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1. 해안항만공학
1.1. 서론
1.1.1. 해안항만공학의 정의
해안항만공학은 바다와 육지가 만나는 해안선 주변의 지역을 대상으로 하는 공학 분야이다. 즉, 파랑과 조석 등의 해양 물리적 현상이 직접적으로 영향을 미치는 곳에 선박의 정박과 화물의 하역을 위한 인공 시설물을 설계 및 구축하는 것이 해안항만공학의 주된 내용이다.
해안항만공학은 해양학, 지질학, 기상학, 유체역학 등의 과학 지식을 기반으로 하며, 토목공학의 동수역학, 구조역학, 토질역학 분야와 기계공학, 전자공학 등 다양한 분야와 융합된 종합학문적 성격을 가지고 있다. 따라서 해안항만공학은 단순히 물리적 시설물 설계에 그치는 것이 아니라 자연환경과의 조화, 생태계 보전, 수질 관리 등 폭넓은 고려사항을 포함하고 있다.
해안항만공학은 세계 2차 대전 이후 1950년대 미국에서 시작되어 유럽과 일본 등으로 발전해 왔다. 이는 전시 중 바다의 파랑, 해저 지형, 조석 등을 조사하여 군사 전술에 활용하고자 하는 목적에서 비롯되었다. 이후 해안과 항만에 대한 과학적 연구와 기술 발전으로 오늘날 종합적인 공학 분야로 자리잡게 되었다.
1.1.2. 해안항만공학의 발전 배경
해안항만공학의 발전 배경은 세계 2차 대전을 시작으로 1950년대 미국에서부터 시작되었다. 이는 당시 바다에서 발생되는 파의 파장, 해저의 모래이동, 조석 등을 조사하여 과학적으로 해명하고, 이를 전술에 이용하고자 하는 목적에서 비롯되었다. 일본의 경우 1954년에 토목학회 내에 해안공학위원회가 발족되었고, 우리나라는 1980년경 수공학회에서 위원회가 구성되었다. 해안항만공학의 연구수법은 물리적인 방법뿐만 아니라 화학, 생물학적 방법도 활용하며, 이를 해결하기 위해서는 사회과학적인 사고가 필요한 학제적인 공학이다. 해양은 지구표면의 70%를 차지하고 있어 육상 환경과 밀접한 관련이 있기 때문에, 해안항만공학은 지형, 생태, 기상 등 다양한 요소를 고려해야 한다. 특히, 20세기 이후 각국의 경제개발과 급격한 공업화로 인해 해안환경이 악화되면서, 이를 보전하고 자연과 공존할 수 있는 방향으로 해안항만공학이 발전해 왔다.
1.2. 해안의 현황
1.2.1. 우리나라 해안선 현황
우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸인 천혜의 해양국가로, 남한을 기준으로 할 때 국토면적의 3배가 넘는 넓은 대륙붕과 총연장 11,542km의 긴 해안선을 지니고 있다. 특히 우리나라가 관할하는 바다는 447,000km2로 남한 육지면적의 4.5배에 달한다. 반면 북한의 경우 해안선이 2,991km로 남한의 약 1/4에 불과하다.
우리나라 서·남해안에는 약 2,393km2의 갯벌이 분포되어 있으며, 이는 국토면적의 2.4%에 해당한다. 그중 서해안 지역에 전체 갯벌면적의 약 83%인 1,980km2가 분포되어 있으며 나머지는 남해안에 산재되어 있다. 한편 인공해안은 전국적으로 2,104.4km, 모래해안은 567km, 암석해안은 903.1km로 조사되었다.
우리나라의 해안선 연장은 세계적으로도 상당한 수준이다. 주요국의 해안선 연장을 보면 영국 8,850km, 프랑스 7,820km, 독일 2,820km, 이탈리아 5,050km, 미국 56,700km, 일본 33,057km에 이르는 반면, 우리나라(남한+북한)는 11,542km로 상대적으로 긴 편이다. 특히 국토면적 대비 해안선 연장비율이 높아 해양국가의 위상을 갖추고 있다고 볼 수 있다.
우리나라 해안선의 지역별 현황을 보면, 전남이 5,317.8km로 가장 길고, 경남 2,042.7km, 전북 434.8km, 강원 216.5km 등의 순이다. 반면 충북은 내륙지역으로 해안선이 없다. 이처럼 우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 있어 해양과 밀접한 관련을 맺고 있으며, 해안선의 길이와 분포가 지역별로 큰 차이를 보이고 있다.
1.2.2. 부산항의 연혁
부산항의 연혁은 다음과 같다.
부산항은 1876년 개항 이후 1911년 부산항 축항공사가 완공되면서 본격적인 발전을 시작하였다. 1912년 제1부두 건설, 1927년 제2부두 건설, 1944년 제3부두와 중앙부두가 건설되었고, 1953년에는 제4부두 일부가 추가로 건설되었다.
1960년대 제1차 경제개발 5개년 계획이 실시되면서 부산항의 정비, 개발 및 확장 사업이 시작되었고, 1970년대 제2차 경제개발 5개년 계획 기간에 이러한 항만 정비와 개발, 확장이 완성되었다.
1995년부터 2015년까지는 부산항 신항과 광양항의 "Two Port System" 구축을 위한 신항 건설 프로젝트가 진행되었다. 약 11조 7,996억원이 투자되어 컨테이너 부두 30선석, 항만 및 배후부지 324만평 등이 건설되었다.
현재 부산항은 국내 수출입 화물의 약 50%, 컨테이너 화물의 80%를 처리하는 국내 최대 항만이자 세계 3~4위 규모의 항만으로 성장하였다. 부산항 신항 건설 프로젝트를 통해 태평양과 동북아 중심 환적 허브항으로서의 위상을 확보하고 있다.
1.3. 해운과 항
1.3.1. 해상운송의 발전
해상운송의 발전은 인류 문명사의 발전과 함께 지속적으로 이루어져 왔다. 선박의 원동력으로 초기에는 바람의 힘을 이용한 돛단배가 사용되었지만, 19세기에 들어 증기선이 등장하면서 선박의 항해 능력이 크게 향상되었다. 증기선은 기존의 돛단배와 달리 풍향의 영향을 받지 않고 연중 안정적인 운항이 가능해져 해상운송의 혁신을 가져왔다.
20세기 들어서는 내연기관의 발달로 디젤선박이 등장하면서 선박의 속력과 규모가 더욱 증가하였다. 현대에 이르러서는 시속 70km급의 고속선까지 개발되어 해상운송의 효율화가 진행되고 있다. 선박의 대형화, 화물의 표준화, 도로와 철도 등 육상운송수단과의 연계 등을 통해 수송 시간 단축과 운송비 절감이 이루어지고 있다. 특히 컨테이너화물 운송의 발달은 육상, 해상, 항공운송의 일관 수송체계를 가능하게 하였다.
이처럼 선박 기술의 혁신과 더불어 항만 인프라의 발달로 해상운송은 점점 더 효율적이고 신속해지고 있다. 이를 통해 국가 간 무역과 교류가 활발해지며, 세계화의 기반을 마련하는 데 중요한 역할을 해왔다고 할 수 있다.
1.3.2. 항만의 분류와 종류
항만은 선박에 의한 물류나 사람의 수송 과정에서 중요한 교통수단이다. 해운과 항만은 오랜 역사를 가지고 있으며, 선박의 동력원이 석탄에서 석유로 전환되면서 완전한 항해가 가능해졌다. 최근에는 시속 70km급의 고속선 취항 계획도 있을 정도로 해상운송이 효율화되고 있다.
항만은 선박으로 운반된 여객이나 화물을 육지로 하역시켜 육상교통기관으로 이송하며, 반대로 육상교통기관에서 운반된 화물 등을 선박으로 이동시키는 곳이다. 일반적으로 교통수단이 전환되는 장소를 항(Port)이라고 한다.
항만은 여러 가지 측면에서 분류할 수 있다. 먼저 이용목적에 따라 상업항(유통항), 공업항, 어항, 관광 위락항 등으로 구분할 수 있다. 항의 위치에 따라서는 연안항, 하구항, 하항, 호수항 등으로 나눌 수 있다. 건설방법에 따라 자연항과 인공항(매립항, 굴착항)으로 구분된다. 법률상으로는 항만법에 따른 특정 중요한 항만(자유무역항), 중요 항만, 지방항만, 피난항과 어항법에 따른 제1종 어항, 제2종 어항, 제3종 어항, 특정 제3종 어항, 제4종 어항 등으로 나눌 수 있다.
항만은 누구나 이용할 수 있는 공공시설이지만, 해상공사가 대부분이기 때문에 많은 공사비가 요구된다. 따라서 항만의 계획은 충분한 조사연구를 거쳐 입안할 필요가 있으며, 항만 건설 시 주변의 자연환경 변화에 대한 배려가 필요하다.
1.4. 임해중심 산업
1.4.1. 항만을 중...
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