기본수준면

왜 배우는가: 기본수준면은 해도 수심과 간출암 높이를 표시하는 기준이므로 해양측량과 해도 제작에서 가장 먼저 정해야 하는 높이 기준이다. 조석의 원리와 결정 절차를 함께 알아야 기준면의 값을 계산하고 설명할 수 있다. 시험에서는 1교시 용어 문제로 자주 나오는 개념이다.

출제 이력: 제137회 1교시 5번, 제134회 1교시 7번, 제125회 1교시 12번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

기본수준면은 해도 수심의 기준이 되는 조위 기준면으로, 연평균해수면에서 주요 4대 분조의 진폭 합만큼 내려간 면이다.

기본수준면은 영문으로 Datum Level이라 쓰고 D.L.로 줄여 표기한다. 조석 현상을 기준으로 정한 수준면이며, 해도에 표시되는 수심과 간출암 높이가 모두 이 면을 기준으로 한다. 해양측량과 해도 제작의 출발점이 되는 높이 기준이므로, 답안 첫 줄에는 정의 문장을 그대로 쓰고 이어서 아래 키워드를 함께 적는다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 기본수준면: 해도 수심과 간출암 높이의 기준이 되는 조위 기준면이다.
• 약최저저조면: 기본수준면과 같은 면을 가리키는 명칭이다.
• 연평균해수면: 1년 이상 조석관측 자료를 산술평균한 해수면이다.
• 주요 4대 분조: M2, S2, K1, O1의 네 가지 조석성분이다.
• 평균해수면: 장기간 평균한 해수면으로, 육상 지형 높이의 기준이다.
• 약최고고조면: 연평균해수면에서 올라간 면으로, 교량과 전력선 높이의 기준이다.
• 조화분해: 조석을 분조로 나누어 진폭과 지각을 구하는 계산 과정이다.

2. 개념 풀이

기본수준면은 연평균해수면에서 주요 4대 분조의 진폭 합만큼 내려간 면으로 정의한다. 기본수준면은 약최저저조면과 같은 면을 가리키는 명칭이다. 이 정의는 달과 태양, 지구의 운동이 해수면을 주기적으로 오르내리게 만든다는 조석의 원리에서 출발한다. 주요 4대 분조는 그 승강 폭을 대표하는 성분이므로, 연평균해수면에서 진폭 합만큼 내려간 면이 해수면이 가장 낮게 내려가는 수준에 가깝다.

수심은 기준면 아래로 잰 깊이이므로, 실제 조위가 기준면보다 높을 때 실제 수심은 해도 표시값보다 깊다. 이 성질 때문에 기본수준면을 가장 낮은 수준에 두면 표시 수심이 실제보다 얕지 않아 항해 안전에 유리하다.

장기 조석관측 지역의 기본수준면은 다음 식으로 결정한다.

$D.L. = A_o - (H_m + H_s + H_k + H_o)$

여기서 D.L.은 기본수준면의 높이, A_o는 장기관측 지역의 연평균해수면, H_m, H_s, H_k, H_o는 각각 M2, S2, K1, O1 분조의 진폭이다. 네 진폭의 합이 연평균해수면과 기본수준면 사이의 간격이 된다.

조석관측은 1년 이상 실시하는 장기관측과 1년 미만 실시하는 단기관측으로 구분된다. 장기관측은 조위관측소 등에서 1년 이상 수행되고, 단기관측은 수로측량 등에서 수행된다. 단기관측 지역은 관측항이라 하며, 관측항과 가까우면서 조석의 형태가 비슷한 조위관측소를 기준항으로 선택하여 보정해야 기준면을 정할 수 있다.

관측항의 연평균해수면은 다음 식으로 구한다.

$S_o = S_1 - (A_1 - A_o)$

여기서 S_1은 관측항의 단기관측 평균해수면, A_1은 같은 기간의 기준항 평균해수면, A_o는 기준항의 연평균해수면이다. 기본수준면 결정 절차는 다음과 같다.

• 장기관측 지역이면 1년 이상 조석관측 자료를 산술평균하여 연평균해수면 A_o를 구한다.
• 관측항이면 기준항을 선택하고, 같은 기간의 기준항 자료로 관측항의 연평균해수면 S_o를 구한다.
• 1시간 간격의 조석관측 자료로 조석 조화분해를 수행하여 주요 4대 분조의 진폭을 구한다.
• 관측항의 진폭은 기준항 진폭과의 비로 보정하고, 보정된 진폭과 S_o를 기본수준면 식에 대입한다.

조석 조화분해에 사용되는 조석관측 자료는 1시간 간격의 자료를 사용한다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 조석: 달과 태양, 지구의 운동으로 생기는 해수면의 주기적인 승강운동이다.
• 분조: 조석을 규칙적인 조석성분으로 분리했을 때 각 성분을 부르는 이름이다.
• 조화분해: 조석을 여러 분조로 나누고 각 분조의 진폭과 지각을 구하는 계산 과정이다.
• 조화상수: 조화분해로 산출된 각 분조의 진폭과 지각 값이다. 관측항의 조화상수는 기준항과 비교하여 진폭은 비, 지각은 차로 보정한다.
• 지각: 분조의 위상을 나타내는 값이며, 조화상수의 지각은 한국 표준시간대인 135°E를 기준으로 한다.

약최고고조면은 연평균해수면에서 주요 4대 분조의 진폭 합만큼 올라간 면으로 결정한다. 기본수준면과 약최고고조면은 연평균해수면을 사이에 두고 위아래에 놓이는 기준면이다.

3. 등장 배경과 필요성

해도에서 수심은 선박의 좌초를 막기 위해 가장 낮은 수면을 기준으로 잰다. 조석이 있는 연안에서는 같은 장소라도 시간에 따라 해수면 높이가 달라지므로, 수심의 기준을 정하지 않으면 같은 해도를 보고도 항해 여유를 서로 다르게 판단하게 된다. 기본수준면은 이 문제를 해결하려고 도입된 기준이다.

기준면은 용도에 따라 다르게 쓰인다. 수심과 간출암 높이는 약최저저조면을 기준으로 표시하고, 등고와 산 같은 육상 지형 높이는 평균해수면을 기준으로 표시한다. 교량과 전력선 높이는 약최고고조면을 기준으로 표시한다.

해도 수심은 기본수준면을 기준으로 표시하고, 육상 높이는 평균해수면을 기준으로 표시한다.

같은 해도 안에서도 기준면이 나뉘므로 세 면의 상하 관계를 함께 알아야 한다. 평균해수면은 장기간의 평균이고, 기본수준면과 약최고고조면은 평균해수면에서 주요 4대 분조 진폭 합만큼 떨어진 면이다. 이 구조 때문에 기본수준면의 높이는 평균해수면 기준 값에서 그 진폭 합을 뺀 값으로 표현된다.