• The changes of the bathymetry in the Dokdo coastal area were analyzed during four years.

• Typhoons in 2020 have greatly affected the seafloor topography of the study area.

• The Dokdo coastal area was deposited in 2020 and, conversely, eroded in 2021.

우리나라는 북서태평양에서 발생하는 열대성 저압부인 태풍이 많이 지나가는 곳으로 이로 인한 자연재해가 많이 발생하고 있다. 특히 동해는 여름부터 가을까지 태풍이 지나가는 주요 길목 역할을 하는 바다로 매년 많은 태풍이 이 해역을 통과한다(Fig. 1).

Figure 1. (a) Bathymetry of the East Sea. Thick color lines and symbols represent the paths of typhoons that affected the East Sea during 2018 - 2021. (b) 3D topographic map around Ulleungdo, Dokdo, and adjacent seamounts. Depths are shown in meters with a color scale bar. (c) Survey area of Dokdo in the East Sea.

독도는 동해 울릉분지의 북동쪽에 위치한 화산섬으로 울릉분지 내 울릉도, 안용복해산, 심흥택해산, 이사부 해산과 함께 동-서방향의 화산열 형태로 형성되어 있다(Fig. 1). 독도는 해수면 위로 동도와 서도 및 주변의 89개 부속도서로 이루어져 있으며, 해발고도는 동도가 약 98.6 m, 서도가 약 168.5 m로 높지 않지만, 독도 화산체 전체의 크기는 화산체의 기저부가 수심 약 2,100 m에 형성되어 있는 약 2,300 m 높이를 가진 비교적 큰 규모의 화산이다. 독도와 울릉도를 제외한 나머지 화산들은 해수면 아래 위치하고 있으며 이들 해저화산체들은 동해가 확장된 이후 신생대 제 4기 화산활동에 의해 형성된 것으로 알려져 있다(Choi et al., 2022; Park et al., 2022).

2005년부터 독도(동도) 입도객은 입도 허가제에서 입도 신고제로 전환되어 많은 관광객들이 독도 선착장을 통해 독도에 입도하고 있다. 그러나 독도 주변해역의 지리·기후적 특성 및 열악한 접안 시설 등의 문제로 인해 기상악화 시 입도가 불가능하다.

울릉도는 2005년 태풍 ‘나비’의 영향에 의한 강한 바람과 집중호우로 울릉도 서면 남양리 및 태하리에 큰 피해를 입었으며 또한 2015년 태풍 ‘고니’와 2016년 태풍 ‘라이언록’에 의한 많은 비로 서면과 울릉읍에 산사태 등의 피해가 있었다(Kim et al., 2016). 대한민국 주변의 태풍 활동은 1990년대 중반 이후 빈도와 강도 모두 증가하고 있으며 그에 따라 피해도 급증하고 있다(Lee et al., 2010; Kim et al., 2016; Hoegh-Guldberg et al., 2018; Na et al., 2019). 기후변화에 관한 정부 간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)에 따르면, 북서태평양의 온도 상승으로 인한 태풍발생 빈도 및 규모의 증가로 한반도 및 주변 해역에 더 많은 피해가 발생할 것으로 전망하고 있다(KMA 2020). 2020년 태풍 마이삭과 하이선이 울릉도와 독도를 통과하며 많은 피해를 발생시켰다.

독도 선착장 부근 연안은 독도 연안 중에 인간의 활동이 가장 활발하며 기상상황 등 자연적인 영향도 같이 받은 지역으로 연안의 지형변화가 가장 활발할 것으로 판단되는 지역이다. 동도 선착장을 포함하는 동도와 서도 사이 남부 주변의 약 500 × 500 m 범위의 해역을 2018년부터 2021년까지 매년 정밀 해저지형자료를 획득하고 비교분석하여 해저면의 시계열적 변화양상과 태풍영향의 상관관계를 분석하였다.

독도 연안 조사해역은 섬 육지부 및 동도 선착장 연안부터 최대 수심 약 70 m에 해당하며, 동서로 약 500 m, 남북으로 약 500 m 범위이다. 조사 범위에 포함되는 동도 선착장 주변해역은 독도로 입항하는 정기 여객선 및 기타 선박들에 의한 영향을 가장 많이 받는 해역으로 독도 연안 해저지형 변동 모니터링 연구에 중요한 해역이다(Fig. 1).

독도 주변해역은 수심이 얕고 섬 주변부에 발달해 있는 크고 작은 부속도서들과 수중암초 및 노출암들이 산재하고 있어 연안으로 접근이 용이한 소형 연구선과 얕은 수심에서 정밀한 수심 측량이 가능한 장비의 활용이 필요했으며, 이를 위해 한국해양과학기술원이 보유하고 있는 장목2호(R/V Jangmok No.2)와 이 선박에 장착되어 있는 천해용 고해상도 다중빔 음향 측심기 EM 2040(Kongsberg Co.)과 R2SONIC 2020 (R2SONIC Co.)을 활용하여 2018년 9월 14일부터 2021년 10월 31일까지 1년 간격으로 총 4회 현장조사를 수행하였다. 동도 선착장 주변해역은 현장 자료를 획득하는 동안에 정기 여객선 및 기타 선박들의 운항으로 계획한 측선대로 자료를 획득하는데 어려움이 있었지만, 현장에서 실시간으로 자료 획득 여부를 판단하여 연구선이 접근 가능한 범위에서 최대한 획득하였다.

다중빔 음향 측심기를 활용한 고품질의 정밀해저지형과 해저면 후방산란 영상자료 획득을 위해 연구선 및 조사장비의 정밀한 위치와 자세를 이용한 보정이 필요하다. 연구선 및 조사 장비의 위치와 자세 정보는 선박에 장착되어 있는 DGNSS (Differential Global Navigation Satellite System) 시스템(Seapath 330, Kongsberg Co.)과 MRU(Motion Reference Unit) 시스템(MRU 5+, Kongsberg Co.)을 이용하여 EM 2040 다중빔 음향 측심자료를 보정하였고 R2SONIC 2020 다중빔 음향 측심장비 사용시에는 관성항법장치인 POSMV (Applanix Co.)를 이용하여 보정하였다. 현장조사에서 활용한 EM 2040 다중빔 음향측심기는 연구선 선체 앞쪽 하부에 고정되어 있고 장비고장 시 대체장비로 R2SONIC 2020을 측면에 고정 설치하여 운용하였다. 또한 현장에서 수심 자료를 획득할 때 정밀한 DGNSS 시스템을 활용한 연구선의 운항과 항적의 정확한 기록이 필수적이지만 아무리 정확한 위치 정보를 가지고 있다고 해도 해양에서 수행되는 현장조사시에는 연구선이 외부 여러 요인(파도, 조류, 바람 등)에 의해 자세의 변동을 받게 되는데, 이러한 선체의 움직임이 발생하면 현장에서 획득되는 원시 자료에 영향을 미치게 된다. MRU 시스템은 이러한 연구선의 자세 오류를 보정하기 위해 다중빔 음향 측심기 시스템과 연동되어 연구선의 현장조사 활용 시에 발생할 수 있는 자세변동(Roll, Pitch, Heave, Yaw 등)의 영향에 의한 오측심수심 자료를 보정하는데 활용된다.

현장에서 획득한 정밀 수심 원시 자료의 후처리 및 분석을 수행하여 정밀해저지형도 작성을 위한 최종 수심값을 도출하였다(Fig. 2). 원시 수심 자료의 보정 및 후처리에 관한 일련의 자료 처리 및 분석을 위해 CARIS 사의 Hips & Sips 프로그램을 활용하였다.

Figure 2. (a) Flow chart of the processing for the bathymetry data of Multi-beam echo sounder. (b) Flow chart of the processing for the backscattering data of Multi-beam echo sounder.

다중빔 음향 측심기로 해저지형 자료 조사시 후방산란 자료도 동시에 획득하는데 이 자료를 후처리 및 보정 작업을 수행하여 독도 동-서도 사이 연안의 후방산란 영상도를 작성하였다(Fig. 2). 후방산란 자료는 다중빔 음향측심기에서 발생하는 음향 신호의 반향 정도 또는 세기를 계측하여 반향되는 정도에 따라 해저면 표층의 특성을 유추할 수 있는 자료로 해저면 환경 분류 및 특성 분석에 주로 활용되고 있다. 해저면 후방산란 영상자료의 후처리 및 보정은 QPS사의 Fledermaus와 FMGeocoder 프로그램을 활용하여 수행하였다. 정밀해저지형 자료 및 후방산란 자료는 Fig. 2와 같은 방법으로 처리하여 활용하였다(CARIS, 2016; QPS, 2020).

3.1. 해저지형 및 해저면 후방산란 영상

독도 연안의 해저면 변동 분석을 위해 동도 선착장을 포함하는 동도와 서도 사이 남부 연안 연구해역에 대하여 2018년부터 2021년까지 매년 수심자료를 기반으로 정밀해저지형도를 작성하고 지형특성과 모니터링 분석을 수행하였다(Fig. 3).

Figure 3. Bathymetry map of the Dokdo coastal area. Contour intervals are 5 m. Thick white dashed lines represent talus area.

연구지역은 동도와 서도 사이의 수심 약 5 m부터 동도 선착장 기준 남서쪽 외해 방향의 최대 수심 약 70 m 범위까지 수심대가 나타난다. Fig. 3는 정밀해저지형자료를 이용하여 5 m 간격의 등수심 분포도를 작성한 결과이다. 동도와 서도 섬 및 동도 선착장과 인접한 수심 약 20 m이내 연안 해역의 불규칙하고 복잡한 수중 암반 지대와 수심 약 30 m ∼ 40 m 범위에 형성된 일부 돌출지형을 제외하면, 전체적으로 동-서 방향으로 수심대가 비슷하게 점점 깊어진다. 독도 연구지역의 연안은 복잡한 해저지형을 보이지만 수심 약 25 m 이하로는 비교적 평탄하고 독도 화산체 정상부의 아주 완만한 외해역으로 이어지며 수심이 깊어지는 경향을 보인다.

동도 남쪽으로 수심 약 30 m ∼ 55 m 범위 해역에는 암반들에 의해 돌출된 지형들이 두 구간에서 형성되어 있는데, 동도 기준으로 남쪽 방향 약 100 m와 220 m 거리에 나타나고 있다. 동도 남쪽 약 220 m 거리에 형성되어 있는 수중 암반 해역은 수심 약 40 m 범위에서부터 높이 약 5 m 규모로 돌출되어 나타나기 시작하며 수심 약 50 m 이후로는 해저면의 암반들이 퇴적물들에 덮여 높이 약 1 m 범위로 낮게 돌출된 지형들이 남쪽방향으로 수심 약 55 m 범위 해역까지 연장된 모습을 보인다(Fig. 3). 이 지역의 수중 암반 지대 전체 면적은 약 7,611 m²에 해당하며 남-북으로 약 150 m 구간에 걸쳐 형성되어 있다.

동도 남쪽 수심 약 30 m 해역 범위의 돌출지형은 동도 섬 연안에서부터 남쪽으로 약 100 m에 위치하고 있다. 이 수중 암반은 기저부부터 높이 약 20 m 규모로 크게 나타나고 있다. 수중 암반 주변의 수심은 약 30 m 범위이며, 북서-남동 방향의 장축을 가지는 타원형의 형태로 형성되어 있다(장축 : 약 87 m, 단축 : 약 41 m). 수중 암반의 가장 높은 정상부는 수심 약 15 m 범위이다(Fig. 3). 이 수중 암반은 2018년 ∼ 2021년에 분석한 해저지형 자료 모두에서 크기나 위치의 변동 없이 동일하게 나타나고 있다.

연구범위 내 동도 남부 해역에 발달해 있는 이러한 수중 암반 형태의 지형들은 주변의 평탄한 해저면과 비교해 볼 때 동도와 서도의 발달과 진화 과정에서 침식이나 붕괴에 의한 큰 암석들의 이동이나 이탈로 형성되었을 가능성이 있다. 그러나 두 구역에 따로 형성된 수중 암반들이 모두 북서-남동 방향의 형태적 경향성이 유사하게 나타나는 것을 보아 동도와 서도 형성 시 마그마의 분출이나 이동 경로를 따라 해저암반들이 형성되어 연결성을 보일 가능성도 유추해 볼 수 있다.

동도와 서도 사이의 수심 약 20 m 해역과 동도 남부연안의 수심 약 25 m 범위 이내 해역의 정밀해저지형 자료에서는 섬 육지와 인접한 해역의 수중 암반 지대 주변으로 매우 복잡한 지형 기복의 형태를 띠는 테일러스(talus) 지형이 나타나는데, 이는 동도와 서도 주변에 형성되어 있는 조면암과 화산쇄설암 등이 파도에 의한 침식작용으로 파쇄되어 형성된 것으로 판단된다(Fig. 3).

동도와 서도 사이의 수심 약 20 m 이내 해역에 나타나는 테일러스 지형은 비교적 작은 크기의 쇄설성 퇴적물들이 주를 이루며 약 4° 이하의 완만한 경사면과 함께 형성되어 있다(Fig. 3). 동도 남부 연안의 수심 약 25 m 범위에 형성된 테일러스 지형은 동도-서도 사이 해역에 비해 큰 규모의 퇴적물들이 수중 암반들 주변으로 쌓여 있으며, 경사면도 약 8 ∼ 11°로 다소 가파르게 나타나는 특징을 보인다. 섬과 인접한 연안 해역을 제외하면, 독도 연안 연구범위는 약 6° 범위의 완만한 경사면으로 독도 화산체 정상부 외해역으로 연장되고 있다(Fig. 3).

정밀해저지형도와 동일한 지역의 후방산란 영상자료를 이용하여 해저면 후방산란 영상자료를 분석하고 해저면 후방산란 영상도를 만들었다. 그리고 해저지형 특성과 연계한 맵핑 분석을 위해 해저지형자료와 해저면 후방산란 영상자료를 중첩하여 분석하였다(Fig. 4). 해저면으로부터 반사된 후방산란 강도는 음향이 주사된 지역의 고유 매질에 의해 결정된다. 해저면의 매질은 입자의 강도 및 크기별로 쉽게 구분할 수 있으며 해저면을 구성하는 매질 중 암석 또는 자갈 등은 강한 입자 강도와 비교적 큰 입자 크기를 가지고 있어 사질 또는 니질 퇴적물에 비해 우수한 반사체라고 할 수 있다. 이러한 특징을 이용해 해저지형자료와 후방산란 영상자료를 함께 중첩한다면 지형변화와 매질변화를 같이 연계하여 해석할 수 있다. 본 연구지역의 통합 해저면 후방산란 영상도에서 살펴봤을 때 동-서도 사이와 동도 남부 연안 해역에 형성되어 있는 불규칙한 지형 기복인 테일러스는 주위에 있는 입자가 작은 사질 등의 퇴적물보다 단단함으로 인해 후방산란된 반사도가 강해 짙은 음영으로 표현되어 나타나고 있다. 그리고 통합 해저면 후방산란 영상도의 지형 굴곡 및 음영 대비(constrast)를 통해 동도 남부 해역의 테일러스 암석들의 크기가 동-서도 사이의 테일러스 암석들의 크기보다 더 큰 형태로 나타나는 특징을 보인다. 또한 동도 남쪽의 큰 규모의 암반지대들도 주변에 비해 강한 반사면을 보이는 어두운 음영대로 암반들의 모습을 잘 표현하고 있다. 강한 반사면을 보이는 테일러스 지역과 암반지역을 제외하면 나머지 지역은 주로 약한 강도 반사면의 밝은 음영을 가진 모래 등 작은 사이즈의 퇴적물들 로 이루어진 퇴적층이 대부분을 이루는 수심이 점점 깊어지는 지역으로 판단된다.

Figure 4. Backscattered seafloor image map superimposed on the bathymetry of the Dokdo coastal area.

3.2. 해저면 변동 분석

2018년 ∼ 2021년 자료를 통해 파악된 해저지형의 등수심 분포를 함께 비교하여 분석하였다(Fig. 5). 2018년, 2019년과 비교하여 2020년 자료는 전체적으로 등수심선이 남쪽으로 후퇴하는 경향이 나타난다. 등수심선의 변화는 해당 지역이 퇴적 또는 침식이 되었다는 것을 간접적으로 파악할 수 있으며 연구지역에서 등수심선이 남쪽으로 이동되었다면 수심이 이전보다 얕아졌음을, 등수심선이 북쪽으로 이동되었다면 수심이 이전보다 깊어졌음을 의미한다. 2018년보다 2020년에 등수심선이 주로 남쪽으로 이동된 것은 2020년까지 독도 연안이 주로 퇴적된 것으로 판단된다. 반면 2021년은 2020년에 비해 등수심선이 주로 북쪽으로 이동된 것으로 나타나는데, 이는 해당지역이 2020년보다 침식되었음을 의미한다. 2020년에는 연이은 태풍에 의해 퇴적물들이 주로 북쪽으로 이동하여 독도 연안에 퇴적되었고, 2021년에는 이 퇴적물들이 다시 남쪽으로 이동하면서 독도 연안이 침식된 것으로 추정된다. 등수심 변동이 발생한 지역은 주로 퇴적층으로 형성된 해역으로, 등수심 변동 기작은 주로 퇴적물의 이동에 의한 것으로 생각된다. 퇴적층 변동에 의한 수심 변화의 주된 원인은 매년 여름철에 발생하는 대형 태풍들의 이동 경로상에 독도가 위치하면서 태풍과 같은 큰 이벤트 영향에 의하여 해저면 변동이 발생한 것으로 판단된다(Fig. 1, Fig. 6). 따라서 태풍들로 인한 바람 및 파도의 영향으로 남쪽에서 북쪽으로 퇴적물들이 유입되거나 또는 겨울철 계절적인 주된 북풍의 영향으로 퇴적물이 북쪽에서 남쪽으로 내려온 것으로 예상된다.

Figure 5. Comparison of the contour map of the nearshore area around Dongdo and Seodo during 2018 ∼ 2021.

Figure 6. (a) Wave period, wave height, wind speed and wind vector at Dokdo buoy during 2018 ∼ 2021. (b) Wave period, wave height, wind speed and wind vector at Dokdo buoy during 1 ∼ 9, Sep. 2020.

등수심선의 비교를 살펴보면 테일러스 지역 일부 구간에서 변동이 있지만 주로 수중 암반으로 돌출된 구간은 암반의 이동이나 형태적 변동이 거의 발생하지 않은 것으로 판단된다(Fig. 5). 전체적으로는 주로 암반이 주로 존재하는 지역에서는 해저면 변동이 거의 일어나지 않지만 연안의 테일러스 퇴적층 및 모래 퇴적층에서는 퇴적물의 변동이 있는 것으로 파악된다(Figs. 5, 7, 8).

Figure 7. Comparison of the profiles of the nearshore area around Dongdo and Seodo during 2018 ∼ 2021 (Profile 01 and Profile 02).

Figure 8. Changes of the nearshore area around Dongdo and Seodo from 2018 to 2021.

Fig. 6는 독도 동쪽 3.2 km 떨어진 수심 약 140 m 해역에 설치된 한국해양과학기술원 독도해양관측부이에서 관측된 2018년부터 2021년 동안의 파주기(초), 최대파고 및 유의파고(m), 최대풍속(m/s) 및 일평균 바람벡터를 나타낸다. 관측부이의 점검을 위한 회수 및 관측센서 이상으로 일부 기간 자료의 결측이 있다(Fig. 6). 2018년부터 2021년 사이에 독도해양관측부이에서 관측된 독도 주변의 바람특성은 4~8월에는 남서 및 남풍이 주로 불며, 9~10월에는 북동풍과 11~3월에는 강한 북서풍이 주로 부는 특성이 있지만 시기에 따라 다양한 변동성이 나타난다. 또한 기상청의 해양기상관측부이에서 과거부터 측정된 자료를 보면 동해 해역은 겨울철에 북풍계열의 바람 및 파도가 우세하고 그 강도 또한 겨울철이 가장 강한 것으로 나타났으며 그에 비해 여름철에는 남풍계열에 강도도 겨울보다 약한 것으로 나타났다(Seo and Chang, 2003, Ko et al., 2005).

2018년부터 2021년 사이에 독도해양관측부이에서 관측된 최대 태풍의 영향 시기는 2020년이며 두 개의 큰 태풍이 독도에 영향을 주었다. 태풍 마이삭 영향 때인 2020년 9월 3일에 순간 풍속이 49.6 m/s에 이르는 독도 해양관측부이 관측 이래 가장 강한 바람이 관측되었으며 최대 파고는 13.64 m가 관측되었다(Fig. 6). 9월 7일 태풍 하이선 영향 때에도 순간 풍속 43.2 m/s의 강풍이 관측되었고 최대 파고는 12.75 m가 관측되었다. 풍향은 남풍 계열의 바람이 주를 이루었다. 2020년 이 두 개의 태풍이 독도를 가장 강한 영향권인 태풍의 오른쪽에 두면서 지나가 독도의 해저 퇴적물 이동에 많은 영향을 준 것으로 판단된다(Fig. 1, Fig. 6).

소형조사선과 멀티빔을 이용한 해저지형 측량시 갑작스러운 파고 등에 의한 GNSS 위치의 변화로 다중빔음향측심 자료에 영향을 미칠 수 있고 DGNSS 및 MRU의 약 0.5 m ~ 1 m 정도의 위치 정확도 등으로 인하여 정밀해저지형 측량에 오차가 포함되어 있을 가능성을 배제할 수는 없다. 그러므로 해저지형의 변화가 약 0.5 m보다 큰 변화가 발생한 지역에 대하여 해저지형의 변화 가능성이 있다고 판단하여 해저지형 변화가 크게 발생한 지역에 중점을 두어 분석 및 비교하였다.

독도 연안의 단면들을 비교하여 보면 2018년과 2019년에는 큰 변동은 나타나지 않았다. 그러나 2019년에서 2020년 사이와 2020년에서 2021년 사이는 서도와 동도 선착장 사이 해역과 그 주변해역의 해저면에서 단면의 변동폭이 큰 것을 확인하였다(Fig. 7). 수심이 깊으며 입자 크기가 작은 퇴적물들이 주로 분포하는 해역보다는 수심이 얕으며 입자 크기가 큰 테일러스 등이 분포하는 해역에서 해저면의 복잡한 변화 양상과 변동폭이 좀 더 큰 것으로 나타났으며 특히 연안지역으로 인접할수록 변화의 폭은 더욱 커지는 경향을 보인다(Figs. 5 and 7). 또한 Fig. 8은 2018년 ∼ 2021년 획득하고 작성한 정밀해 저지형도와 후방산란 영상자료를 중첩한 통합 후방산란 영상도이며 선박의 입·출항 등 인공적인 외부 영향에 노출되어 있고 동도 선착장과 바로 인접한 해역인 테일러스 지형 특징이 나타나는 연안 해역을 위주로 비교분석한 그림이다. 동도와 서도 사이에 형성된 테일러스 지형 구간에서 해저면 변동이 많이 나타다는 것을 알 수 있다. 시간 흐름순으로 각 조사년도 해저지형 차이를 비교하면 2018년에서 2019년 사이는 큰 변동은 나타나지 않았지만 2019년에서 2020년 사이는 동도 선착장 서쪽 주변 테일러스 등의 굵은 퇴적물이 많은 지대 일부에서 해저지형 변동이 나타나고 있으며, 2020년에서 2021년 사이는 동도 선착장 주변 동-서도 사이로 주로 굵은 퇴적물이 분포하는 여러 지역에서 다수의 해저지형 변동이 나타나고 있다.

연구지역에서 전체적인 해저지형의 등수심선이 남쪽으로 이동되었다면 수심이 이전보다 얕아졌음을, 등수심선이 북쪽으로 이동되었다면 수심이 이전보다 깊어졌음을 의미하므로, 2020년에는 그전에 비해서 등수심선이 주로 남쪽으로 이동된 것으로 나타나 독도 연안이 주로 퇴적된 것으로 판단된다(Fig. 5). 반면 2021년은 2020년에 비해 등수심선이 주로 북쪽으로 이동된 것으로 나타나는데, 이는 해당지역이 2020년보다 침식되었음을 의미한다(Fig. 5). 2020년 독도 연안의 퇴적양상은 그해 발생한 대형 태풍(마이삭, 하이선)들의 이동 경로상에 태풍의 오른쪽에 독도가 위치하면서 영향을 준 것으로 판단된다(Figs. 1 and 6). 이러한 태풍들로 인한 강한 남향 계열의 바람 및 파도의 영향으로 남쪽에서 북쪽으로 퇴적물들이 이동되고 유입된 것으로 생각된다. 연구 지역은 2018년에 비해 2020년은 전체적으로 퇴적된 모습을 보이며 퇴적량은 약 93,000 m³의 체적 변화량을 보인다(Fig. 9). 퇴적물이 북쪽으로 많이 이동된 후 겨울철 위주의 동해상의 강한 북풍의 영향으로 2021년은 2020년에 비해 반대로 남쪽으로 퇴적물이 이동하면서 침식된 모습을 보여주며 약 80,000 m³의 체적 변화량을 보여준다(Fig. 9).

Figure 9. Volumetric changes of the seabed topography of the Dokdo coastal area during 2018 ∼ 2020 (Upper), 2020 ∼ 2021 (Lower).

특히 2020년 울릉도와 독도에 큰 피해를 입힌 마이삭과 하이선의 영향으로 퇴적물들이 많이 이동되었는데 그전까지 오랜 기간 움직이지 않고 퇴적물들끼리 상호 작용하며 안정화 되어 있던 상태(packet, amoring effect 현상 등)가 깨지면서 불안정해지며 퇴적물의 이동을 더욱 쉽게 만든 것으로 판단된다(Yager et al., 2007; Masteller and Finnegan, 2017; Rafati et al., 2020; Cheng et al., 2021). 등수심 변동이 발생한 지역은 주로 암반층보다는 퇴적층으로 형성된 해역으로, 등수심 변동 기작은 주로 퇴적물의 이동에 의한 것으로 생각된다. 퇴적층 변동에 의한 수심 변화의 주된 원인은 매년 여름철에 발생하는 대형 태풍들의 이동 경로상에 독도가 위치하면서 태풍과 같은 큰 이벤트 영향에 의하여 해저면 변동이 발생하며 그 후 강한 계절성 북풍에 의해서도 발생한 것으로 판단된다. 따라서 독도 연안은 태풍들로 인한 바람 및 파도의 영향으로 남쪽에서 북쪽으로 퇴적물들이 유입되거나 또는 계절적인 강한 북풍의 영향으로 퇴적물이 북쪽에서 남쪽으로 유실된 것으로 생각된다.

독도 연안 해역의 해저지형 변동 경향을 파악하고자 독도 연안 연구지역에 대하여 2018년에서 2021년까지 정밀해저지형자료를 기반으로 해저면 변동 모니터링 분석을 수행하였다. 동도와 서도 섬 및 동도 선착장과 인접한 수심 약 20 m이내 연안 해역의 불규칙한 지형기복의 수중 암반 지대와 수심 약 30 m ∼ 40 m 범위에 형성된 일부 돌출 지형을 제외하면, 전체적으로 일정한 간격의 동-서 방향의 수심대가 비교적 완만하게 수심이 깊어진다. 2020년 지형자료의 등수심선은 2018년과 2019년보다 전체적으로 남쪽으로 이동된 경향을 보이고 있다. 이것은 수심이 이전보다 얕아졌다는 것을 의미한다. 등수심 변동이 발생한 구간은 주로 퇴적층으로 형성된 해역이라 퇴적물의 유입이나 이동으로 인한 것으로 생각되는데, 2020년에 발생한 대형 태풍(마이삭, 하이선)들이 독도 연안에 영향을 준 것으로 판단된다. 이러한 태풍들로 인한 바람 및 파도의 영향으로 남쪽에서 북쪽으로 퇴적물들이 이동되고 유입된 것으로 생각된다. 2021년은 2020년에 비해 등수심선이 주로 북쪽으로 이동된 것으로 나타나는데, 이는 해당지역이 2020년보다 침식되었음을 의미한다. 2020년에는 연이은 태풍에 의해 퇴적물들이 주로 북쪽으로 이동하여 독도 연안에 퇴적되었고, 2021년에는 독도에 많은 영향을 주는 겨울철 강한 북풍의 영향으로 태풍으로 이동된 퇴적물들이 다시 남쪽으로 이동하면서 독도 연안이 침식된 것으로 추정된다. 연구지역은 2018년에 비해 2020년 전체적으로 퇴적된 모습을 보이며 퇴적량은 약 93,000 m³의 체적 변화량을 보인다. 반대로 2021년은 2020년에 비해 남쪽으로 퇴적물이 이동하면서 침식된 모습을 보여주며 약 80,000 m³의 체적 변화량을 보여준다. 이와 같이 태풍 등 강한 이벤트로 인해 안정화 상태에서 불안정한 상태로 변하여 퇴적물의 이동이 전에 비해 쉬워지면서 연안 해저지형의 변화가 많이 일어나므로 독도의 연안 지형변동에 대한 향후 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 해양수산부의 “독도의 지속가능한 이용 연구(PG53500)”와 한국해양과학기술원의 “기후변화에 따른 동해 연안 갯녹음 유발요인 검증 원천기술 개발(PEA0116)”의 지원을 받아 수행된 연구입니다. 이 연구를 수행할 수 있도록 도와주신 한국해양과학기술원 및 해양수산부 관계자분들께 깊은 감사를 드립니다. 또한 바쁘신 와중에 논문을 향상시킬 수 있도록 심사해주신 심사위원님들께도 감사를 드립니다.