1. 서 론
1960년대 이후 우리나라는 급속한 산업화와 도시화로 에너지 수요가 크게 증가하면서 전력 소비량 또한 급격히 상승하였다. 연료 수송과 발전소 운영에 필수적인 냉각수 확보가 용이한 연안 지역들이 발전소 입지 후보지로 선정되어 우리나라 동해, 서해, 남해 연안에 화력 및 원자력 발전소들이 집중적으로 건설되었다(Maeng et al., 2013).
따라서 발전소의 입지선정은 안정적인 전력 생산과 환경 보호 관점에서 매우 중요해졌다. 이는 국토의 제한된 지리적 여건 속에서 발전소 입지에 대한 최적의 장소를 선정해야 하는 과제를 드러내며, 적절한 입지선정이 발전소의 운영 효율성을 높이면서 주변 해양환경에 미치는 영향을 최소화한다는 점에서 가장 중요하면서도 기본적인 고려항목이 되었다.
일반적으로 발전소는 원자로 또는 용광로를 냉각시키기 위해 많은 냉각수가 필요하고, 냉각에 사용된 후 다시 주변 바다(또는 하천)에 배출하게 되는데 이를 온배수(Thermal discharge 또는 hot waste water)라 하고 열 오염에 해당한다.
KIOST(2008)에 따르면 온배수는 주변 해역의 물리적 특성을 변화시킬 뿐만 아니라 해수의 열 균형을 파괴시켜 주변 환경 및 생태계에 부정적인 영향을 초래한다. 또한 고리원전(Yonhap News, 2024), 영흥화력발전소(Kyunghyang Shinmun, 2024) 등의 지역에서는 온배수 배출로 인한 발전소와 지역 주민과의 갈등도 많은 사회적 문제를 불러 일으키고 있다.
기존 발전소 온배수와 관련된 연구 사례를 살펴보면, 영광 원자력발전소(Shin et al., 2000), 고리원전(Ahn, 2008), 삼천 포 화력발전소(Cho et al., 2006), 하동화력(Kim et al., 2014), 신한울원전(Lee, 2018) 등을 찾아 볼 수 있다. 하지만 이는 주로 특정 발전소에 한정해서 온배수 확산 범위 및 영향을 연구하거나, 온배수 확산 패턴 분석을 통해 주변 해역에의 국지적 영향을 파악하는데 중점을 두고 있다.
본 연구에서는 현재 우리나라 연안에 건설되어 운용중인 발전소들을 대상으로 입지 지역의 해안 지형적 특성을 분석하고, 해안 지형 특성과 배출된 온배수 확산의 연관성을 정량적으로 분석하고자 한다. 이를 위해 동해, 서해, 남해, 제주 연안에 위치한 23개 발전소를 대상으로 발전소가 입지한 지역과 배수구 전면 해역의 해안 지형 특성을 반영하는 인자(지표)로서 지형지수(Ω)와 해저경사도(⊿)의 개념을 적용하여 정량화하여 제시하고, 이들 인자들과 온배수 확산의 연관성을 해양물리환경적 관점에서 살펴보고자 한다.
2. 우리나라 발전소 해안 지형 특성
2.1 연구대상 발전소
본 연구는 Fig. 1과 같이 동해, 서해, 남해 및 제주 해역에 위치한 우리나라의 대표적인 총 23개 발전소를 연구대상으로 선정하였다. 해역별 발전소 현황은 EIASS(2024)에 입력된 평가서와 각 발전사의 공식 웹사이트에서 수집하였다.
연구대상인 동해 지역의 발전소는 총 8개소(울산복합화력, 삼척화력, 한울원전, 삼척종합발전, 북평화력, 강릉안인 화력, 월성원전, 고리원전발전소)로서 발전설비 총량은 22,585MV, 평균은 2,823MV이다. 또한 서해 지역에 위치한 발전소는 총 9개소(군산복합화력, 태안화력, GS당진바이오매스, 한빛원전, 당진화력, 인천LNG복합화력, 영흥화력, 보령화력, 서천화력 발전소)로서 발전설비 총량은 34,060MV, 평균은 3,784MV이다. 남해 지역에 위치한 발전소는 총 4개소 (부산복합화력, 여수화력, 하동화력, 삼천포화력)로서 발전설비 총량은 7,529MV, 평균은 1,882MV이고 마지막으로 제주 해역에 위치한 발전소는 총 2개소(제주화력, 남제주화력)로서 발전설비 총량은 805MV, 평균은 402.50MV이었다. 발전소 발전설비 총량으로 볼 때 동해 지역의 발전소는 본 연구 대상 23개 발전소 전체의 52.42%, 서해 지역은 34.76%, 남해 지역은 1.24%, 제주 지역은 11.59%를 차지하였다.
2.2 해안 지형 특성 인자 도출
본 연구에서는 발전소 배수구 전면 해역의 해안 지형 특성을 반영하는 인자(지표)로서 지형지수(Ω)와 해저경사도 (⊿)의 개념을 적용하고자 하였다.
먼저 해안의 지형지수(Ω)는 Fig. 2에 제시된 바와 같이 발전소가 위치한 해안선의 형태적 특성을 수치적으로 나타내는 지표로 해안선의 직선과 곡선의 정도를 측정하여 해안 지형을 정량적으로 표현한다. 본 연구에서 사용되어진 지형 지수(Ω)는 Ryu et al.(1990)이 우리나라 동․서․남해안의 대표적인 어항에 대해서, Kim(2006)은 부산권 어항에 대해서 동일한 개념의 지형지수(Ω)를 적용하여 어항의 대표적 유형을 도시화한 바 있다.
본 연구에서 적용하고자 하는 지형지수(Ω)는 Fig. 2에서와 같이 발전소와 인접한 곶(cape)이나 유사한 지형을 서로 연결하고(X), 발전소의 배수구와 직교하는 선(Y)을 설정하여 지형지수(Ω=Y/X)를 산정하였다.
연구대상 발전소에 대해서 지형지수를 산출하는 방법으로는 Google Earth Pro에서 제공하는 발전소 주변 위성지도를 사용하여 발전소 주변 지형 형태를 먼저 파악한 후, 지형지수(Ω)를 산정하였다. Fig. 3은 대표적으로 동해 한울원전, 서해 태안화력, 남해 여수화력에 대해서 위성사진으로부터 지형지수(Ω)를 산정하는 방법을 나타낸 것이다.
인공구조물을 제외한 발전소 주변의 자연지형이 1km 이상일 경우에만 X로 산정하였고, 1km 미만일 경우에는 발전소 배수구를 기점으로 외해방향으로 Y를 먼저 설정한 후, 만(bay)의 입구부와 교차해서 만 전체를 지형지수에 포함하여 내만형(Ω > 0, Inner terrain type)으로 정의하였다. 또한 직선형(Ω = 0, Line type)은 발전소의 입지가 해안 지형과 직선상에 위치하거나 내만형 및 돌출형과 다르게 발전소 부지 인근에 형성된 자연지형이 없는 경우로 정의하였다. 마지막으로 돌출형(Ω < 0, Protruding terrain type)은 주변 발전소가 주변 해안 지형에 비해 돌출된 형상을 가진 경우로, 주변지형과 직선(X)이 되는 선을 설정하고, 내만형과 같이 직교하는 선(Y)을 측정해 음(-)의 지형지수(Ω)로 산정하였다.
또한 해저경사도(⊿)는 발전소 배수구 주변 해역의 수심 변화를 나타내며, 급경사 혹은 완만한 경사 등 수심이 변화하는 정도를 나타낸다. 본 연구에서는 KHOA(2024)에서 제공하는 해도 수심 자료를 사용하여 발전소 전면의 해저경사도 (⊿)를 산정하였다. 발전소 배수구를 기점으로 하여 외해 방향으로 약 2km 떨어진 지점의 수심을 선정, 그 지점의 수심이 가장 깊으면 그 수심을 그대로 적용하였다. 하지만 서해나 남해의 경우처럼 주변 섬들로 막혀있거나 조수간만의 차로 갯벌이 형성되어 2km 떨어진 지점의 수심이 낮은 경우에는 2km 내에서 가장 깊은 수심과 그 수심까지의 거리를 적용하여 해저경사도를 산정하였다.
그리고 본 연구에서는 연구대상 총 23개의 발전소 인근의 조류속을 살펴보고자 하였다. 모든 해역의 직접 현장조사가 현실적으로 불가능하므로 KHOA(2024)의 수치해도를 수집하여 수치해도상에 발전소 배수구를 기점으로 가장 가까운 최강조류속 관측 측점(해도상에 최강류시 현장 관측된 조류의 방향과 속도를 표기한 표식으로 최강조류속을 knot로 표현)의 창조류시 최강조류속(UF )과 낙조류시 최강조류속(UE), 배수구와 측점간의 이격거리(D)를 확인하였다.
2.3 해역별 발전소의 해안 지형 특성
본 연구에서는 동․서․남해, 제주 연안에 위치한 총 23개 발전소의 지형지수(Ω)와 해저경사도(⊿), 발전소 인근의 조류속 등을 계산하여 Table 1에 제시하였다.
해역별 발전소별로 지형지수(Ω) 산정 결과에 따르면 동해의 경우 지형지수(Ω)는 0.08～0.17, 서해의 경우는 –0.45～ 0.26으로 다양하였고, 남해의 경우에는 0.13～3.04로 다른 해역과 비교해서 지형지수가 상대적으로 크게 나타났는데 이는 부산발전소의 지형지수가 3.04로, 발전소 위치가 감천항 내측에 위치하기 때문에 나타난 결과이다. 제주 해역의 지형지수는 1개소의 0.14로 매우 낮았다.
결과적으로 동해 및 제주 해역의 발전소 해안 지형지수(Ω)는 비교적 낮아서 0에 가까운 경향을 보였고, 서해는 다양한 Ω 값을 나타내어 직선형(Ω = 0), 내만형(Ω > 0), 돌출형(Ω < 0) 지형이 모두 나타났으며, 남해는 대부분의 발전소들이 내만에 위치해 Ω > 0로 나타났다. 총 23개 발전소 전체의 해안 지형지수의 평균값은 0.28로서 대체로 내만형의 해안 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.
또한 발전소 해안의 해저경사도(⊿) 분석 결과에 따르면 동해의 경우 해저경사도(⊿)는 0.012～0.023로 비교적 높게 나타났으며, 서해의 경우 0.003～0.016로 상대적으로 완만한 경사와 급경사를 가진 발전소가 혼재하는 특성을 보였다. 또한 남해의 경우 0.004～0.010 사이의 값으로 매우 완만한 경사를 가지며, 제주 해역의 경우 0.023～0.027로 매우 가파른 특징을 가진다. 총 23개 발전소 전체의 해저경사도(⊿)의 평균값은 0.015로서 대체로 완만한 해저 경사를 가지고 있음을 알 수 있다. 특히 제주 해역에 위치하는 발전소가 가장 깊은 수심(53m)을, 서해의 군산 발전소는 6m로 가장 얕은 수심을 보였다. 그리고 동해 및 제주 해역에 위치한 발전소는 해역의 지리적 특성에 따라 비교적 가파른 경사도를 보였고, 서해의 경우 각 발전소의 위치에 따라 해저경사가 다양하게 분포되어 있으며, 남해의 경우 상대적으로 낮은 수심과 경사도를 나타내었다.
그리고 연구대상 23개 발전소의 배수구 인근 최강조류속 (UF와 UE) 평균값은 창조시 103.8cm/s, 낙조시 106.2cm/s로 조사되었으며 배수구에서 최강조류속 측정지점까지의 평균 이격거리(D)는 약 5.4km이었다.
Fig. 4는 연구대상 23개 발전소에 대한 해역별 지형지수 (Ω)와 해저경사도(⊿)의 비교표를 나타내고 있다. 각 해역별로 지형지수와 해저경사도의 특성을 요약하면, 남해의 경우 높은 Ω 값과 완만한 해저경사, 서해는 다양한 Ω 값 및 해저 경사도를 보였고, 동해 및 제주 해역은 직선형에 가까운 Ω 값과 높은 해저경사도를 나타내는 특성을 보였다.
3. 발전소 온배수 확산 수치모형실험
3.1 발전소 해안 지형을 반영한 실험안
본 연구에서는 우리나라 동․서․남해, 제주 연안에 위치한 발전소들로부터의 온배수 확산 경향을 포괄적으로 파악하기 위하여 해수유동 및 온배수 확산 수치모형실험을 실시하고자 하였다.
실험안은 전술한 연구대상 총 23개 발전소의 해안 지형 특성을 반영하여 해안 지형지수(Ω) 조건 9개, 해저경사도 (⊿) 조건 3개를 적용하여 Table 2와 같이 총 27개의 실험안을 선정하였다. Table 2의 해안 지형지수(Ω)의 조건에 해당하는 9가지 실험안에서 C1은 직선형 해안 지형(Ω = 0), C2～C4 와 C8은 돌출형 해안 지형(Ω > 0), C5～C7과 C9는 내만형 해안 지형(Ω < 0)에 해당한다.
3.2 해수유동 및 온배수 확산 수치모형실험
본 연구에서는 동․서․남해, 제주 연안에 위치한 총 23개 발전소를 대상으로 한 발전소 입지 지형의 지형지수(Ω)와 해저경사도(⊿) 산정 결과를 바탕으로 가상의 해안을 설정하고 해수유동 및 온배수 확산 수치모형실험을 수행하였다.
수치모형실험에는 해수유동 및 물질수송을 모의하는 수치모델로서 현재 대학, 연구 및 국가기관, 사설연구기관 등 에서 널리 이용되는 EFDC(Environmental Fluids Dynamics Computer Code)를 사용하였다. 본 논문에서는 지면상 수치모델의 기초방정식 등은 생략하였으며 보다 상세한 내용은 Choi(2025)를 참조하기 바란다.
실험에 적용된 수치모형 계산 영역의 크기는 동서(EW) 방향으로 24.8km, 남북(SN) 방향으로 46.8km로 설정하였다. 모델의 격자는 Fig. 5와 같이 200m의 정방격자를 사용하였으며 격자수는 동서(EW) 방향으로 124개, 남북(SN) 방향으로 234개이며, 수치 계산에 사용되는 격자의 총 수는 실험안에 따라 22,800∼23,158개이다. 수층별 해수유동장 및 수온장의 변화를 효과적으로 재현하기 위하여 총 5개의 층으로 구성하였으며, 각 수직 두께는 수심(h)의 0.2h 비율로 설정하였다.
수치모형 영역내의 최대 수심은 해저경사도에 따라 120∼ 430m 정도이다. 실험에 적용된 영역의 격자망도 및 계산 수심도를 대표적인 직선형, 내만형, 돌출형 실험안에 대해서 Fig. 5에 나타내었다. 대표적으로 동해 C1(Ω=0), C4(Ω=0.50), C7(Ω=-0.50), C9(Ω=-0.15, ⊏ )인 경우의 격자망과 계산 수심도를 제시하였다.
수치실험에서의 개방경계조건은 Table 3에서와 같이 1개 분조(M2 분조, 일정 수위 변동 조건)만을 고려한 경우(Case A)와 4대 분조(M2, S2, K1, O1)를 고려한 경우(Case B)로 구분하여 실험을 실시하였다. 경계조건은 연구대상 총 23개 발전소의 배수구를 기점으로 조류속 측정 지점까지의 평균 이격거리인 5.4km 지점에서의 조류속 102cm/s가 실험안 C1-3에서 재현되도록 진폭과 위상을 조정하면서 각각 산정하였다. 이러한 과정을 통해 얻어진 수치모형실험에 사용된 진폭과 위상값을 Table 3에 나타내었다.
수치모델 계산시간은 4대 분조를 계산할 수 있도록 대조기에서 소조기를 포함하는 30일간으로, 계산시간 간격은 CFL 조건을 만족하는 1초로 설정하였다. 계산 초기에는 전 계산영역의 조위가 EL(+)0.0m이고, 유속을 0으로 가정하는 Cold start 조건을 부여하였다.
실험의 개방경계에 적용한 수온 경계 조건은 KHOA(2024) 의 ‘수온 2023년 연간 보고서’의 자료 중 발전소와 인접한 관측소별 결과를 토대로 설정하였다. 연구대상 총 23개 발전소가 위치한 해역의 2023년 평균 수온의 전체 평균은 16.8 3℃로 산정되었는데 본 수치실험에서는 근사값인 17.00℃를 배경 수온과 경계 수온으로 적용하였다.
또한 발전소로부터의 방류량 및 초과수온은 각 발전소별 EIASS(2024)에 입력된 평가서와 각 발전사의 공식 웹사이트를 참조하여 정리하였다. 그 결과, 총 23개 발전소의 원자로 또는 용광로 기수당 평균 방류량은 16.60㎥/s로 산정되었는 데, 본 실험에서는 15.00㎥/s를 적용하였으며, 취·배수구 온도 차(⊿T)는 7℃를 적용하였다.
본 연구에서는 해수유동 및 온배수 확산 수치모형실험에 있어서 계산 시간을 얼마나 수행하여야 하는지에 대한 검토를 위해 임의 실험을 대상으로 가상의 수면변위 계산을 수행하였다. 그 결과로서 실험안 C1-3의 경우에 대해서 계산시간으로 3일간의 안정화 시간을 제외한 30일간의 조위 시계열 및 유속 시계열, 수온 시계열을 Fig. 6과 나타내었다.
3.3 해안 지형 특성에 따른 해수유동
본 연구에서는 1개 분조(M2 분조)만을 고려한 경우(Case A)와 4대 분조(M2, S2, K1, O1)를 고려한 경우(Case B)로 구분하여 해수유동장을 살펴보았다. Fig. 7은 대표적으로 Case A에 대한 실험안 C1(Ω=0), C4(Ω=0.50), C7(Ω=-0.50), C9(Ω =-0.15, ⊏ )인 경우의 계산되어진 해수유동 벡터분포도를 나타내고 있다.
지형지수(Ω)가 9개인 경우와 해저경사도(⊿)가 3개인 경우를 적용한 총 27가지 실험을 수행하고 발전소 배수구 전면에서 5.4km 떨어진 지점의 최강조류속 크기(창조시 VF , 낙조시 VE)를 산출하여 두 값의 차이를 각 실험안별로 비교하고자 하였다. 결과적으로 각 실험안 별로 계산된 결과는 Table 4에 제시하였다.
먼저 해저경사도(⊿)가 0.007일 때의 실험결과로서 실험안 별 최강조류속은 Case A인 경우 창조시 VF =81.0∼82.3cm/s (평균 81.4cm/s), 낙조시 VE=79.9∼81.5cm/s(평균 80.5cm/s)이었 다. Case B인 경우에는 창조시 VF =80.2∼81.8cm/s(평균 80.7cm/s), 낙조시 VE=74.3∼75.7cm/s(평균 74.8cm/s)이었다. 또한 해저경사도(⊿)가 0.018일 때 실험안별 최강조류속은 Case A인 경우 창조시 VF =101.7∼103.1cm/s(평균 102.2cm/s), 낙조 시 VE=96.2∼97.9cm/s(평균 96.8cm/s)로 나타났다. Case B인 경우 창조시 VF =98.3∼99.6cm/s(평균 98.7cm/s), 낙조시 VE =93.3∼94.8cm/s(평균 93.8cm/s)이었다. 그리고 해저경사도(⊿) 가 0.025일 때 실험안별 최강조류속은 Case A인 경우 창조시 VF =103.1∼104.4cm/s(평균 103.5cm/s), 낙조시 VE=102.6∼ 103.9cm/s(평균 103.1cm/s)이었다. Case B인 경우 창조시 VF =102.1∼103.4cm/s(평균 102.5cm/s), 낙조시 VE=1101.5∼ 102.8cm/s(평균 101.9cm/s)로 나타났다.
결과적으로 해수유동실험 결과에 따르면 최강조류속 크기는 해저경사도(⊿)가 커질수록 최강조류속 또한 크게 나타나는 것을 알 수 있고, 지형지수(Ω)에 따른 최강조류속 차이는 미미하였다.
3.4 해안 지형에 따른 온배수 확산
일반적으로 발전소의 온배수 확산 수치모형실험 결과에서 제시하는 초과수온 기준은 1℃ 확산 범위로서 KIOST(2008)에 따르면 어류의 수온 상승 시 적응 가능한 범위는 1.1℃/day 이하로 제시한 바 있다. 따라서 본 연구에서는 실험안별로 온배수 확산 수치모형실험을 수행하고 이를 통해 발전소 배출구로부터 온배수의 확산 정도를 1℃의 수온차를 보이는 영역에 초점을 맞추어서 살펴보았다.
결과적으로 Fig. 8은 Case A 및 Case B에 대해서 대표적으로 실험안 C1(Ω=0), C4(Ω=0.50), C7(Ω=-0.50), C9(Ω=-0.15, ⊏) 인 경우의 온배수 확산 수치실험 계산 결과이다.
계산 결과를 보다 정량적으로 평가하기 위해 본 연구에서는 온배수 확산거리 산정방식을 다음 Fig. 9와 같이 선정하였다. 그림에서 알 수 있듯이 초과수온 1℃의 확산거리를 직선형(Ω=0)을 기준으로 해안선과 평행되는 0° 방향(Flood 방향)을 LVF , 180° 방향(Ebb 방향)을 LVE로 산출하였다. 또한 LVF과 LVE를 더한 경우에 해당하는 LV (=LVF +LVE), LVF과 LVE의 확산 비에 해당하는 LVF /LVE에 대해서도 계산을 수행하였다. 또한 배수구를 기점으로 해안선에 법선(270°) 방향으로 확산거리 LH을 실험안별로 각각의 거리를 산정하였으며 해안선에 평행한 방향과 법선 방향의 정도를 평가하기 위해 LV /LH도 함께 제시하였다. 해안선과 법선 방향의 확산 거리(LH )의 경우 직선형 해안지형의 배수구를 기준점으로 산정하였기 때문에 배수구를 기준으로 할 경우 내만형 해안 지형은 실험안에 따라 약 0.6～2.0km를 빼고, 반대로 돌출형 해안지형은 0.6～2.0km를 더하였다. 최종적으로 그 결과는 Table 5와 같다.
지형지수(Ω)에 따른 초과수온 1℃의 확산거리 분석 결과, LVF과 LVE 의 경우는 직선형(Ω = 0) 해안지형에서 가장 크게 나타났고, 내만형(Ω > 0)과 돌출형(Ω < 0) 해안지형의 경우 Ω가 양과 음의 방향으로 커질수록 확산거리는 줄어드는 경향을 보였다. 또한 LH는 직선형 해안지형에서 작게 나타났고, 내만형과 돌출형 해안지형의 경우 Ω가 양과 음의 방향으로 커질수록 확산거리가 커지는 경향을 보였다.
해저경사도(⊿)에 따른 초과수온 1℃의 확산거리 산정 결과, 해안선과 법선 방향의 확산거리 LH에 미치는 해저경사도의 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 해저경사도 변화에 따른 확산거리 LVF과 LVE의 변화는 미미한 것으로 나타났다.
또한 LVF /LVE의 산정 결과, 지형지수가 내만형 해안지형 중 Ω = 0.50인 경우 대칭(LVF /LVE = 1.0)에 가장 가까운 형태를 나타냈다. 그리고 해안선에 평행한 방향과 법선이 방향의 정도를 평가하기 위한 LV /LH 산정 결과, 초과수온 1℃의 경우 직선형 해안지형에서 가장 크게 나타났다.
지형지수(Ω)에 따른 초과수온 1℃의 확산거리 분석 결과, 해안선과 평행한 방향(창조류시 확산 방향)의 확산거리 LVF 와 법선 방향(낙조류시 확산 방향)의 확산거리 LVE 의 경우도 Case A와 유사하게 직선형(Ω = 0) 해안지형에서 가장 크고, 내만형과 돌출형 해안지형의 경우 Ω가 양과 음의 방향으로 커질수록 확산거리는 줄어들었다.
또한 LH는 직선형 해안지형에서 작고, 내만형과 돌출형 해안지형의 경우 Ω가 양과 음의 방향으로 커질수록 확산거리가 커지는 경향은 Case A의 경우와 유사하게 나타났으나, 4대 분조를 고려한 경우(Case B)의 확산거리 LVF 및 LVE 는 Case A의 경우보다 작고, LH는 상대적으로 크게 나타났다.
해저경사도(⊿)에 따른 초과수온 1℃의 확산거리 산정 결과, LH에 미치는 해저경사도의 영향이 크지 않는 것은 Case A와 유사하였다. LVF 및 LVE 는 해저경사도에 따라 확산거리 변화가 크게 나타났는데, 내만형 해안지형 중 Ω = 0.50을 제외한 나머지 실험안에서 경사도가 클수록 확산거리는 줄어드는 경향을 보였다.
또한 LVF /LVE의 산정 결과, 초과수온 1℃의 경우 지형지수와 해저경사도에 따른 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 그리고 해안선에 평행한 방향과 법선이 방향의 정도를 평가하기 위한 LV /LH 의 산정 결과, 내만형 해안지형에서 돌출형 해안지형보다 상대적으로 큰 값을 나타내었다.
4. 요약 및 결론
본 연구는 현재 우리나라 연안에 건설되어 운용중인 동해, 서해, 남해, 제주 연안의 총 23개 발전소를 대상으로 발전소 배수구 전면 해역의 해안 지형 특성을 지형지수(Ω)와 해저경사도(⊿)의 개념을 적용하여 정량평가하였다. 또한 23개 발전소의 지형적 특성을 지형지수와 해저경사도로 구분한 후, 대표적인 지형지수와 해저경사도를 선정하여 각각에 대한 온배수 확산 수치모형실험을 수행하고 이를 통해 발전 소 배출구로부터 온배수의 확산 정도를 1℃의 수온차를 보 이는 영역으로 구분하여 살펴보았다.
본 연구에서 얻어진 주요 결과를 요약하면 다음과 같다.
-
(1) 동해 및 제주 해역의 발전소 해안의 지형지수(Ω)는 비교적 낮아서 0에 가까운 경향을 보였고, 서해는 다양한 Ω 값을 나타내어 직선형(Ω = 0), 내만형(Ω > 0), 돌출형(Ω < 0) 지형이 모두 나타났으며, 남해는 대부분의 발전소들이 내만에 위치해 Ω > 0로 나타났다.
-
(2) 해수유동 수치모형실험 결과, 발전소 주변의 최강조류 속 크기는 해저경사도(Δ)가 커질수록 최강조류속 또한 상대적으로 크게 나타났고, 지형지수(Ω)에 따른 최강조류속 차이는 미미하였다.
-
(3) 온배수 확산 수치모형실험 결과, 1개 분조만을 고려(Case A)했을 경우와 4대 분조를 고려(Case B)했을 경우, 초과수온 1℃의 확산거리는 Case A의 경우에 해안선에 평행한 방향의 확산거리는 Case B의 경우보다 상대적으로 크게 나타났고, 해안선에 법선 방향의 확산거리는 작게 나타나는 결과를 보였다. 반면에 지형지수 및 해저경사도에 의한 확 산거리 변화 양상은 두 경우가 유사하였다.
-
(4) 지형지수(Ω)에 따른 초과수온 1℃의 확산거리를 분석한 결과, Case A의 경우와 Case B의 경우에 해안선에 평행한 방향의 확산거리는 직선형(Ω = 0) 해안지형에서 가장 크게 나타났고, 내만형(Ω > 0)과 돌출형(Ω < 0) 해안지형의 경우 Ω가 양과 음의 방향으로 커질수록 확산거리는 줄어드는 경향을 보였다. 또한 해안선에 법선 방향의 확산거리는 직선형 해안 지형에서 작고, 내만형과 돌출형 해안지형의 경우 Ω가 양과 음의 방향으로 커질수록 확산거리가 커지는 경향을 보였다.
-
(5) 해저경사도(⊿)에 따른 초과수온 1℃의 확산거리를 분석 결과, Case A의 경우와 Case B의 경우에 해안선에 법선 방향의 확산거리에 미치는 해저경사도의 영향은 크지 않는 것으로 나타났다.
-
(6) 지형지수(Ω)와 해저경사도(⊿)에 따른 온배수 확산 수치모형실험 결과에서 발전소 온배수 확산거리는 해저경사도보다 지형지수에 의한 영향을 많이 받는 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 연구에서 얻어진 발전소 온배수 확산에 대한 학술적 연구 결과로부터 온배수 확산에 대한 영향을 평가함에 있어서 본 연구에서 적용한 지형지수와 해저경사도의 개념이 유의미함을 확인하였으며 이러한 결과는 온배수 확산에 있어 지형적 특성이 미치는 영향이 크다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 제시한 지형지수(Ω)와 해저경사 도(⊿)에 따른 온배수 확산범위에 대한 정량적인 연구 결과는 발전소 입지 선정과 발전설비 설계 시에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
)
)