| 초록 |
□ 연구개요 인공어초(artificial reef)의 공용적(usable volume)은 외력 조건에 따라 복잡하게 변동하며, 어초의 유실, 침하가 어초 공용적을 감소시키는 주요 인자이다. 이처럼 유실 또는 침하된 공간을 제외한 공용적을 유효공용적이라 하며, 이를 명확히 평가하는 것은 어초의 효율성을 검증하는 데 매우 중요하다. 본 연구는 “인공어초 유효공용적 평가를 위한 초기침하 및 유실량 정량화 기법의 개발”을 목표로 한다. 목표달성을 위한 과학적 방법론은 수학적 모델, 역학적 모델, 수치 시뮬레이션(흐름해석 및 충돌해석), 수리 모형실험이다. □ 연구 목표대비 연구결과 연구목표 달성을 위한 연구범위는 ①집중산적 된 어초의 형상 모델 개발 및 어초 유실 원리 규명, ②자유낙하 인공어초의 항력계수 및 수심별 낙하속도 산정, ③인공어초 유효공용적 평가지표 제안, ④평가지표에 사용되는 초기침하 및 유실량 정량화 기법 개발, ⑤일반어초를 대상으로 개발된 정량화 기법의 적용 및 검증이다. 정성적 연구개발 성과는 ❶인공어초의 형상모델 개발 및 어초 유실 원리 규명, ❷인공어초의 항력계수 및 수심별 낙하속도 산정, ❸인공어초 유효공용적 평가지표 제안, ❹초기침하 및 유실량 정량화 기법 개발, ❺정량화 기법의 적용 및 검증으로 요약된다. 정량적 연구개발 성과는 SCI급 논문 6편, 학술대회 논문발표 10편, 인력 양성(박사 2명, 석사 1명 배출) 등이다. 주요 연구성과는 다음과 같다. 첫째, 인공어초 유효공용적 평가를 위해서 인공어초의 침하, 후류체적, 효율지수, 포자(spore) 정착 기여도가 제안되었다. 둘째, 초기침하에 따른 유효공용적 산정을 위해 CUARL 연구진이 제안한 3종의 지반모델을 분석하고, 적용하여 지반모델에 따른 인공어초의 초기침하를 산정하였다. 또한 다양한 해저 지반을 고려하기 위해 4가지 지반모델(포화된 점토)을 추가하여 모형실험을 수행하였다. 모형실험 결과로부터 초기침하로 인한 유효공용적이 4~12% 감소하고, 초기침하에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 해저 지반의 밀도임이 밝혀졌다. 셋째, 유효공용적지수의 정도를 검증하기 위해 수치시뮬레이션 결과를 입자영상유속계를 활용한 수리실험 결과와 비교하였다. 제안된 포자 정착기여도를 고찰하기 위해 우리나라 34개 일반어초를 효율지수별로 분류한 후 4개 그룹의 어초실체적과 후류체적(또는 포자 정착기여도) 간의 상관관계를 도출하였다. 이들 상관관계로부터 후류체적이 실체적 및 바닥 후류면적과 밀접한 상관관계를 가지고 있음을 확인하였다. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 연구개발 성과의 활용계획 및 기대효과는 다음과 같다. 첫째, 우리나라 일반어초 인증(설계) 기준과 해저 지반에 설치되는 다양한 해양구조물의 침하평가에 활용할 수 있다. 둘째, 인공어초의 기능성 확대로 인공어초사업 및 바다목장 사업의 효율성을 증대할 수 있다. 또한, 이는 관계 기관(인공어초 제작 업체 등)의 기술경쟁력을 강화할 수 있다. 셋째, 갯녹음(백화현상) 등 바다 사막화 완화에 적용될 수 있으므로 바다숲 조성을 위한 핵심기술로 활용될 수 있다. 넷째, 해양구조물(예: 해상풍력터빈)에 인공어초 기능성을 탑재하는 등 관련 사업에 응용할 수 있다. 즉, 연구개발 성과는 복합 기능 해양구조물 하부 설계에 활용할 수 있다. 다섯째, 해양 생태환경, 수치 시뮬레이션(흐름해석, 충돌해석), 수리 모형실험을 융합할 수 있는 학문 후속세대를 배출하였으므로 향후 해양생태계 개선에 배출된 연구 인력을 활용할 수 있다. 따라서 배출된 연구 인력은 연안생태계 복원, 자연생태계 보전, 수산자원 조성 등 국가전략기술 확보에 중요한 역할을 담당할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
