1장 해수의 물리적 성질

1.1 물의 특성

1.1.1 물분자 (water molecule)

: H2O의 비대칭 공유결합(105°) - 쌍극자 형성

․수소결합 (hydrogen bond)으로 분자간 응집력 : 상온 (H2O)6-8

1.1.2 열적 특성 (thermal property)

․녹는점 : -90 ℃ → 0 ℃

․끓는점 : -68 ℃ → 100 ℃

․높은 비열 : 큰 열용량 -1 cal/g/ ℃

․높은 잠열 (latent heat)

- 현열 : 분자 운동에너지 변화 → 온도의 변화

- 잠열 : 물체의 상태를 변화

․융해열 80 cal/g (고체 ↔ 액체)

․기화열 540 cal/g (액체 ↔ 기체)

1.2 해수의 특성

1.2.1 해수의 수온

① 범위 : -2℃ ～ 30 ℃(평균 약 3.5℃)

75% : 0℃ ～ 6℃

50% : 1.3℃ ～ 3.8℃

② 수온의 결정 요소 : 해면을 통한 열수지( )

해수중의 온도 구배에 의한 열전도

해류나 대류에 의한 열의 수송

③ 표층수온의 분포

․기후대에 따라 동서로 위도에 평행한 등온선

․계절변화 : 평균 17.5℃

-최대 : 8월 중순 , 최소 : 2월 중순

④ 수직분포

․혼합층 (mixed layer) : 표층의 바람과 파도, 해류 등에 의해 잘 혼합, ～200 m

․수온약층 (thermocline) : 급격한 수온 감소

- 영구수온약층 (permanent thermoclie)

: 고위도를 제외한 전 바다에 연중 존재. 약 500 ～ 1000 m

- 계절 수온약층 (seasonal thermocline)

: 중위도 지방 여름, 약 200m이하

․심층 (deep layer) : 위도에 관계없이 거의 일정하거나 서서히 감소, >1000 m, 2～3℃

중위도 수온 분포

⑤ 우리 나라 부근의 표층수온

․동해 : 8.6 ～ 15.9℃

․남해 : 15.7 ～ 18.8℃

․서해 : 10.9 ～ 14.9℃

우리나라 부근의 표층수온

1.2.2 밀도 (density)

① 범위 : 1.020 ～ 1.030 g/㎤

․50% 이상 : 1.0277 ～ 1.0279 g/㎤

② 수온, 염분, 압력에 따라 변함

․수온 감소, 염분증가, 압력 증가 : 밀도 증가

․ × ex) ρ σ

σ σ ρ : 압력 P를 해수표면 (P=0)의 압력으로 했을 때의 밀도

③ 최대밀도 온도 (temperature of maximum density) : 약 3.98℃에서 밀도 최대

④ 염분 증가 : 최대밀도온도 하강, 빙점 하강

․24.7‰ : 최대 밀도온도 = 빙점 (-1.332℃, ρ= 1.020 g/㎤)

⑤ 밀도약층 (pycnocline) : 수온, 염분의 변화로 급격한 밀도의 증가

⑥ 수층 : 표층-밀도약층-심층, 밀도약층을 경계로 안정

⑦ S(‰)= (‰)

⑧ 염분분포

: 수온과 같이 위도에 평행

적도 부근 해역의 저염분 - 열대수렴대와 관련 강수량 많음

남북 회귀선 부군의 고염분 - 무역풍대 증발열 큼

1.2.3 압력 (Pressure)

①압력 (P) = 밀도 (ρ) x 중력 (g) x 수심 (h)

․해수밀도 (ρ) : 1.03 g/㎤

․중력(g) : 980

․수심 : 1 m (100 cm)

②수심 1m 당 압력 : (약 1 db)

③10 m 당 : 약 1 bar (약 1 기압, 1013 mb)

․수심 10 m에서의 절대 압력 : 2기압 (대기압 1 + 수압 1)

1.2.4 해수 중의 빛 (light)

① 빛 : 가시광선 (파장 0.4 ～ 0.8 μ )

② 빛의 감쇄

․장파장 (적색계통) : 흡수 (absorption) - 빛에너지 → 열에너지

․단파장 (청색계통) : 산란 (scattering) - 빛의 역산란 (back scattering) : 청색바다

1.2.5 소리 (Sound)

① 음속 : 약 1500 m/sec(대기 중에서보다 4배 빠름)

② 수온, 염분, 압력에 따라 변화

③ SOFAR Channel 과 음영대

․SOFAR (Sound Fixing and Ranging) 채널 : 음파 에너지가 멀리까지 전달

․음영대 (Ascoustic Shadow Zone) : 음파 전달의 사각지대

SOFAR (Sound Fixing and Ranging) 채널

음영대 (Ascoustic Shadow Zone)

1.3 나온다～용어정리!

1) 현장수온 : 현장에서 압력이 포함된 실제수온

2) 포텐샬온도 : 단열상태로 표면(혹은 기준깊이)에 올렸을 때의 수온으로서 압력변화(깊이차이에

의해 발생함)에 의한 내부 열에너지 변화를 반영한 온도. 예를 들면, 1000m -> 0m로이동하면 해

수가 팽찬하고 이로 인하여 내부 열에너지는 감소함. 따라서 이동과정(압력해소 과정)에서 열을 뺏

거나 더해주지 않아도 해수온도는 내려감. 즉, 1000m 깊이의 현장수온에서 압력에 의한 내부 열에

너지 증가분을 감하였을 때의 온도를 포텐셜 온도라고 함.

⇒ 현장수온 > 포텐셜온도

1장 기출문제

1. 밀도에 영향을 주는 요인은?

<정답> S.T.P.(염분, 온도, 압력)

2. σ 에 영향을 주는 물리적 요인은?

<정답> σ ρ 수온, 염분, 압력

3. 잠수함의 항해에 영향을 주는 물리적 요인은?

<정답> 밀도

4. 음파속도가 공기에서보다 수중에서 몇 배나 더 빠른가?

<정답> 4배

5. 최고 음속을 나타나는 부분은?

<정답> 수온약층

6. 음파가 통과되지 않고 굴절되는 부분은?

<정답> 암영대 (음파의 최대속도 때문에 형성)

7. 순수한 물에서 흡수 계수가 가장 큰 색은?

<정답> 빨강 (적도 : 파랑, 고위도 : 남색→고위도에 생물이 더 많이 존재)

8. 유기물질이 많아지면 해수의 색깔은?

<정답> 엷은 갈색(삼각주 부근)

9. 해양 순환의 근본적 요인은?

<정답> 태양복사

10. 밀도가 인 물의 σ 는?

<정답> σ ρ

11. 현장 온도와 포텐셜 온도와의 차이는?

<정답> 압력증가에 의한 온도차

12. 보존적 물리량을 설명하고 그 예를 들어라.

<정답> 온도, 염분, 밀도

13. 해수의 경우 최대밀도의 온도곡선과 결빙온도곡선이 만나는 점의 온도와 염분은?

<정답> 온도는 -1.332도, 염분은 24.7‰

14. 대양 해수밀도의 범위?

<정답>1.02400 ～ 1.0300 g／㎤

15. 표층해수(염분 33-35, 수온 10-25도)의 밀도( σ )의 범위?

<정답> 22~27

16. 해수평균음속?

<정답> 1445m／sec(대기중333)

17. 최저음속을 나타내는 음파굴절부분?

<정답> 영구수온약층

18. 1knot란 무엇인가?

<정답> 1시간에 1해리(약1.8km)이동한 속도

19. 심해수의 유속결정요인은?

<정답> 밀도차(수온, 염분 차이), 해수 중의 용존산소량

20. 해수가 담수보다 얼기 어려운 이유는?

<정답> 물에 녹은 소금은 수소결합을 방해하기 때문에 염분이 증가할수록 어는점이 낮아

지게 되어 부동액과 같은 역할을 하게 된다.

21. 외해의 수표면이 푸르게 보이는 이유는?

<정답> 물 속의 작은 입자에 의한 푸른색 부분의 산란 때문

22. 혼합층이 가장 크게 발달하는 계절은?

<정답> 겨울

2장 해수순환의 성인, 분류, 특성 및 구조

2.1 해수순환 원인과 구분

2.1.1 구동력 (driving force)과 조종력 (steering force)

① 구동력 : 일차적인 힘 (primary force)-해수 운동을 야기: 근본적 원인은 태양복사차이

․압력경도 (pressure gradient force): 경압적, 순압적

․바람응력 (wind stress), 물의 팽창과 수축

② 조종력 : 부차적인 힘 (secondary force) - 야기된 운동을 변화

․전향력 (Coriolis force),

․유체 내부 마찰력, 해저 지형의 모양, 중력, 원심력 등

2.1.2 전향력 (Coriolis force) : 지구 자전에 의해 운동하는 물체의 방향을 편향시키는 겉보기 힘

․북반구 : 운동 방향의 오른 쪽으로 편향

․남반구 : 운동방향의 왼쪽으로 편향

2.1.3 해수의 순환 - 표층순환과 심층 순환

․표층순환 : 대양의 표층, 수평적 순환 -> 주로 바람응력에 의해 발생

․심층순환 : 대양의 심층, 수직적 순환 -> 주로 밀도차(압력경도)에 의해 발생

2.2 표층순환

2.2.1 표층해류 (surface current) - 풍성류 (wind-driven current)

․바람과 지구자전(전향력의 위도에 따른 변화), 지형(수심 및 해안선분포) 등에 의해 순환

․표층의 수평적 순환 (horizontal circulation)

․독립적인 여러 개의 대환류 (gyre)의 형성

2.2.2 주된 환류

① 아열대환류 (subtropical gyre) : 가장 주된 환류

․북반구 : 시계 방향, ․남반구 : 반시계 방향

② 열대환류 (tropical gyre) : 아열대 환류와 기후적도 (북위 약 5도) 사이

․북반구 : 반시계 방향 ․남반구 : 시계 방향

․적도해류 (equatorial current) : 동에서 서로

․적도반류 (equatorial countercurrent) : 서에서 동으로

․적도잠류 (equatorial undercurrent) : 적도 밑 수심 100～200 m의 폭 약 300 km의

동쪽으로 강하게 흐르는 흐름 ex) 크롬웰해류, 태평양적도잠류

③ 아극환류 (subpolar gyre)

․북반구 : 아열대 환류의 북쪽 - 반시계 방향

․남반구 : 남극 주극류 (Antarctic Circumpolar Current)

- 서풍편류 (west wind drift) : 편서풍에 의해 남극을 서에서 동으로 순환

2.2.3 서안 경계류 (western boundary current)

① 서안 강화 현상 (western intensification)

: 지구자전(전향력의 위도변화: 베타효과), 바람응력, 지형의 영향으로 대양서쪽에 강한 해류

② Gulf Stream, Kuroshio, Brazil Current 등

․유속이 빠름 : 수백 km/day

․폭이 좁다 : < 100 -150 km

․깊이가 깊다 : 최대 2km까지

․경계가 뚜렷함: 주로 흐름대의 왼쪽에서

․해수수송량이 크다 : ～ 50 sverdrup (Sv: 106 m3/s)

․주로 고온 고염의 난류

․영양염이 적고, 연안 용승이 없다.

2.2.4 동안경계류 (eastern boundary current)

① 대양의 동쪽은 약하고 넓게 분포하는 해류

② Canary Current, Benguela Current, California Current 등

․유속이 느림 : 수십 km/day

․폭이 넓다 : ～1,000 km

․깊이가 얕다 : < 500 m

․경계가 불분명

․해수수송량이 적다 : 10 ～ 15 sverdrup

․주로 저온 저염의 한류

․영양염이 풍부하고, 연안 용승이 흔하다.

2.2.5 해수의 용승과 침강

① Ekman의 나선과 Ekman 수송 (Ekman Transport)

- 북반구 : 바람의 방향에 오른쪽으로 해수의 순이동 용적수송

② 연안 용승 (upwelling)과 침강 (downwelling)

․연안 바람에 의한 Ekman 수송에 의해 심층수의 용승이나 침강

․용승: 표층에 영양염 풍부한 저온 저층수 공급

- 생물의 생산성 향상

- 잦은 안개, 낮은 기온

에크만 나선과 그 작용 기작

2.2.6 Langmuir Circulation(랭뮈어 순환)

- 표층의 지속적인 바람에 의한 와류열 (vortices)의 형성

- 수렴부 : 표면의 찌꺼기들 집합 (windrow)

- 수심 : 약 20 m 이내

Langmuir Circulation

2.3. 심층 순환

2.3.1 심층순환 (deep circulation)

- 열염순환 (thermohaline circulation)

․수온약층 아래

․수온, 염분에 의한 밀도 차이로 순환하는 밀도류 (density-driven current)

․수직순환 (vertical circulation)

․전세계 대양의 연결

2.3.2 수괴 (water mass)의 형성

* 표층의 기후학적 특성에 의해 수괴 형성, 수괴와 수괴의 접촉(전선)에 의한 혼합으로 수괴형성

-> 등 밀도면을 찾아가는 해수이동이 심층순환임.

․상층수 (upper water, central water)

․중층수 (intermediate water)

․심층수 (deep water)

․저층수 (bottom water)

2.3.3 T-S diagram (수온-염분 도표)

․각 수괴에 따라 독특한 수온-염분관계 곡선을 이룸, 밀도 특성

․수온과 염분에 따른 등밀도선이 표시된 T-S 도표에 수심에 따른 수온, 염분 표시

․특정 해역의 수괴와 그 기원, 수괴들의 혼합 상태를 구분할 수 있음.

남태평양의 전형적인 T-S도

2.4 ENSO (El Niňo-Southern Oscillation)

2.4.1 Southern Oscillation : 3～8년 주기 기압 역전, 풍향 역전

① 태평양 적도부근 기압이 서저-동고에서 서고-동저로 바뀜

② 풍향 : 서 → 동

③ 적도해류의 약화, 적도반류와 적도잠류의 강화

④ Peru Current 약화

2.4.2 El Niňo ; 중-남 아메리카 연안에 고온 표층수의 집중, 전세계적 기상이변, 생태계 변화

① 수온 약 7 ～ 8도 상승

② 열 팽창에 의한 해수면 상승 (～30 cm)

2.5 나온다～용어 정리

1) 서안강화현상: 지구자전에 의해 바닷물이 서쪽 편으로 몰려 서쪽해안에 유속이 빠르고 폭이

좁은 해류가 나타나는 현상, 위도에 따른 전향력의 차이가 주원인 ⇒ 서안경계류

2) 용승 : 바람이 해안선에 나란하게 불 때 표층역의 에크만 수송으로 인하여 바다 밑바닥의

해수가 솟아오르는 현상. 수온이 낮아 용존산소가 많으므로 플랑크톤이 번성. 안개가 자주

끼고 시원한 기후 형성

3) 코리올리 힘(Coriolis force) = 전향력 : 지구가 서에서 동으로 자전함으로써 움직이는 물체

(공기, 물 등)가 원래의 경로에서 벗어나게 하는 겉보기 힘. 북반구에서는 오른쪽, 남반구

에서는 왼쪽으로 기울게 함. 식 : ω φ

(f : 콜리올리 힘, u : 물체의 속도, ω : 지구자전 각속도, ψ : 위도)

4) 서안경계류와 동안경계류 비교

양 폭 유속 깊이 수온 종류 특징

서 안

경 계

류

많다 좁다 빠르다 깊다 난류(저위도〉

고위도)

쿠로시오해류, 멕

시코만류, 동오스

트레일리아해류,

브라질해류 소말

리아해류 등

무역풍대에서 흘러온 해류,

고온 고염분, 연안 용승이

없거나 소량

동 안

경 계

류

적다 넓다 느리다 얕다

한류(고위도〉

저위도)

켈리포니아해류,

카나리아해류

편서풍대에서 흘러온해류,

저온 저염, 연안 용승 있음

2.6. 힘의 균형에 따른 해류 구분

2.6.1. 관성류

* 관성력과 전향력의 균형

* 원인: 주로 바람에 의해 발생되며, 바람응력이 없어져도 관성력에 의해 지속됨.

* 수평적 원운동, 주기: 지구관성주기=12시간/sin(위도)

2.6.2. 지형류

* 전향력과 수압경도력의 균형

* 수압경도력의 발생

1) 등 위치에너지 면에 대한 해수면 높이차이: 순압적 압력경도력

2) 등 위치에너지 면에 대한 밀도면의 차이: 경압적 압력경도력

* 흐름방향: 북반구에서 고압을 오른쪽에 두고 흐름(남반구는 반대방향)

2.6.3. 취송류

* 마찰력(표층 및 수층내부)과 전향력의 균형: Ekman 나선.

* 원인: 바람응력

* 수심이 얕은 곳은 해저마찰의 영향, 수층이 성층되어 있어도 흐름이 영향을 받음

2.6.4. 파랑(조석)과 관련된 흐름

* 연안류와 이안류:

* 조석 잔차류

2장 기출문제

1. 해류를 직접 발행시키는 힘이 아닌 것은?

가. 바람 나. 밀도차 다. 중력 라. 코리올리스힘

<정답> 라.

2. 크롬웰 해류에 관한 설 명중 틀린 것은?

가. 북적도 해류 바로 밑에 표면의 해류와 반대로 흐르는 저층류

나. 그 두께는 약 200m이고 폭은 약 300km이다

다. 북위 2도에서 남위2도에 걸쳐 있다

라. 유속은 축에 있어서 약 150cm/sec에 이른다

<정답> 가

설명 : 크롬웰 해류는 북적도해류가 아니라 적도 밑에서 표면의 해류와 반대로 흐르는 저층류이다.

3. 해류에 영향을 주는 힘 중 겉보기 힘은?

<정답> 코리올리 힘

4. 북적도에서 탁월풍에 의해 일어나는 해류의 일반적인 운동 방향을 설명한 것 중 옳은 것은?

가. 풍향의 좌측 45°방향으로 운동해 감

나. 풍향의 우측 45°방향으로 운동해 감

다. 풍향 방향대로 운동해 감

<정답> 나

설명 : 에크만 수송에 관한 얘기로 이는 표층해류가 풍향의 오른쪽 45도 방향으로 흐르며 수심이 증가할수록 편향각도가 증가하나 유속은 지수함수적으로 감소

5. 영양염류가 가장 적은 해역은?

가. 남극해역 나. 용승해역 다. 흑조류 유역 라. 친조류 유역

<정답> 다.

6. 다음 해류 중 보류(補流)가 아닌 것은?

가. 취송류 나. 용승류 다. 침강류 라. 반류

<정답> 가. 설명 : 보류란 원래의 해류흐름을 대신하는 흐름으로 용승류, 침강류, 반류가 있다.

7. 연안에서 썰물(ebb current)은 언제 나타나는가?

가. 저조시 나. 고조시 다. 저조에서 고조사이 라. 고조에서 저조사이

<정답> 라.

8. 우리 나라 서해안은 하루에 몇 차례 만조가 나타나는가?

가. 0.5최 나. 1회 다. 2회 라. 3회

<정답> 다. 설명 : 우리 나라는 반일주기다.

9. 대한해협의 동.서수도를 거쳐 동해에 유입하는 해류는?

가. TSUSHIMA해류 나. OYASHIO해류 다. 리만해류 라. KUROSHIO해류

<정답> 가.

10. 서안류와 동안류의 특징을 비교 설명한 것이다. 잘못된 것은?

가. 동안류는 연안류와의 경계가 분명치 않다.

나. 동안류는 폭과 두께는 넓고 얇은데 서안류는 그 반대다.

다. 동안류는 대개 난류이고 서안류는 한류이다.

라. 동안류는 유속은 느린데 서안류는 강하다.

<정답> 다.

11. 다음에서 한류에 속하는 것은?

가. 만류(Gulf Stream) 나. 쓰시마해류 다. 남적도해류 라. 오야시오

<정답> 라.

12. 해류에서 압력 경도력과 자전의 전향력이 평형 상태에 있을 때 일어나는 수평운동은?

가. 경도류 나. 취송류 다. 지형류 라. 관성류

<정답> 다.

13. 남 북반구에서 취송류를 일으키는 바람은?

<정답> 편서풍과 무역풍

14. 남반구에만 존재하는 바람은?

<정답> 서풍편류

15. 에크만 취송류에서 유향의 방향이 역전하는 이유와 그 수심은 위도에 따라 어떻게 변하는가?

<정답> 적도 : ∞, 양극 : 표층 접근 유속이 감소되면서 전향이 심하여 역전되며,

역전 수심은 적도에서 무한대, 양극에서 갈수록 얕아진다.

16. 지형류는 유체의 운동방정식에서 어떤 항이 일치될 때 생성되는가?

<정답> 압력경사력과 편향력이 일치할 때 생성

17. 열염 순환을 일으키는 원인은?

<정답> 밀도변화

18. 심해수의 일차적 기원은?

<정답> 북대서양(노르웨이해 및 덴마크해협)에서 침강하는 심층수와 남극대륙의 웨델해

19. 심해수 유속의 결정 원인은?

<정답> 수온, 염분, 용존산소 등으로 결정, 밀도차이

20. 파가 해안에 접근할 때 쇄파에 의해 형성된 예각으로 평행한 방향의 벡터 성분으로 이동하는

해류는?

<정답> 연안류

21. 해안에서 해안선에 직각방향으로 멀어져 가는 해류는?

<정답> 이안류

22. 만이나 호수에서 수 분 또는 수 시간을 주기로 수면이 갑자기 상승하는 현상은?

<정답> 정진, seichs

23. 엘리뇨 현상이 일어나는 해역은?

<정답> 남적도 해류와 페루해류 간의 해역

24. 해양에서 유체에 작용하는 힘 4가지는?

<정답> 중력, 압력 경사력, 편향력, 마찰력

25. 유체의 운동 방정식에서 편향력을 무시할 수 있는 경우는?

<정답> V = 0 , time scale 이 관성일보다 짧다. 운동영역이 로스비 변경반경보다 작다.

26. 대양의 동쪽수온이 낮은 이유?

<정답> 한냉수의 용승현상, 북쪽에서 해류유입

27. 풍성해류(취송류)의 하한경계 수심은?

<정답> 약 수심100m

28. 바람에 의한 마찰 때문에 궤도가 폐쇄되지 않을 경우 형성되는 해류이며 천해에서 형성 불가

능한 해류?

<정답> 파송류(지형류)

3장 파랑의 발생, 분류 및 성질

3.1 파도 (Ocean Waves)

3.1.1 정의 : 해수면의 규칙적 상승과 하강

교란력 : 바람, 폭풍, 지진, 해저 화산, 천체 (달, 태양), 기타

복원력 : 표면장력, 중력, 전향력

3.1.2 파의 분류

① 교란력 :

풍파 (wind wave) : 교란력 중에서 가장 중요한 것은 해면상에 불고 있는 바람으로 바람에

의해 직접 일어나는 파

조석파 (tidal wave) : 달과 태양의 인력에 기인하는 기조력에 의해 일어나는 파

진파 (tsunami) : 지진, 화산의 폭발, 지각 변동에 의한 교란력이 원인으로 일어나는 파

조석파와 외양에서의 쯔나미는 파장, 주기가 풍랑에 비해 아주 길기 때문에 눈으로는

파라고 알아보기가 힘들다.

② 주기

모세관파 (Capillary Wave) : < 1 × 10-1 sec

단중력파 (ultragravity wave) : ～ 1 × 100 sec

중력파 (gravity wave) : ～ 3 × 101 sec

장중력파 (infragravity wave) : ～ 3 × 102 sec

장주기파 (long period wave) : ～ 8.64 × 104 sec

초조석파 (transtidal wave) : > 8.64 × 104 sec

③ 파형의 이동

진행파 : 넓은 수면에서의 파동은 파형이 수면에 대해 어느 한 방향으로 진행

정상파 : 파형이 진행하지 않는 기묘한 파. 안벽 가까이의 파나 호수처럼 거의 닫힌 바다

에서 생김

④ 상대수심

심해파 ( )

전이파 ( )

천해파 ( )

3.1.3 파속은 파가 점점 낮은 곳으로 갈수록 감소한다. c= L/T의 관계는 주기가 일정할 때 파

속이 감소하면 파장이 짧게 되는 것을 나타낸다.

3.2 풍파 (Wind Waves)

3.2.1 대부분의 바다의 표면파

① 바람의 교란으로 발생

: 풍랑 (seas) - 너울 (swell) - 쇄파 (breaker) - 기파 (surf)

3.2.2 파형 η σ

π

: 파수 (Wave number)

σπ

: 각진동수 (angular frequency)

3.2.3 물 입자의 운동

① 심해파 (deep water wave)

수심 (d) > 파장 (L)의 ½

원운동, 바닥에 영향을 미치지 않음

② 중간파 (intermediate water wave) - 전이파

파장의 ½ > 수심 > 파장의 1/20

타원 운동, 바닥에서 약한 수평왕복운동

③ 천해파 (shallow water wave)

수심 < 파장의 1/20

타원운동, 수면과 거의 같은 크기의 수평왕복운동

3.3 파의 변화

: 수심의 변화 - 파장, 파속, 파향 등의 변화

3.3.1 파속의 변화 - 수심의 감소

파장감소 : 파속 감소

3.3.2 천수효과 (Shoaling)

중간수심 : 초기 파고 약간 감소

천해 : 파고 급격히 증가 , 부서짐

3.3.3 굴절 (refraction) - 수심의 차이에 의한 진행 방향의 변화

등심선에 평행해 지는 방향으로 진행 방향이 휨

지형과 굴절

․돌출부 : 파도 (에너지)의 집중, 파고의 증가, 침식 용이

․만곡부 : 파도 (에너지)의 분산, 파고의 감소, 퇴적 용이

3.3.4 반사 (reflection)

진행파의 방해물 구조물의 전면에서 에너지 반사

파고의 증가, 정상파 (standing wave) 형성

3.3.5 회절 (diffraction)

: 진행파의 방해물 뒤쪽으로 에너지 전달

3.3.6 쇄파 (wave breaking)

수심 감소

파고(H) 증가, 파장(L) 감소, 파형구배 (H/L)의 증가

H/L ≒ 1/7 → 쇄파 (breaking)

① 쇄파의 종류 : 돌진형 (plunging) - 에너지 큼, 쇄도형 (surging), 파편형 (spilling)

② 쇄파에 의한 해류 발생

․연안류 (longshore current) : 쇄파에 의해 기파역에서 연안에 평행한 해류 발생

3장 기출문제

1. 해파 내에서 물 입자의 운동은 마루에서는 진행방향, 골에서는 반대방향으로 움직이는데 물 입

자의 궤도지름은? 수심이 9분의1 파장 만큼씩 깊어짐에 따라서 2분의1씩 감소한다. 3분의1 파장의

수심에서 물 입자 궤도의 지름은 파고의 얼마인가?

가. 나. 다. 라.

<정답> 나. 설명 : 물 입자의 운동은 수심이 깊어짐에 따라 지수함수적으로 감소한다.

2. 해파를 일으키는 가장 중요한 요인은?

<정답> 해면에 작용하는 대기압 변화, 지각운동(교란)

3. 모세관파의 파장의 크기는? 그리고 어떤 힘에 영향을 받아서 발생하는가?

<정답> 1.73cm 이하, 표면장력

4. 해파의 크기와 속도에 영향을 주는 세 가지 요인은?

<정답> H=f(W.E.P) W:풍속 E:취송거리 P:취송시간

5. 바람에 의해서 생기는 해파 3가지는?

<정답> 파랑, 너울, 쇄파

6. 바람이 불고 있는 해역을 떠나 직접적으로 바람의 영향을 받지 않는 해파는?

<정답> 너울(swell)

7. 바람에 의해서 생긴 해파 중에서 얕은 곳에서만 생기는 해파는?

<정답> 기파(파편형 쇄파, 돌진형 쇄파, 벽상 쇄파)

8. 태평양의 전형적인 쇄파는?

<정답> 돌진형 쇄파

9. 1/3파장의 길이에서는 궤도 지름이 파고의 몇 배인가?

<정답> 1/8배

10. 바닥의 물질이 해파의 운동 때문에 교란되는 최대 깊이를 무엇이라고 하는가?

<정답> 파한

11. 천해파에서 수심이 4000m일 때 파의 속도는?

<정답> ≒ 198m/s

12. 방파제 뒤에 있는 보트가 파도에 의해 요동하는 것은 파의 어떤 성질 때문인가?

<정답> 회절, 표면파의 성질 중에서 정상파의 형성요인: 반사

13. 얕은 바다에서 해파의 한 부분이 다른 부분보다 먼저 도착하기 때문에 생기는 현상은?

<정답> 굴절

14. 곶에서는 해안이 침식되고 만에서는 퇴적물이 쌓이는데 이것은 파의 어떤 현상에 의해서 생기

는 것일까?

<정답> 굴절

15. 해저지진이나 지각변동에 의해서 일어나는 해파는?

<정답> 쓰나미(모든 해파 중 가장 파괴적임)

16. 우리 나라가 쓰나미의 영향을 받지 않는 이유는? 특히 남해에서

<정답> 대륙붕이 발달하여 반사되거나 마찰

17. 해파 부서지는 경우에 대하여 설명하라.

<정답> 마루의 최소내각이 120도, 파고 1／7Ŀ(파장)

4장 조석과 조류

4.1 조석 (tide)

4.1.1 기조력 : 지구와 천체 (달, 태양 등)간의 인력과 원심력

4.1.2 조위 (tidal height)

․고조 (High Water) : 수면 최고 상승

․저조 (Low Water) : 수면 최저 하강

․일조부등 (diurnal inequality) : 고고조(HHW), 저고조 (LHW), 고저조(HLW), 저고조

(LLW)간의 차이

4.1.3 조석주기

① 반일주조 (semi-diurnal tide) - 1일 2회 고조와 저조 : 주기 12시간 25분

② 일주조 (diurnal tide) - 1일 1회 고조와 저조 : 주기 24시간 50분

③ 혼합조 (mixed tide) - 일주조와 반일주조의 혼합

4.1.4 대조 (Spring Tide) 와 소조 (Neap tide)

① 대조 : 달-지구-태양 일직선

조차최대 : 음력 보름과 그믐 경 (보름달, 초생-그믐달)

② 소조 : 달-지구-태양 직각

조차 최소 : 음력 보름과 그믐 사이 (상현달, 하현달)

4.1.5 조류 (Tidal Current)

① 창조 (Flood Current ) : 저조에서 고조시

② 낙조 (Ebb Current) : 고조에서 저조시

③ 정조 (Slack Water) : 고조 혹은 저조시 조류 정지

4.1.6 기준면 (Datum) : 목적에 따라 다른 기준면 사용

① 일반적 지형 고도 : 평균해수면 (Mean Sea Level)

② 해도 : 약 최저저조면 (Approximate Lowest Low Water)

③ 연안 구조물 : 평균 고조면 (Mean High Water), 평균 고고조면 (Mean Higher High

Water) 등

4장 기출문제

1. 주태음 반일주조(M2조)의 주기는?

가.12.42시간 나.12.00시간 다.12.66시간 라.11.97시간

<정답> 가. 설명 : 12.42시간은 12시간 25분과 같다

2. 조석과 관련이 없는 용어는?

가. 기조력 나. 소조 다. 일조부등 라. 해일

<정답> 라.

3. 조석현상에 관한 설명이다. 옳지 못한 것은?

가. 조후곡선은 항만 해협 등의 형태나 크기, 해저지형, 월령달과 지구사이의 거리등에 따라 다르다.

나. 조차는 월령의 변화에 따라 증가한다. 이와 같이 월령의 변화에 의한 조석부등을 반월조부등이

라 한다.

다. 달이 지구로부터의 거리가 달라짐에 따라 조차가 증가한다. 이 원인에 의한 조석부등을 적위부

등이라 한다.

라. 일조부등은 달이 회귀점을 통과해서부터 곧 최대가 되고 분점을 통과해서부터 곧 최소가 된다.

<정답> 라.

4. 우리 나라 서해안은 하루에 몇 차례 만조가 나타나는가?

가. 0.5최 나. 1회 다. 2회 라. 3회

<정답> 다. 설명 : 우리나라는 반월주기다

5. 연안에서 썰물(ebb current)은 언제 나타나는가?

가. 저조시 나. 고조시 다. 저조에서 고조사이 라. 고조에서 저조사이

<정답> 라. 설명 : 저조에서 고조사이는 밀물이다.

6. 조석파가 쓰나미와 같은 형태로 될 수 있는 해안은?

<정답> 수심이 깊고 육지가 없는 지역

7. 조차가 최대인 지역과 인천의 조차는?

<정답> 프랑스의 브리타니, 캐나다 퍼디만, 11.3m

8. 하구나 강어귀에 조석과 함께 물의 벽이 들어오는 현상은?

<정답> 조숙(tidal bore)

9. 조차 변화의 원인이 되는 사항은?

<정답> 해안모양, 육지분포, 달의 위치, 태앙의 위치

10. 대조, 소조를 설명하라.

<정답>

대조: 달, 태양, 지구, 일직선 조차 크다.

소조: 태양, 달, 직각, 조차 작다.

11. 동조시선 ( cotidal line )이란?

<정답> 동시에 만조가 되는 지역을 연결한 선(만조 또는 고조-해수면이 극대가 된 상태)

12. 강제 진동파는?

<정답> 조석

13. 조석의 주기는? (우리 나라의 경우)

<정답> 12시간 25분

14. 태양의 조석에 대한 효과는 달에 비해 몇%에 해당하는가?

<정답> 46.6%

15. 지구는 구형이고 물이 균일하게 지표 상에 덮였다고 가정한 후 조석설명하는 이론은?

<정답> 평형조석론

16. 조석이란 무엇이며 일조부등의 원인은?

<정답> 조석 : 달과 태양 등에 의한 천체의 인력으로 인해 해면이 부기적으로 일으키는 승강현상

일조부등의 원인 : 조석의 영향 중 달의 인력 외에도 태양의 인력이 교란 현상으로 작용하기 때문

17. M2가 20, S2가 10일 때 대조차는?

<정담> 대조차= 2(M2+S2)=2(20+10)=60

cf)소조차= 2(M2-S2)

18. 일조부등(semidiurnal tide: 조석은 보통 하루에 2회 있다.)이란?

<정답> 반일주조에서 연속된 2개의 고조 및 2개의 저조가 같은 날일지라도 조위가 다른 것을 말

한다. 일조부등의 원인은 분조중에서 반일주조외에 일주조도 있기 때문이다. 일조부등의 크기는

달의 적위에 따라 변한다. 그리고 영향은 적지만 태양의 적위에 따라서도 변한다. 일조부등은 달

의 적위가 적을 때, 즉 달이 적도부근에 있을때인 적도조에서 적고, 달의 적위가 클 때 즉, 달이

북 또는 남에 있을 때인 회귀조에서 크다. 일조부등이 매우 클 경우에는 저고조 및 고저조가 거의

소멸되어, 1일 1회이 고조와 저조가 있을 뿐이다.

19. 정조( stand of tide, platform tide ), 고조(high water, high tide), 쓰나미(tsunami)에 대해

설명하시오.

<정답> ․정조: 고조 또는 저조의 전후에서 해면의 승강이 매우 느려져 마치 정지하고 잇는 것과

같이 보이는 상태를 말한다. 대개 정조의 지속 사간은 조차에 따라서 다른데, 적은 조차가 큰 조

차에서보다 길다. 조류에서 사용하는 게조(slack tide)라는 용어와 비슷한 의미로 사용된다.

․고조 : 조석으로 인하여 해면이 가장 높아진 상태를 말한다. 자세히 말하면, 창조에서 해면이 가

장 높아진 상태이다. 고조는 주기적인 조석력에 의해 생기지만, 기상 및 해안 상태도 영향을 미친

다. 우리 나라는 고조에서 다음 고조까지의 시간 간격이 평균 12시간 25분으로서, 매일 약50분씩

늦어진다. 만조라고도 한다.

․쓰나미(지진성 해일): 해저지진이나 화산폭발에 기인하는 장파의 특징을 갖는 긴 주기의 파를 지

진해파라 한다. 심발성 지진은 해저의 지각 변형량이 적기 때문에 큰 지진해파는 발생하지 않는

다. 지진해파는 M=6.5이상의 지진의 약 85㎞까지의 깊이에서 일어났을 때 발생하며, 그 속도는

로 전파된다. 여기에서 g는 중력 가속도, h는 수심이다. 지진해 파의 파속은 약 200㎧로 매

우 빠르며, 파가 해안에 가까워지면 속력이 줄어들면서 물이 쌓이게 되고 파고가 갑자기 높아져서

육지에 큰 피해를 주게 되는데, 이를 지진성 해일 또는 쓰나미라 한다. 지진해파의 전달 속도는

알 수 있으므로 지진 발생 후 도달 시간을 계산해 예보하는 체계가 구성되어 Tsunami Warning

System이라 함

5장 해양관측

5.1 해류 연구방법

① 라그랑지 방법(=표류법(float method)) : 부표의 흐름을 추적하는 방법

종류 - 해류병, 투선부표, 배의표류, 중립부력부표(심해류 연구에 이용됨), 인공위성,

혼합물 투여.

② 오일러방법(유량법(flow method)) : 고정된 지점의 통과하는 해류의 유속을 측정

종류 - 에크만 유속계, 청음 유속계

5.2 간접적인 해류 관측법

① 법(방사선 동위원소) : 심해저층수의 운동을 분석함

② 역학적 고도이용

③ GEK이용

④ ADCP(도플러효과)

5.3 수온 측정법

① 봉상 온도계

② 적외선 탐지기 : 복사열을 짧은 시간이내 넓은 곳을 측정 시 이용.

③ 전도 온도계 : 0.02도까지 정밀측정을 할 수 있음

④ BT(수직온도 기록계) : 배가 항해 도중에 측정 할 수 있으며 연속적으로 수온을 측정 할

수 있음. 수온약층 조사에 가장 유용하게 사용 됨. 단점-깊이에 한계가 있음.

*** CTD: 온도에 따른 물질팽창율, 혹은 전기전도도를 이용**

5.4 염분 측정 방법

① 무게로 측정하는 방법 : 일정량의 해수를 건조할 때까지 증발시키고 남는 잔여물의

무게로부터 염분을 계산

② 염소량에 의한 방법

③ 전기 전도도에 의한 방법 : 염분계(salinometer)

④ 빛 이용 : 굴절계(refractometer) - 바닷물에 의해 빛이 휘는 정도로 염분 측정

5.5 해파 측정 방법

: 건조기 , 수중압력 경도계 , 발전 음향 측심기, 가속계.

5장 기출문제

1. 직접적으로 해류를 측정하는 방법은?

<정답>

․라그랑지 방법 : 부표의 흐름을 추적하는 방법,

종류 - 해류병, 투선부표, 배의 표류, 중립부력부표(심해류 연구에 이용됨), 인공위성, 혼합물

투여

․오일러방법 : 고정된 지점의 통과하는 해류의 유속을 측정

종류 - 유속계 사용 .

2. 유속과 유향을 동시에 측정 할 수 있는 유속계는?

<정답>VACM: speed rotor와 direction compass,

예) 에크만유속계(유속만측정), 청음 유속계(ADCP(도플러효과)) 등

VMCM: 벡터성분(u,v,w) 연속측정

3. 간접적인 해류 관측법은?

<정답> 방사선 동위원소.(심해저층수의 운동을 분석함), 역학적 고도이용, GEK이용,

4. 수계를 분류하는 방법은?

<정답> T-S 관계도(다이어그램), bivariate법

5. 수온을 측정할수 있는 방법은?

<정답> 봉상 온도계,

적외선 탐지기 (복사열을 짧은 시간이내 넓은곳을 측정시 이용).

전도 온도계(0.02도까지 정밀측정을 할수 있음), CTD

BT(수직온도 기록계-배가 항해 도중에 측정할수 있으며 연속적으로 수온을 측정할 수

있음. 단점-깊이에 한계가 있음. 수온 약층 조사에 가장 유용하게 사용 됨)

6. 간접적인 해류 관측법을 열거하여라.

<정답> 방사선 동위 원소 이용(심해 저층수에 사용), 역학적 고도 이용, GEK이용(배 뒤에 끌고

가면서 해류를 측정)

7. 염분 측정방법은?

<정답> (염분 -해수에 녹아 있는 갖가지 물질의 농도의 혼합)

* 무게로 측정하는 방법- 일정량의 해수를 건조할 때까지 증발시키고 남는 잔여물의 무게로부터

염분을 계산,

* 비중계 사용: 동일 온도의 순수물과 해수의 비중비교

* 염소량에 의한 방법 :

* 전기 전도도에 의한 방법 : 염분계(salinometer)

* 빛 이용 : 굴절계(refractometer) - 바닷물에 의해 빛이 휘는 정도로 염분 측정

8. 염분이나 수온의 그래프를 보고 해류를 분석, 추측하는 방법은?

<정답> Isentropy

9. 해파의 기록장치를 열거하여라.

<정답> 건조기, 수중압력 경도계 , 발전 음향 측심기, 가속계.

10. 중력가속도 측정에서 보정의 종류는?

<정답>

․고도보정 : 중력관측점 고도를 지오이드 상의 값으로 보정

․지형보정 : 중력 값을 평탄한 지형으로 환산해서 보정

․평형보정 : 지각 평형설에 따르면 지형을 보정하는 지하구조도 생각해야 하는데 이 지하구조에 대

해서도 중력을 보정하는 것

․조석보정 : 태양 및, 달에 의한 인력의 변화도 고려한 보정임

․부게보정 : 고도 보정과 지형보정을 가해도 여전히 관측점과 지오이드 사이의 물질에 의한 인력이

남는데 이것을 고려해 보정

․Eotvo s 보정: 전향력효과 보정, 중력계의 수평 이동속도에 의한 전량가속도 보정

11. 해류 측정 방법 중 부표의 흐름을 추적하는 방법은 무슨 방법인가?

<정답> 라그랑지법

12. 유속계의 사용은 해류 측정 방법 중 무슨 방법인가?

<정답> 오일러법

13. 라그랑지 방법 중에서 심해류 연구에 사용되고 있는 기구는?

<정답> 중립 부력 부표

14. 배의 뒤에 끌고 가면서 해류를 측정 할 수 있는 기구는?

<정답> GEK