부산 연안 소규모 어항의 수역시설 규모 분석과 형태 분류에 관한 연구

1. 부산 연안 어항

본 연구에서는 부산 연안의 총 34개 소규모 어항을 대상으로 항공 사진을 이용하여 지형 특성을 정량적으로 해석하고자 하였으며, 국가 어항에 포함되는 다대포항, 대변항, 천성항은 대상에서 제외하였다.

연구 대상 어항에 대해서 전체 해역을 자연해안에 분포하는 어항(I구역 11개 어항), 도시형 어항(II구역 4개 어항), 항만구역 내 어항(III구역 3개 어항), 도심 대하천에 위치하는 어항(IV구역 14개 어항), 기타 항계 외부에 위치하는 어항(V구역 2개 어항)의 5개의 해역으로 구분하여 해석하고자 하였다.

<Table 1>

Classification of fishing ports in the area of study([Fig. 2]).

[Fig. 2]

Classification of fishing ports and zones located in the area of study.

2. 어항 지형 형태 분석 인자

본 연구에서는 어항의 해수면 공간에 대한 규모 분석과 형태 분류를 위해 지형 형태를 표현하는 몇 가지 인자를 제안하고자 한다.

Ryu et al.(1990)이 제안한 지형 형태 표현 인자 Ω는 어항이 위치한 해만의 굴곡 정도를 표한 인자로, 그 값이 클수록 해만의 굴곡이 크다는 것을 뜻한다.

이 인자 Ω를 어항에 적용하여 어항의 굴곡 정도를 해석하는데 적용하였다. Ω만으로는 그 어항의 형상이나 특징을 모두 표현하기에는 부족함이 있다. 따라서 전술한 Ryu et al.(1990)의 해석 방법 외에 어항의 해수면 공간에 대한 규모 분석과 형태 분류를 해석하기 위한 인자 5개를 추가로 도입하여 제안하고자 하였다.

첫 번째로는 어항의 경심(hydraulic radius, R)이다.

이는 어항 항내 수면적(A)을 항내 해안선 둘레(S)와 개구폭(X)의 합으로 나눈 값을 의미한다. 여기서 A는 외곽시설로 둘러싸인 실제 어항의 수면적(㎡), S는 항내 해안선 길이(m)이다. 이 값은 클수록 항내 수면적이 크고 해안선이 단순함을 의미한다. 하지만 보통 항내 수면적이 클수록 해안선 길이도 길다는 것을 알 수 있으나 항내 복잡한 시설물(부두 또는 파제제 등)로 인해 좁은 수면적에서도 해안선의 길이는 길어질 수 있다.

두 번째로는 어항의 사각 형태 인자 □와 △A이다.

□는 어항의 개구폭(X)을 어항의 항내 깊이(Y)로 나눈 값을 의미하며, 그 값이 1에 가까울수록 개구폭(X)과 항내 깊이(Y)가 같은 정사각형 형태를 가지고, 그 값이 1보다 클수록 좌, 우로 길어지는, 1보다 작을수록 어항이 상, 하로 길어지는 형태를 가지게 된다.

△A(=A/A')는 개구폭(X)과 항내 깊이(Y)를 곱한 가상의 사각형 형태의 어항 수면적(A')에 대한 외곽시설로 둘러싸인 실제 어항의 수면적(A)의 비로 표현될 수 있다. 이때 개구폭과 항내 깊이는 일정한 값으로, △A의 값이 1에 가까울수록 가로 X, 세로 Y의 길이를 가지는 사각형 형태를, 1보다 크면 좌, 우로 부푼 형태, 1보다 작으면 좌, 우로 압축된 형태를 가지게 된다.

세 번째로는 어항의 원형 형태 인자 σ이다.

이는 수리수문학에서 관수로의 경심을 계산할 때 사용되는 개념을 도입한 것으로 [Fig. 3] (c)에서와 같이 어항이 완전한 구형을 가지게 되면 직경 D의 1/4이 경심(R)과 같다는 것을 적용하였다. 즉, 원형 형태 인자 σ은 어항 항내 해안선 둘레에 대한 경심 R을 어항이 원형의 모양이라 가정할 경우의 경심(R' = Y/4)의 값으로 나눈 것을 뜻한다. 이 계산 값이 1에 가까울수록 어항의 평면 모양이 직경 Y를 가지는 원형의 어항에 가깝다는 것을 나타내며, 1보다 클수록 수면적이 크고 해안선이 단순한 형태를, 1보다 작을수록 수면적이 작고 해안선이 복잡한 형태를 가지게 된다.

[Fig. 3]

Geostrophic shape parameters of fishing ports in this study.

마지막으로 어항의 외해 열림(개방) 정도로서 X/A*100이다. 즉, 어항의 개구폭(X)을 항내 수면적(S)으로 나눈 값을 의미한다. 이 값은 그 수치가 클수록 어항이 외해에 개방되어 있음을 나타낸다.

1. 부산 연안 어항 지형특성 분석

부산 연안의 총 34개 어항을 대상으로 지형 특성을 정량적으로 해석한 결과는 <Table 2>와 같다.

<Table 2>

Analysis results of topographical characteristics of small fishing ports in Busan coast.

먼저 어항 항내 수면적(A)을 살펴보면 하리항이 83,370 ㎡으로 가장 크고 녹산항, 문중항, 장림항의 순이었으며 중리항이 860 ㎡로 가장 작았다. 어항의 구역별 평균 수역시설 면적을 살펴보면 34개 어항의 전체 평균은 20,592.05 ㎡이었으며, Ⅰ구역의 경우 21,008.36 ㎡, Ⅱ구역은 12,805.89 ㎡, Ⅲ구역은 29,141.33 ㎡, Ⅳ구역은 20,193.43 ㎡, Ⅴ구역은 23,841.00 ㎡이었다.

다음으로 항내 해안선 길이인 S는 장림항이 1,357.10 m로 가장 크고 하리항, 동암항, 보덕포항의 순이었으며 중리항이 171.51 m로 가장 작았다. 어항의 구역별 평균 항내 해안선 길이를 살펴보면 34개 어항의 전체 평균은 625.89 m이었으며, Ⅰ구역의 경우 585.35 m, Ⅱ구역은 483.10 m, Ⅲ구역은 592.51 m, Ⅳ구역은 701.48 m, Ⅴ구역은 655.46 m이었다.

어항의 굴곡 정도를 표현한 인자 Ω의 경우 34개 어항의 전체 평균은 9.55이었으며, 보덕포항이 48.46으로 가장 크고 하단항, 암남항, 동암항, 장림항의 순이었으며 정거항이 1.30으로 가장 작은 값을 나타내었다. 어항의 구역별 평균 Ω를 살펴보면 Ⅰ구역의 경우 7.13, Ⅱ구역은 11.76, Ⅲ구역은 13.01, Ⅳ구역은 11.19, Ⅴ구역은 1.75이었다. 이는 어항의 굴곡이 도시형 어항(I구역)과 항만구역 내 어항(III구역), 도심 대하천에 위치하는 어항(Ⅳ구역)의 경우 대체로 크고 그 외는 상대적으로 작은 값을 나타내고 있음을 알 수 있다.

다음으로 어항의 경심(R=A/S+X)인 경우 34개 어항의 전체 평균은 22.56이었으며, 하리항이 51.60으로 가장 크고 문중항, 녹산항, 진목항의 순이었으며 중리항이 4.65로 가장 작은 값을 나타내었다. 어항의 구역별 평균 경심(R)을 살펴보면 Ⅰ구역의 경우 25.61, Ⅱ구역은 19.66, Ⅲ구역은 21.90, Ⅳ구역은 21.29, Ⅴ구역은 21.44이었다.

어항의 사각 형태 인자 곡률도 (□=X/Y)와 △A(=A/A')를 살펴보면 우선 □의 경우 34개 어항의 전체 평균은 0.98이었으며, 정거항이 6.42로 가장 크고 동리항, 외눌항, 이천항의 순이었으며 보덕포항이 0.04로 가장 작은 값을 나타내었다.

어항의 구역별 평균 □를 살펴보면 Ⅰ구역의 경우 0.89, Ⅱ구역은 0.26, Ⅲ구역은 0.40, Ⅳ구역은 1.30, Ⅴ구역은 1.53이었다. △A의 경우는 34개 어항의 전체 평균은 1.17이었으며, 동암항이 3.07로 가장 크고 하단항, 임랑항, 암남항의 순이었으며 동리항이 0.33으로 가장 작은 값을 나타내었다. 어항의 구역별 평균 △A를 살펴보면 Ⅰ구역의 경우 1.25, Ⅱ구역은 1.53, Ⅲ구역은 1.36, Ⅳ구역은 1.08, Ⅴ구역은 0.41이었다.

사각 형태와 어항의 형태를 비교한 결과 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ구역의 경우 어항의 형태가 상, 하로 길며 좌, 우로 부푼 형태를, Ⅳ구역의 경우 좌, 우로 길며 정사각형과 비슷한 형태를, Ⅴ구역은 좌, 우로 길며, 좌, 우로 압축된 형태를 나타냈다.

그리고 어항의 원형 형태 인자(σ = R/R')을 살펴보면 34개 어항의 전체 평균은 0.55이었으며, 외눌항이 0.93로 가장 크고 문동항, 선창항, 서암항, 순아항의 순이었으며 보덕포항이 0.08로 가장 작은 값을 나타내었다. 어항의 구역별 평균 σ을 살펴보면 Ⅰ구역의 경우 0.64, Ⅱ구역은 0.50, Ⅲ구역은 0.41, Ⅳ구역은 0.51, Ⅴ구역은 0.60이었다. 원형 형태와 어항의 형태를 비교한 결과 모든 구역이 원형에 비해 수면적이 작고, 해안선이 복잡한 형태를 가지는 것을 확인하였고, 그 크기에 큰 차이가 없고 유사한 값을 가지는 것을 확인하였다.

마지막으로 어항의 외해 열림(개방) 정도인 XA*100를 살펴보면 34개 어항의 전체 평균은 0.95이었으며, 정거항이 5.45로 가장 크고 외양포항, 동선항, 동리항, 중리항의 순이었으며 동암항이 0.13으로 가장 작은 값을 나타내었다. 어항의 구역별 평균 외해 열림(개방) 정도를 살펴보면 Ⅰ구역의 경우 0.78, Ⅱ구역은 0.57, Ⅲ구역은 0.80, Ⅳ구역은 1.11, Ⅴ구역은 1.81이었다.

2. 어항 지형특성 인자별 상관성

부산 연안 34개 어항의 지형 특성 인자들의 구역별 상호상관성을 살펴보고자 [Fig. 4]로 나타내었다. 어항의 실제 수면적(A)과 개구폭 및 항내 깊이를 곱한 가상의 사각형 형태의 어항 수면적(A')과의 관계를 살펴보면 [Fig. 4] (a)와 같다. 상관식은 y = 1.635x - 3352.79로서 A가 증가함에 따라서 A'도 증가하는 경향을 나타내었다.

[Fig. 4]

Correlation analysis results of topographical characteristics of small fishing ports in Busan coast.

또한 항내 해안선 길이인 S와 어항의 사각 형태 인자 △A(=A/A')를 살펴보면 [Fig. 4] (b)와 같은데 S가 200~600 m, 1,000~1,400 m사이에서 △A가 각각 정점을 보임을 알 수 있다. 이는 항내 해안선 길이가 커진다고 해서 항의 형태가 일정하게 변하지만은 않는다는 것을 나타낸다.

어항의 경심(R=A/S+X)과 어항의 원형 형태 인자(σ)의 관계를 나타낸 [Fig. 4] (c)의 경우 전체적으로 경심(R)이 커짐에 따라서 원형 형태 인자(σ)도 커지는 경향을 보이나 그 분산 정도가 크다는 것을 알 수 있다.

마지막으로 어항의 굴곡 정도를 표현하는 인자인 Ω와 어항의 외해 열림(개방) 정도인 X/A*100의 관계를 살펴보면 [Fig. 4] (d)와 같다. 상관식은 y = 1.397x - 0.04669로서 Ω가 증가함에 따라서 X/A*100가 감소하는 경향을 나타내었다.

상관성 분석 결과, 항내 해안선 길이와 항의 형태는 상관성이 크지 않았으며, 어항의 경심과 원형 형태인자, 어항의 수면적과 사각형태 인자, 어항의 굴곡 정도와 개방도는 상관성을 보였다.

[Fig. 5]는 어항의 실제 수면적(A)과 어항 지형 특성 인자별 상관성을 구역별로 나타내었다. 전반적으로 어항의 실제 수면적(A)이 증가함에 따라서 어항 지형 특성 인자가 증가하는 경우는 항내 해안선 길이인 S, 어항의 경심(R=A/S+X), [Fig. 4] (a)의 가상의 사각형 형태 어항 수면적(A')에 해당하며, 그 외에는 그 상관성이 크지 않음을 알 수 있다. 또한 구역별로 일정한 경향을 보이지 않음을 알 수 있는데 이는 부산 연안 34개 어항의 지리적인 공간적 차이는 확인할 수 없음을 나타낸다고 판단된다.

[Fig. 5]

Correlation analysis results of water facility and topographical characteristics of small fishing ports in Busan Coast.

3. 어항 수역시설 표준화 방안

본 연구에서는 전술한 몇 가지 지형 특성 인자를 이용하여 부산 연안 34개 어항의 지형 특성을 평가하고자 하였다. 이는 어항의 평면 공간 자료를 바탕으로 해석한 결과로서, 어항의 수심과 관련한 선박의 흘수 조건에 따른 운항, 어항 시설물의 설치 등 어항의 이용적인 측면에서는 다소 제약조건이 따른다. 따라서 본 연구에서는 [Fig. 6]과 같이 어항 수역시설의 3차원적인 공간에 대한 표준화 방안에 대해서 제안하고자 한다.

[Fig. 6]

Concept of 3D spatial standardization for water facility in fishing port.

어항의 수역시설인 수면적(A)은 수심을 고려하여 어항의 이용 및 관리에 활용할 수 있다. 즉, 소형 선박의 흘수를 고려한 어항 및 수역시설 이용 계획수립, 마리나 시설을 고려할 경우 마리나 시설이나 마리나를 이용하는 선박의 통항에 장애 요소가 되는 수심의 유지 준설 관리 등을 고려할 수 있으며, 이는 향후 소규모 어항의 활용에 반영할 필요가 있다. 또한 어항의 해수 교환율을 산정함에 있어서 수역시설의 수심별 분포현황을 고려할 수도 있으며, 본 연구에서 제안하는 표준화 방안의 개념은 다음과 같다.

여기서, Q는 어항 내부의 해수 총량, A는 수역시설 면적, h는 어항의 대표 수심이다. 이를 세분화하면 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

A₁는 선박의 운항이 불가능한 수심 영역, A₂는 일부 선박의 운항에 제약조건이 따르는 수심 영역, A₃는 소형 선박의 운항이 가능한 수심 영역이다.

어항의 이용 목적을 고려하여 전술한 어항의 몇 가지 지형 특성 인자를 위 수심 영역별(A₁, A₂, A₃)로 구분하고 적용함으로써 보다 효율적인 어항의 수역시설 면적에 대한 이용 계획수립이 가능하리라 판단된다. 즉, 항내 선박 운항이 불가능한 수심의 수면적을 고려할 경우 본 연구에서 제안하는 특성 인자들의 값에 크게 영향을 미칠 수 있다. 따라서 향후 항내 수심의 영향을 반영한 어항의 지형적 특성 평가가 수행되어야 할 것으로 사료된다.