면서 평균해 빈폭의 증가경향을 보였으나, 2019년 3월에 S계열로 파향이 변화한 후 다른 구간에 비하여 해빈폭의 감소가 크게 나타 났다. 중앙 및 동측구간은 태풍 링링 이후 높은 파고의 SE계 열 고파랑이 지속됨에 따라 평균해빈폭의 급격한 감소경향 이 나타난 반면, 서측구간은 다른 구간과는 반대로 해빈폭 의 증가경향이 나타났다. 상기 결과로 볼 때, 해운대 해수욕 장의 해빈면적 변화양상은 계절에 따른 입사파향에 따라 백 사장 서측과 중앙 및 동측의 침퇴적 경향은 서로 상반되게 나타남을 알 수 있었다.

특히 2018년 태풍 콩레이 내습 이후 나타난 동계 증가경향 의 계절변동특성 둔화와 2019년 복수의 태풍영향으로 지속 적인 침식경향이 나타나는 원인이 해수욕장 전면에 설치된 잠제 시설물의 침하(마루높이 미확보)와 그에 따른 기능유 지 여부 등 향후 정밀한 시설물 모니터링이 필요할 것으로 판단되며, 아울러 해운대 해수욕장의 자연복원력 평가와 함 께 백사장의 모래가 어느 경로로, 얼마나 유출되는지에 대 한 연구도 필요할 것으로 사료된다.