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ISSN : 1229-3431(Print)
ISSN : 2287-3341(Online)

Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety Vol.27 No.2 pp.308-323
DOI : https://doi.org/10.7837/kosomes.2021.27.2.308

Prediction of Change in Growth Rate of Algae in Jinhae Bay due to Cooling Water Discharge

Seongsik Park^*, Seokjin Yoon^**, In-Cheol Lee^***, Byeong Kuk Kim^****, Kyunghoi Kim^***†

^*Graduate Student, Department of Ocean Engineering, Pukyong National University, Busan 48513, Korea
^**Researcher, Dokdo Fisheries Research Center, National Fisheries Research & Development Institute, Pohang 37709, Korea
^***Professor, Department of Ocean Engineering, Pukyong National University, Busan 48513, Korea
^****Manager, Tongyeong Terminal Division, Korea Gas Corporation, Tongyeong 53007, Korea

* First Author : tjdtlr2565@hanmail.net, 051-629-6583

^† Corresponding Author : hoikim@pknu.ac.kr, 051-629-6583

Received February 9, 2021 Review March 26, 2021 Accepted April 27, 2021

Abstract

In this study, we aimed to evaluate the environmental changes in Jinhae Bay caused by cooling water using numerical modeling. Cooling water discharge volume from the results of Case 1 (10 m³ sec^-1) showed that the environmental changes in Jinhae Bay were extremely insignificant throughout the study period. In the simulation conditions of Case 2 (100 m3 sec^-1), there was a decrease in water temperature of approximately 1– 3℃ within a 5 km radius from the discharge outlet. In Case 3 (1000 m3 sec^-1), a decrease in water temperature of up to 4– 5℃ was observed within a radius of 8 km from the discharge outlet and cooling water discharge spread throughout the Bay. Growth rate of microalgae decreased by up to 15 % in November, whereas it increased by up to 6 % near the Hangam Bay in Case 3. From the above results, we confirmed that the environmental changes in Jinhae Bay due to cooling water discharged from Tongyeong LNG station are extremely insignificant. Moreover, it is expected that cooling water discharge could be utilized as a counter measure for 'red tide bloom' or ‘macroalgae growth'.

Key Words : Cooling water discharge , Jinhae bay , Three-dimensional flow model , Growth rate of algae , Prediction

냉배수 방류에 따른 진해만의 해조류 성장 속도 변화 예측

박 성식^*, 윤 석진^**, 이 인철^***, 김 병국^****, 김 경회^***†

^*부경대학교 해양공학과 대학원생
^**국립수산과학원 독도수산연구센터 해양수산연구사
^***부경대학교 해양공학과 교수
^****한국가스공사 안전환경부 과장

초록

통영 LNG 기지에서 방류되는 냉배수가 진해만에 미치는 영향을 알아보고, 냉배수의 활용 방안 모색을 위해 총 4개의 냉배수 방류량에 대한 진해만의 환경변화를 1년간(2018년) 모의하였다. 실제 냉배수 방류량인 Case1(10 m³ sec^-1)의 모의 결과, 모든 분기에서 냉배 수에 의한 진해만의 환경변화는 매우 미미하게 나타났다. 모의 방류량인 Case2(100 m3 sec^-1)의 경우 방류구 반경 5 km 범위에서 1 ~ 3℃의 수온 감소를 보였으며, Case3(1000 m3 sec^-1)에서는 방류구 반경 8 km 범위에서 최대 4 ~ 5℃의 수온이 감소하였고 진해만 전 해역에 걸쳐 냉 배수가 확산하는 결과를 보였다. 플랑크톤의 성장 속도는 최대 15% 감소하였으며(11월), 대형조류의 성장 속도는 행암만 부근에서 최대 6 % 증가하는 결과를 보였다. 상기 결과로부터 통영 LNG 기지에서 방류되는 냉배수에 의한 진해만의 환경변화는 미미한 것을 확인하였 다. 또한 Case3 결과로부터 국소지역의 ‘적조 방재’, ‘해조류 성장’을 목적으로 냉배수의 활용이 가능할 것으로 기대된다.

키워드 : 냉배수 , 진해만 , 3차원 유동 모델 , 조류 성장 속도 , 예측

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Funding:

1. 서 론

천연가스(NG, Natural Gas)는 기지에 액화된 상태로 저장되 며 이를 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)라 한다. LNG를 수요처로 공급하기 위해서는 재기화시키는 과정이 필요하다. 기화시 사용되는 열매체에 따라 AAV(ambient-air vaporizer), FV(fired vaporizer), WHV(water-heated vaporizer)로 나 뉜다. 냉배수는 해수를 열매체로 사용하는 WHV에서만 발생 하며 대표적으로 ORV(open rack vaporizer)가 있다. 여름철 ORV 1기당 5000 m³ hr^-1 이상의 해수를 취수하며 국내 LNG 생산기지에는 총 43기의 ORV가 있다(Kim, 2000). 취수된 해 수는 열매체로 사용되어 주변 해수보다 약 4℃가량 낮은 냉 배수가 되어 다시 인근 해역으로 방류된다(Kim and Kim, 2001). 방류된 냉배수는 해당 해역에 열 오염원으로 작용할 우려가 있다. 냉배수에 의한 수온 감소는 해역의 밀도를 변 화시키고 해양의 일차생산에도 영향을 미칠 우려가 있다 (Dahl-Madsen et al., 1976).

국내에는 총 5개의 LNG 생산기지가 있으며 그중 하나는 진해만 서부 연안에 위치하고 있다. 진해만은 남해 동부에 위치하여 주변으로는 공업·산업단지와 함께 거제, 마산, 통 영과 같은 도시들로 둘러싸여 있다(Fig. 1). 이들로부터 유입 되는 다량의 유기물과 영양염은 반폐쇄적 요인으로 인하여 외해로 교환되지 못하고 만 내에 축적된다. 이러한 지형적 조건과 진해만 전 해역에 분포하고 있는 양식장의 영향으로 진해만은 매년 부영양화, 빈산소수괴와 함께 적조 발생 문 제를 겪고 있다(Paik and Yun, 2000).

냉배수의 영향에 관한 면밀한 검토를 위해서는 다양한 관 점에서의 연구가 필요하나 이에 관한 연구는 미흡한 실정이 다. Kim(2011)의 연구는 수치실험이 배제된 단순 현장 샘플 링 실험으로 정량적인 해석이 부족하며, 연안역의 냉배수 확산에 관한 연구(Kim and Kim, 2001)는 2차원 수심적분 모 형을 사용하여 연직 구조가 결여된 수평 분포만을 나타내고 있다. 또한, 대부분의 냉배수 관련 연구는 수온 변화에만 초 점을 맞추고 있으며, 냉배수가 해조류의 성장에 미치는 영 향에 관한 연구는 없는 실정이다.

본 연구는 통영 LNG 기지에서 방류되는 냉배수가 해양환 경에 미치는 영향을 알아보고, 냉배수의 유효활용 방안을 모색하기 위한 기초 연구이다. 이를 위해 본 연구에서는 3차 원 유동 모델 POM(Princeton Ocean Model)을 사용하여 총 4개 의 냉배수 방류량에 대한 진해만의 환경변화를 1년간(2018 년) 모의하였다. 동시에 식물플랑크톤과 해조류(다시마)의 격자별 성장 속도를 계산하여 microalgae와 macroalgae에 미치 는 냉배수의 영향을 살펴보았다.

2. 재료 및 방법

2.1 POM(Princeton Ocean Model)

본 연구에서 사용된 3차원 유동 모델인 POM은 해양은 물 론 연안 및 하구역을 대상으로 널리 사용되고 있다(Xue et al., 2000;Jung, 2013;Yoon and Kasai, 2017). POM은 다음과 같 은 특징이 있다. 수평 격자는 곡선좌표계와 ‘Arakawa C’ 격 자 차분 체계를 사용하며, 연직 방향으로는 sigma(σ) 좌표계 를 도입하고 있다. σ 좌표계는 연직 구조를 총 수심에 대한 상대적인 비율로서 나타내어 연직층이 끊어지지 않는다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 경사면에서의 지형적 변화를 재현하는데 유용하다(Mellor, 2002). 또한, POM에서는 모드분 리법을 사용하여 내부모드와 외부모드를 분리하고 있다. 전 자인 내부모드는 CFL 조건과 내부파 속도에 기초하여 긴 시 간 간격을 허용한다. 이러한 이유로 모드분리법은 비용적 측면에서 매우 효율적인 기법으로 평가된다(Simons, 1974;Madala and Piacsek, 1977).

2.2 유동 모델 조건

계산 기간은 총 1년(2018.01.01. ~ 2018.12.31.)으로 본 계산에 앞서 1년간의 안정화 기간을 거쳤다. 계산 시간 간격은 내부, 외부모드에 대해 각각 24, 0.8 sec로 설정하였다. 수평 격자는 정방 격자이며(dx = dy = 500m) 격자 개수는 x_n = 87, y_n = 74 이다. 연직 격자는 총 10개의 σ층으로 구성되며, 표층에서부 터 각 층의 중심 σ는 다음과 같다: σ = -0.007, -0.024, -0.054, -0.102, -0.170, -0.271, -0.400, -0.536, -0.693, -0.891. 개방경계에 사용된 조위는 국립해양조사원의 통영과 가덕도 조위관측소 의 조위값을 조화분해하여 4대 분조를 포함한 36개 분조의 조화상수를 구하여 다음과 같이 강제진동으로 주었다(식(1); KHOA, 2018).

ζ (t) = \sum_{i = 1}^{n} H_{i} \times cos (ω_{i} t - k_{i})

(1)

유동 모델 구축을 위한 외부 조건은 다음과 같다: [개방경 계 수온ㆍ염분(통영-거제 수로, 거제-가덕 수로(MEIS, 2018)), 기상조건(창원지점 기온, 일사량, 운량, 상대습도, 바람장 (KMA, 2018)), 10개의 하천 유입(RO1:사등천(143 km²), RO2:보 전천(82 km²), RO3:용정천(73 km²), RO4:황리천(59 km²), RO5:진 전천(79 km²), RO6:진동천(98 km²), RO7:삼호천(93 km²), RO8:남천 (102 km²), RO9:양곡천(6 km²), RO10:가덕도(22 km²)(Tank Model)), 1개의 냉배수 유입]. 외부 조건으로 사용된 양측 수로 표·중· 저층에서의 수온, 염분 및 바람장, 하천 유입량의 시계열 그 래프를 Fig. 2에 나타내었다. 대조기 저조를 기준으로 약 한 달간의 평균 바람장은 2, 5, 8, 11월에 각각 북풍, 남풍, 남동 풍, 북풍으로 나타났다(+U : 북동풍, +V : 북서풍). 하천 유입 량은 주로 5월과 7월에 많았으며, 유역 면적이 143 km²로 가 장 큰 RO1 하천에서 유입량이 가장 크게 나타났다.

냉배수 방류량은 0, 10, 100, 1000 m³ sec^-1로 총 4개의 조건 을 고려하였다. 이 중 Case0(0 m³ sec^-1)은 미방류 조건이며 Case1(10 m³ sec^-1)은 실방류 조건이다. 나머지 Case2(100 m³ sec^-1) 와 Case3(1000 m³ sec^-1)은 모의 Case로서 냉배수의 재활용 방 안 모색을 위해 고려되었다. 모든 Case에 대해서 취·배수의 수온 편차는 4℃로 설정하였다. 본 연구에서 고려된 취·배수 의 수온 편차와 실방류량 조건은 관측 자료를 바탕으로 계 획되었다(Kim and Kim, 2001). 냉배수 방류는 표층 방류로 설 정하였다.

2.3 식물플랑크톤 및 해조류의 격자별 성장 속도

microalgae와 macroalgae에 미치는 냉배수의 영향을 알아보 기 위해 냉배수 방류에 따른 식물플랑크톤과 다시마의 격자 별 성장 속도 변화를 예측하였다. 해양에서 조류의 일차생 산은 수온(T), 일사량(I), 영양염(N, P) 농도에 영향을 받는다. 조류의 격자별 성장 속도 계산을 위한 입력자료 중 수온은 수치실험의 재현결과를 사용하고 일사량과 영양염은 관측 치를 사용하였다. 사용된 일사량과 영양염 자료는 각각 기 상청의 ‘기상자료개방포털’과 해양환경공단의 ‘해양환경측 정망’에서 취득하여 사용하였다(KMA, 2018;MEIS, 2018). 식 물플랑크톤의 격자별 성장 속도 PP(day^-1)는 식(4) ~ (7)에, 다 시마의 격자별 성장 속도 NGR(day^-1)은 식(8) ~ (13)에 나타내 었으며, 계산에 사용된 파라미터들은 Table 1에 정리하여 나 타내었다(Hashimoto and Takeoka, 1998;Zhang et al., 2016).

P P = μ_{max, P P} \times f_{P P} (T) \times f_{P P} (I) \times f_{P P} (N, P)

(4)

f_{P P} (T) = 10^{0.0275 T}

(5)

f_{P P} (I) = \frac{I}{I_{o p t, P P}} \times exp (1 - \frac{I}{I_{o p t, P P}})

(6)

f_{P P} (N, P) = \frac{D I N}{K_{n} + D I N} \times \frac{D I P}{K_{P} + D I P}

(7)

N G R = G - R

(8)

G = μ_{max, N G R} \times f_{N G R} (T) \times f_{N G R} (I)

(9)

f_{N G R} (T) = \frac{2 (1 + β) \times X_{T}}{X_{T}^{2} + 2 \times β \times X_{T} + 1}, X_{T} = \frac{T - T_{max}}{T_{o p t} - T_{max}}

(10)

f_{N G R} (I) = \frac{I}{I_{o p t, N G R}} \times exp (1 - \frac{I}{I_{o p t, N G R}})

(11)

I_{z} = I_{0} \times exp (- k z), k = \frac{1.7}{S D}

(12)

R = R_{max20} \times r^{T - 20}

(13)

3. 결과 및 고찰

3.1 유동 모델 검증

유동 모델 결과의 조석 및 조류, 수온 및 염분에 대한 검 증이 진행되었다. 조석 및 조류 검증에는 국립해양조사원의 마산 조위관측소(TL1)와 4개 조류관측소(TC1 ~ TC4)에서 관 측된 데이터를 사용하였다(Fig. 1b;KHOA, 2018). 조석은 2개 월(2018.11. ~ 2018.12.) 조위를 비교하여 검증하였으며, 조류 는 반일주조 표층의 조류타원도를 통해 검증하였다. 조석 검증 결과, 관측치와 계산치의 진폭과 위상이 잘 일치하였 다. 조류 검증 결과, 계산된 조류타원도의 장축과 단축 그리 고 위상 모두 관측치와 잘 일치하여 높은 재현성을 보였다 (Fig. 3a,b; Table 2; Table 3).

수온 및 염분 검증에는 해양환경공단의 해양환경측정망 33개 정점(TS1~33)의 표·저층에서 2, 5, 8, 11월에 관측된 데 이터를 사용하여 검증하였다(Fig. 1b). 검증 방법으로는 관측 치와 계산치를 1:1 비교하고, 목적함수 R²(Determination coef.) 와 SS(Skill Score; Willmott, 1981)를 계산하여 Fig. 3c에 나타내 었다. SS는 0 ~ 1의 범위를 가지며, 1에 가까울수록 관측치와 계산치가 잘 일치함을 의미한다. 수온 검증 결과, 목적함수 값 은 표층에서 R² = 0.97, SS = 0.99, 저층에서 R² = 0.95, SS = 0.99 로 1에 가까운 값을 보였다. 염분의 경우 목적함수 값은 표 층에서 R² = 0.72, SS = 0.91, 저층에서 R² = 0.79, SS = 0.94로 나타 나 재현성이 높은 것을 확인할 수 있었다.

3.2 유동 모델 결과(유동, 수온, 염분)

본 연구에서는 냉배수가 해양환경에 미치는 영향을 알아 보기 위해 1년간의 유동 모델 모의를 진행하였다. 식물플랑 크톤과 다시마의 격자별 성장 속도는 최적 수온과 최적 일 사량에 기반해 각각 11월과 5월에서 높게 나타났으며, 이에 따라 격자별 성장 속도에 미치는 냉배수의 영향도 같은 기 간에서 크게 나타났다. 5월과 11월을 대상으로 잔차류와 수 온, 염분 결과를 Fig. 4 ~ 9에 나타내었다. 여기서 잔차류는 대조기 저조를 기준으로 약 한 달간의 유동을 시간 적분 평 균하여 구했으며, 조석잔차류, 밀도류, 취송류, 편향력이 포 함된 잔차류를 의미한다. Case0의 결과는 유동 모델 결과값 을 의미하며, 나머지 Case1 ~ Case3의 결과는 Case0과의 상대 적인 편차로 나타내었다.

5월 Case0의 표층 잔차류는 0.03 ~ 24.43 cm sec^-1의 범위를 보이며, 가덕수로에서 만 내부로의 흐름이 지배적인 것으로 나타났다. 거제-가덕 수로에서의 잔차류 흐름을 지배하는 것 은 주로 남-북 방향의 바람장이며, 남풍이 지배적인 5월에 거제-가덕 수로에서 만 내부로의 표층 잔차류 흐름이 발생 한 것으로 판단된다. Case1과 Case2는 Case0과 잔차류 흐름의 차이를 보이지 않았으며, Case3의 표층 잔차류는 Case0에 비 해 평균적으로 2.92 cm sec^-1 유속으로 만 외부로의 흐름이 강 해진 결과를 보였다(Fig. 4). 이는 냉배수의 방류로 인해 진해 만의 흐름 구조가 변화되기 때문으로 판단된다.

Case0의 표층 수온은 13.51 ~ 18.29℃의 범위를 보였으며, 만 중앙부에서 상대적으로 낮은 수온 분포를 나타냈다(Fig. 5). Case1의 수온은 Case0과 차이를 보이지 않았으며, Case2의 경우 방류구 반경 5 km 범위에서 1 ~ 3℃의 수온 감소를 보 였다. Case3의 경우, 표층과 저층에서 각각 최대 5℃와 4℃의 수온 감소가 확인되었으며, 진해만 전해역에 걸쳐 냉배수가 확산하는 결과를 보였다. 상기 결과로부터, 실제 냉배수 방 류량에 의한 수온 변화는 미미하며, 100 m³ sec^-1 방류 시 방 류구 인근에서 수온이 감소하기 시작하고 1000 m³ sec^-1 방류 시에는 진해만 전해역에 걸쳐 냉배수의 영향을 받는 것을 알 수 있다.

Case0의 표층 염분은 8.7 ~ 33.6 psu의 범위를 보였으며, 하천 RO1 유입구 부근에서 약 9 psu로 가장 낮게 나타났다(Fig. 6). 이는 RO1으로부터 다량 유입된 담수의 영향으로 판단된다. 냉 배수에 의한 염분 변화는 Case1과 Case2에서는 관측되지 않 았다. Case3에서 만 내의 염분이 평균적으로 약 0.5 psu 감소 하였는데, 이는 냉배수 방류로 변화한 흐름 구조로 인해 만 외부로의 염분수송이 강해져 나타난 결과로 판단된다.

11월 Case0의 표층 잔차류는 북풍이 지배적인 바람의 영 향으로 거제-가덕 수로에서 만 외부로 유출하는 흐름이 발 생하였다(Fig. 7). Case1과 Case2의 잔차류는 Case0과 유사하 였으며, Case3는 약 2.38 cm sec^-1 유속으로 만 외부로의 흐름 이 강해졌다. 수온은 표층과 저층에서 모두 약 10 ~ 17℃의 범위를 보였으며, 주로 수심이 얕은 연안에서 낮은 수온 분 포를 보였다(Fig. 8). Case1과 Case2에서 냉배수에 의한 수온 감소는 미미하게 나타났다. Case3에서는 방류구 인근에서 최 대 약 4℃ 감소했으며, 확산 범위는 표층에서는 만 중앙부, 저층에서는 방류구 인근 해역으로 나타나 국소적인 확산을 보였다. 이는 냉배수 방류로 인한 가덕수로로의 표층 잔차 류가 다른 분기에 비해 다소 약하게 형성되었기 때문으로 판단된다. Case0의 표층 염분은 29.6 ~ 34.2 psu의 범위를 보였 다(Fig. 9). Case3의 염분은 냉배수 방류로 인해 방류구 인근 과 만 중앙부에서 약 1 ~ 2 psu 감소하는 결과를 보였다.

3.3 식물플랑크톤 및 해조류의 격자별 성장 속도

식물플랑크톤의 격자별 성장 속도(PP)의 최적 일사량은 24 W m^-2이며, DIN과 DIP에 대한 반포화상수는 각각 200, 20 μg L^-1이다. PP는 일사량과 영양염 농도의 영향으로 11월 에 가장 높았으며, 이에 따라 냉배수에 의한 PP 변화도 11월 에서 가장 두드러지게 나타났다. 진해만의 분기별 평균 표· 저층 수온, 일사량 및 표층 DIN, DIP 농도를 Fig. 10에 나타 내었으며, Case0의 PP 분포와 냉배수 방류량별 PP 변화량 (Case1 ~ Case3)을 Fig. 11에 나타내었다.

11월 Case0의 PP는 0.012 ~ 0.12 day^-1의 범위로 나타나 공간 별로 최대 10배의 차이를 보였으며, 주로 만 중앙부에서 높 고 연안으로 갈수록 낮아지는 경향을 보였다(Fig. 11). 이는 수심이 깊어짐에 따라 평균 117 W m^-2의 표층 일사량이 감소 하여 식물플랑크톤의 최적 일사량(24 W m^-2)에 가까워졌기 때문으로 판단된다.

Case1과 Case2의 PP는 Case0과 유사한 반면 Case3의 경우, 냉배수 방류에 의해 감소하는 경향이 나타났다(Fig. 9). 방 류구로부터 약 9 km 떨어진 서부해역의 중심부에서 최대 -0.019 day^-1의 PP 감소가 확인되었으며, 이는 냉배수 방류로 인해 표층 수온이 약 5℃ 감소하면서 나타난 결과로 판단된 다(Fig. 8). PP 계산식은 식물플랑크톤 전체 종을 대상으로 하기 위해 수온의 영향이 지수식으로 설계되었다(Eppley, 1972; 식(5)). 지수식은 monotonic function으로서 함수의 독립 변수인 수온이 감소하게 되면 종속변수인 PP도 함께 감소하 게 된다. 따라서, 냉배수 방류에 의한 수온 감소로 인해 전 해역의 PP는 감소하게 된다.

다시마의 격자별 성장 속도(NGR)의 최적 수온은 13℃이 며, 최적 일사량은 180 W m^-2이다. NGR은 수온과 일사량이 다시마 성장에 가장 적합한 5월에 높게 나타났다. Case0의 NGR 분포와 냉배수 방류별 NGR 변화량(Case1 ~ Case3)을 Fig. 12에 나타내었다.

5월 Case0의 NGR은 -0.01 ~ 0.12 day^-1의 범위를 보였으며, 주로 수심이 얕은 연안 부근에서 높은 NGR 분포를 보였다 (Fig. 12). 수심이 얕은 연안 부근에서는 상대적으로 약한 일 사량 감쇠로 인해 저층 일사량이 다시마 성장의 최적 일사 량인 180 W m^-2에 근접하여 나타난 결과로 판단된다. 수심이 10 m 이상인 해역의 평균 일사량은 약 11 W m^-2로 매우 낮게 나타났다.

Case1과 Case2의 NGR은 Case0과 유사한 반면, Case3의 NGR은 증가하는 경향으로 나타났다. 특히 행암만 부근에서 최대 0.007 day^-1의 NGR 증가를 보였다. 이는 냉배수 방류에 의해 저층 수온이 약 14 ~ 15℃로 다시마 성장의 최적 수온 (13℃)에 근접하면서 나타난 결과로 판단된다.

4. 결 론

본 연구에서는 통영 LNG 기지에서 방류되는 냉배수가 진 해만에 미치는 영향을 알아보고, 냉배수의 재활용 방안 모 색을 위해 총 4개의 냉배수 방류량에 대한 진해만의 환경변 화를 1년간(2018년) 모의하였다. 분기별 비교 결과, 냉배수의 영향은 대체로 5월에서 크게 나타났으며, 식물플랑크톤의 성장 속도는 11월에서 유의미한 결과를 보였다.

방류량별 비교 결과, 모든 분기에서 Case1(10 m³ sec^-1)의 수 온·염분·유동은 Case0(0 m³ sec^-1)과 큰 차이를 보이지 않았으 며, 이에 따라 수온을 입력자료로 하는 식물플랑크톤 및 해 조류의 격자별 성장 속도에서도 냉배수의 영향은 확인되지 않았다. Case2(100 m³ sec^-1)의 경우, 방류구 인근에서만 약 1 ~ 3℃의 수온 감소세를 보인 반면, Case3(1000 m³ sec^-1)에서는 방류구 인근에서 최대 4 ~ 5℃의 수온이 감소하였으며 진해 만 전 해역에 걸쳐 냉배수가 확산하는 결과를 보였다. Case3 에서 식물플랑크톤의 격자별 성장 속도(PP)는 서부해역의 중심부에서 최대 0.019 day^-1 감소하였으며(11월), 해조류(다 시마)의 격자별 성장 속도(NGR)는 행암만 부근에서 최대 0.007 day^-1 증가하는 결과를 보였다.

상기 결과로부터, 통영 LNG 기지에서 실제 방류되는 냉 배수에 의한 진해만의 환경변화는 매우 미미한 것을 알 수 있다. 다만 보다 면밀한 검토를 위해서는 방류구 인근 해역 에 대한 높은 해상도의 격자 구성이 필요할 것으로 사료된 다. Case3 연구 결과, 냉배수를 국소 해역의 수온 감소, 적조 방재, 해조류 성장을 위해 활용 가능할 것으로 기대된다.

사 사

이 논문은 2021학년도 부경대학교 연구년 교원 지원사업 에 의하여 연구되었음.

Figure

Fig. 1.

(a) Isobathymetric map of Jinhae Bay. (b) Location of river (RO1 ~ 10, ●), observation stations for tide level (TL1, ◇), tidal current (TC1~4, ◆), temperature and salinity (TS1~33, ○), cooling discharge outlet (★) and open boundary (OB; red dottend line).

Fig. 2.

Inputed external condition of POM. The time series of temperature and salinity at TongYeong-Geoje OB ((a) - (c)) and Geoje-Gadeuk OB ((d) - (f)). The time series of wind speed U and V (g) - (h). The time series of river discharge in Jinhae Bay (i).

Fig. 3.

Comparison of calculated data with observed data. (a) tidal level, (b) tidal ellipse of semi-diurnal current. (c) water temperature and salinity.

Fig. 4.

The residual current vectors of Case0 and the deviation of Case1 ~ Case3 from Case0 in May.

Fig. 5.

Water temperature distribution of Case0 and the deviation of Case1 ~ Case3 from Case0 in May. (℃).

Fig. 6.

Salinity distribution of Case0 and the deviation of Case1 ~ Case3 from Case0 in May. (psu).

Fig. 7.

The residual current vectors of Case0 and the deviation of Case1 ~ Case3 from Case0 in Nov.

Fig. 8.

Water temperature distribution of Case0 and the deviation of Case1 ~ Case3 from Case0 in Nov. (℃).

Fig. 9.

Salinity distribution of Case0 and the deviation of Case1 ~ Case3 from Case0 in Nov. (psu).

Fig. 10.

The quarterly changes in averaged temperature, irradiance at surface and bottom layers and DIN, DIP conc. at surface layer in Jinhae Bay.

Fig. 11.

The PP distribution of Case0 and the deviation of Case1 ~ Case3 from Case0 in Nov. (day^-1).

Fig. 12.

The NGR distribution of Case0 and the deviation of Case1 ~ Case3 from Case0 in May. (day^-1).

Table

Table 1.

The definition of parameters for PP and NGR

Table 2.

Comparison between observation and calculation for harmonic constant at TL1

Table 3.

Comparison between observation and calculation for tidal current harmonic constant at TC1 ~ TC4

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