KR101033207B1

KR101033207B1 - 2중 월류형 잠제

Info

Publication number: KR101033207B1
Application number: KR1020100082031A
Authority: KR
Inventors: 이성대
Original assignee: 이성대
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2011-05-06

Abstract

본 발명은 해저 기초지반에 형성된 기초사석층(10); 평균 해수면과 동일한 높이를 갖도록, 기초사석층(10)의 중앙 상부에 설치된 월류벽 구조물(100); 월류벽 구조물(100)의 내측 단부 및 외측 단부를 지지하도록, 월류벽 구조물(100)의 내측 및 외측의 기초사석층(10)의 상부에 형성된 피복석층(20); 해수에 잠기도록, 월류벽 구조물(100)의 내측 또는 외측 중 적어도 한 곳 이상의 피복석층(20)의 상부에 설치된 다수의 소파블록(30);을 포함하고, 월류벽 구조물(100)은 기초사석석층(10)의 상면에 설치되는 기초저판(110); 기초저판(110)의 내측 및 외측에서 상측으로 돌출형성된 내측 및 외측 벽체(120); 기초저판(110)의 중앙에서 상측으로 돌출형성된 중앙 벽체(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 2중 월류형 잠제를 제시함으로써, 설치에 소요되는 수고 및 비용에 비해, 전달율, 안정성 등의 성능이 우수하여, 해빈의 침식을 효율적으로 방지할 수 있도록 한다.

Description

2중 월류형 잠제{SUBMERGED BREAKWATER HAVING MULTIPLE OVERFLOW WALL}

본 발명은 항만 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 잠제의 구조에 관한 것이다.

모래 등으로 이루어진 해빈(海邊)에는 파랑에 의한 침식이 발생하는데, 이를 방지하기 위하여, 해빈에 인접한 해역에는 이안제, 잠제 등의 내파(耐波) 구조물이 설치된다.

도 1,2는 종래의 잠제를 도시한 단면도이다.

종래의 잠제는, 해저 기초지반에 형성된 기초사석층(10); 기초사석층(10)의 상부에 형성된 피복석층(20); 피복석층(20)의 상부에 설치된 다수의 소파블록(30);을 포함하여 구성된다.

여기서 소파블록(30)은 TTP(테트라포트) 구조물을 사용하는 것이 일반적이다.

그런데, 이와 같은 종래의 내파 구조물은 설치에 소요되는 수고 및 비용에 비해, 그 전달율 및 안정성과 같은 성능이 우수하지 못하여, 해빈의 침식을 효율적으로 방지할 수 없다는 문제가 제기되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 설치에 소요되는 수고 및 비용에 비해, 전달율, 안정성 등의 성능이 우수하여, 해빈의 침식을 효율적으로 방지할 수 있도록 하는 월류형 잠제를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 해저 기초지반에 형성된 기초사석층(10); 평균 해수면과 동일한 높이를 갖도록, 상기 기초사석층(10)의 중앙 상부에 설치된 월류벽 구조물(100); 상기 월류벽 구조물(100)의 내측 단부 및 외측 단부를 지지하도록, 상기 월류벽 구조물(100)의 내측 및 외측의 상기 기초사석층(10)의 상부에 형성된 피복석층(20); 해수에 잠기도록, 상기 월류벽 구조물(100)의 내측 또는 외측 중 적어도 한 곳 이상의 상기 피복석층(20)의 상부에 설치된 다수의 소파블록(30);을 포함하고, 상기 월류벽 구조물(100)은 상기 기초사석석층(10)의 상면에 설치되는 기초저판(110); 상기 기초저판(110)의 내측 및 외측에서 상측으로 돌출형성된 내측 및 외측 벽체(120); 상기 기초저판(110)의 중앙에서 상측으로 돌출형성된 중앙 벽체(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 2중 월류형 잠제를 제시한다.

상기 중앙 벽체(130)는 상기 내측 및 외측 벽체(120)에 비해 높이가 낮게 형성된 것이 바람직하다.

상기 내측 및 외측 벽체(120)의 상단에는 파랑이 투과하도록, 홈(121) 또는 구멍(122)이 형성된 것이 바람직하다.

상기 기초저판(110)의 두께는 상기 피복석층(20)의 두께에 비해 두껍게 형성된 것이 바람직하다.

상기 피복석층(20)의 내측 단부 또는 외측 단부 중 적어도 한 곳 이상은 하향 경사지도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 소파블록(30)은 상기 피복석층(20)의 외측 상부에만 설치된 것이 바람직하다.

본 발명은 설치에 소요되는 수고 및 비용에 비해, 전달율, 안정성 등의 성능이 우수하여, 해빈의 침식을 효율적으로 방지할 수 있도록 하는 월류형 잠제를 제시한다.

도 1,2는 종래의 잠제의 단면도.
도 3 내지 8은 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 실시예 1의 단면도.
도 4는 실시예 2의 단면도.
도 5는 실시예 3의 단면도.
도 6은 실시예 4의 단면도.
도 7은 벽체에 홈이 형성된 실시예의 단면도.
도 8은 벽체에 구멍이 형성된 실시예의 단면도.
도 9 이하는 본 발명에 관한 수리모형실험 관련 내용을 도시한 것으로서,
도 9는 실험장치 전경의 사진.
도 10은 단면수조 설치 모식도.
도 11은 불규칙 조파기의 구성도.
도 12는 불규칙 조파기의 사진.
도 13은 파랑구동 제어장치 및 앰프의 사진.
도 14는 제1 실시예의 구성도 및 사진.
도 15는 제2 실시예의 구성도 및 사진.
도 16은 제3 실시예의 구성도 및 사진.
도 17은 제4 실시예의 구성도 및 사진.
도 18은 실험에 사용된 모래의 입도누적곡선의 그래프.
도 19는 제1 실시예의 실험결과에 관한 사진 및 그래프.
도 20은 제2 실시예의 실험결과에 관한 사진 및 그래프.
도 21은 제3 실시예의 실험결과에 관한 사진 및 그래프.
도 22는 제4 실시예의 실험결과에 관한 사진 및 그래프.
도 23은 단면변형실험의 전경 사진.
도 24 내지 28은 제1 내지 제4 실시예의 해빈지형변동 그래프.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

잠제 및 인공리프(Atificial reef)는 수중에 설치되어 경관성이 우수하며 내습하는 파랑을 적절히 소파시켜 해안에 도달시 파랑을 감쇄 시키는 역할로 연안 해역을 보호한다.

일반적인 잠제는 T.T.P 경사제로 50% 공극률을 가진 투과성 구조물이며, 인공리프(Atificial reef)는 잠제 배후에 모래 등의 표사를 채워 해안을 보호하는 구조물이다.

본 발명은 일반적인 잠제 구조물 형식을 보완한 신형식 불투과성 2중 월류형 잠제에 관한 것이다.

일반적인 침퇴적현상은 이상파랑 내습시 고파랑군에 의해 해빈의 침식이 발생되고 평상파 내습시 저파랑의 영향에 의해서 퇴적 현상이 진행된다.

이런 관점에서 육측 수역을 보호하는 잠제의 일반적인 형태는 T.T.P로 고안되었으며, 이는 이상파랑 내습시 파랑을 적절히 소파시켜 해빈을 보호하고 평상파 내습시 T.T.P의 공극률을 통해 모래가 이동할 수 있는 가역성 구조물로 정의하였기 때문이다.

그러나, 이상파랑 내습시 공극을 통해 외해로 이동한 표사는 평상파 내습시 T.T.P 공극을 통해 해빈측으로의 모래 이동은 원활하게 이루어지지 않았다.

이는 일반적인 T.T.P 경사제가 비가역성이기 때문이다.

본 발명은 일반적인 T.T.P 경사제의 잠제 형태가 비가역적이라는 것을 인지하고 이상파랑 내습시 표사 이동을 억제하기 위하여 잠제와 이안제를 결합한 신형식 불투과성 2중월류형 잠제를 고안하여 새로운 형식의 잠제 형태를 제시한다.

해안 및 항만공학분야의 공학적 문제의 해결방안은 다른 수리학분야와 동일하게 수치모형실험, 수리모형실험 및 현장관측 등이 있다.

이 가운데 수리모형실험은 원형(proto type)에 일정한 상사법칙을 적용하여 결정된 축척에 의해 모형(Model)을 제작한 후 실험을 수행하여 원형에서 발생하는 수리현상을 재현하여 원하는 수리특성을 파악하거나 원형이 공학적으로 적합한 구조인가를 규명하는 것이다.

수리모형실험의 종류에는 파랑과 구조물에 관한 고정상 실험, 표사 및 유사에 관한 이동상 실험, 조류 및 조석에 관한 실험 그리고 밀도류 및 투수성에 관한 실험 등이 있다.

파랑과 구조물에 관한 실험은 파랑변형실험, 항내정온도에 관한 실험, 해안보전시설의 월파 방지에 관한 실험 그리고 구조물의 안정성에 관한 실험 등으로 구분된다.

그리고 이동상 실험은 해빈변형실험, 점착성 및 비점착성 표사이동실험, 해안구조물 세굴방지 및 대책 실험 등으로 나눌수 있다.

수리모형실험을 위한 장치로는 2차원 단면수조와 3차원 평면수조가 있으며 각 장치에 조파기를 설치하여 실험을 수행한다.

조파방법은 입사파형으로 분류하면 규칙파와 불규칙 조파가 있는데, 최근에는 불규칙파 조파기를 이용하여 실제 자연현상에 근접한 실험을 수행하는 경우가 대부분이다.

2차원 불규칙 조파기의 입사파 신호는 현장실측자료를 이용하여 실험대상지역을 대표할 수 있는 파랑의 주파수 스펙트럼을 목표스펙트럼으로 정하고 이 목표스펙트럼과 일치하는 전기적 신호가 컴퓨터프로그램을 이용하여 제작된다.

그리고 3차원 수조에 이용되는 불규칙 조파장치의 입사파 신호는 주파수 스펙트럼 뿐만 아니라 방향스펙트럼을 고려한 다방향 불규칙파 신호를 이용하여 모형실험을 수행하는 경우 일방향 불규칙파 실험과 비교하여 자연현상에 가까운 실험을 수행할 수 있다.

이러한 조파장치가 설치된 2차원 수로에서는 파랑변형실험 및 구조물 안정성 실험 등의 고정상 실험과 해빈단면변형실험 등의 이동상 실험이 주로 수행되며 3차원 수조에서는 항내정온도 등의 실험이 주로 수행된다.

파랑 및 표사이동(해빈단면변형)에 관한 수리모형실험은 수평축척과 연직축척을 일치시키는 것이 원칙이고 이와같은 모형을 정상모형(undistorted model)이라 한다.

그러나 조류실험 등 대상으로 하는 해역이 넓은 경우 수평축척을 연직축척보다 작게 취하여 실험을 수행하게 되는데 이러한 모형을 왜곡모형(distorted model)이라 한다.

파랑에 관련된 실험에서는 왜곡모형을 사용하는 것은 가능한 피해야 하지만 대상영역이 넓은 항만의 정온도 실험에서는 파랑의 회절과 굴절효과가 무시할 수 있는 경우에 한해서 왜곡모형을 사용하기도 한다.

모형실험의 정도를 향상하기 위해서는 대축척으로 실험을 수행하는 것이 바람직하지만 모형이 너무 크면 실험비용이 증가하고 수리실험의 효율이 저하된다.

모형축척은 실험대상의 구조물 혹은 수역의 크기와 실험시설의 크기 등을 고려하여 결정한다.

일반적으로 2차원 단면수조에서 수행되는 파랑의 반사 및 투과율 실험에서는 축척범위를 Oumeraci(1984)는 1/10~1/80으로 제안하였으며 Goda(1985)는 1/10~1/50의 축척을 제안하고 있다.

수리실험에 사용된 수로는 도 9에 나타낸 바와 같이 규칙파 및 불규칙파를 발생하는 2차원 단면실험용 조파수로(길이 20.0m, 폭 0.7m, 깊이 1.25m)를 사용하였다.

본 조파수로는 피스톤형 조파장치를 통해 규칙파 및 불규칙파랑을 발생하며 수로의 한쪽 끝에는 재반사파를 최소화하기 위한 소파장치로서 1:1.5의 부직포 경사투과제를 설치하였다.

수로부에는 측면이 강화유리로 제작되어 실험단면 뿐 아니라 입사파랑의 전반적인 특성을 잘 관찰할 수 있도록 설계되었다.

유량공급장치는 소파부측에 설치되어 있고, 배수는 소파부 하단에 설치되어 있다.

그리고 도 10과 같이 조파판에서 발생한 실험파랑의 안정적인 유도를 위해 모형하상은 시작부 경사 1/10으로 2m를 설치하였고 그 다음 단면설치부분 까지는 1/20경사로 6m를 설치하고 그 이후에는 수평상으로 제작하였다.

하상저면은 합판을 이중으로 설치하고 실리콘으로 방수처리하여 저면의 불투수 조건에 부합하도록 제작하였다.

합판지지대는 철골구조로 일체형으로 제작하여 입사파랑의 양압력에 의해 모형하상의 변동이 발생하지 않도록 하였다.

조파판 전면에 용량식 파고계가 부착되어있어 파고계로부터 출력된 자료를 바탕으로 반사파 흡수제어가 가능하며 수로 끝쪽에 다공성 구조(도 9)로 된 소파장치가 설치되어 있다.

본 실험에 사용된 조파기는 목표스펙트럼 함수에 의한 각각의 성분파에 대해 임의의 에너지 분포를 이용하여 조파판의 스트로크(Stroke)를 조파할 수 있으며, 파고계와 파압계 등을 연결하여 동시에 최대24채널의 데이터를 얻을 수 있다.

모터의 출력은 회전축에 연결되어 있는 긴 스크루 막대에 의하여 왕복운동으로 변환되어 조파판을 구동한다.

조파판의 위치는 감지기구에 의하여 연속적으로 검출되며 조파판 이격 정보를 입력신호와 비교하여 제어신호(control signal)를 직류모터의 제어기로 보내어 조파판의 위치를 제어하는 피드백(feed back)기능이 있다.

본 단면 수리모형실험에 사용된 단면수로의 제원 및 기능을 요약하면 표 1과 같으며 도 11,12에는 불규칙조파기에 의한 파랑 발생시스템을 도시하였다.

그리고 2차원 조파수조는 전술한 바와 같이 규칙파 및 불규칙파의 생성이 가능하며 특히 불규칙파는 Pierson-Moskowitz, JONSWAP, Bretschneider-Mituyasu 형 및 Neumann형 Spectrum 등의 발생이 가능하고 발생가능 최대파고는 30cm, 그리고 주기는 0.1 ~ 3.0sec의 구동이 가능한 Piston type 수로이다.

파랑구동을 위한 중앙제어장치 및 앰프는 도 13에 나타내었다.

해안 및 항만 수리모형 실험에서 단면실험의 축척은 많은 연구와 경험에 의해 1/30∼1/50이 적정한 것으로 알려져 있으며, 본 과업에서는 수심, 조위, 해저경사, 실험파 제원, 구조물의 마루높이, 이동상재료, 피복재의 중량 및 실험수조의 크기 등을 종합적으로 고려하여 본 수리 모형실험에 대해서 1/40 의 정상모형을 사용하였다.

실험에 이용된 모형은 기하학적 상사법칙이 일치되도록 정교하게 아크릴로 제작하였으며, 콘크리트를 채워 제작하였다.

본 조파수조내 조파기가 발생할 수 있는 최대 유의파고가 25cm이지만 실제적으로는 20cm정도 까지 발생이 가능하므로 실험조건에 부합하는 주파수를 고려하였으며 본 수로와 같이 제한된 길이의 수로를 통해 파랑변형 및 표사이동 실험을 검토하는 경우 구조물 위치에서 본 실험에 적합한 파랑의 재현이 필수적이다.

수로바닥경사는 쇄파발생위치, 파랑변형 및 구조물에 작용하는 파랑특성과 직접 관련되어 있으므로 이의 재현이 증요하며 이를 위해 본 실험에서는 2차원수로에의 효과적인 실험파랑의 유도를 꾀하기 위해 전면도입부의 수로바닥 경사를 1/20 로 재현하였다.

해안수리학적 특성(전달계수 및 구조물 안정성 실험) 및 해빈단면 변형실험을 위해 수심은 0.41m로 하였으며, 구조물이 위치한 곳에서는 수심을 0.12m로 고정하였다.

그리고 월류형 잠제의 마루높이는 정수면상에서 (-)1.25cm로 설정 하였다.

단면 수리모형실험에서는 주파수 스펙트럼을 고려한 일방향 불규칙파를 적용하여 실험을 수행하였다.

조파신호는 기존의 관측에 의해 제안된 주파수 스펙트럼(frequency spectrum)중 실험에 사용할 목표 스펙트럼(target spectrum)을 선택하여 제작한다.

본 실험에 사용된 조파기는 주컴퓨터(Main Computer)의 조파신호 제작 프로그램에 의해 Bretschneider-Mitsuyasu, JONSWAP, P-M, Neumann스펙트럼과 임의 형태의 스펙트럼을 선택할 수 있으며, 본 실험에서는 우리나라 해역의 특성을 잘 재현하고 있는 것으로 알려져 있는 Bretschneider- Mitsuyasu형 스펙트럼을 사용하였다.

파고계측 결과는 제체 전면에 설치된 파고계로부터 계측된 수위변동 데이터를 이용하여 파별해석을 실시하며, 파별해석은 zero-upcrossing법을 이용하였다.

본 발명에서 제안한 신형식 월류형 잠제는 기존 이안제와 투과성 잠제의 특성을 결합한 구조물로써 山형의 기하학적 형상을 적용하여 파랑을 제어하고 이를 통해 해빈단면을 안정화하기 위해 개발한 것이다.

본 2중 월류형 잠제는 인공리프형 잠제로써 마루폭의 확장과 山형 모양의 기타 형상을 통해 파랑의 저감을 극대화 하는 것으로 이와 유사한 것은 콘형식의 인공리프(木村,2006) 잠제가 제안된 바 있다.

이 결과에 의하면 입사파장(L)에 대한 凹부 간격의 비가 l/L=0.1~0.2 부근인 경우 파랑 저감 효과가 우수한 것으로 확인하였다.

따라서, 본 발명에서는 l/L=0.12~0.19의 범위에 대한 잠제 단면을 제안하였다.

제안한 2중 월류형 잠제는 4가지 실험안(본 발명의 실시예)에 대해 해안수리학적특성 및 표사이동특성을 비교검토 하였으며, 실험안은 도 14 내지 17에 각각 도시하였다.

CASE 1(본 발명의 실시예 1)은 山형으로 구조물 제원은 제체폭 12.5m, 외측벽체높이 3.8m, 내측벽체높이 1.8m로 설정하여 표 2에 나타내었고 제체형상은 도 14에 도시하였다.

즉, 월류벽 구조물(100)은 기초사석석층(10)의 상면에 설치되는 기초저판(110); 기초저판(110)의 내측 및 외측에서 상측으로 돌출형성된 내측 및 외측 벽체(120); 기초저판(110)의 중앙에서 상측으로 돌출형성된 중앙 벽체(130);를 포함하는 구성을 취하고, 내측 및 외측 벽체(120) 및 중앙 벽체(130)의 높이가 동일한 경우에 관한 실시예이다.

CASE 2(본 발명의 실시예 2)의 잠제구조물 제원은 제체폭 12.5m, 외측벽체높이 3.8m, 내측벽체높이 1.2m로 설정하여 표 3에 나타내었고 제체형상은 도 15에 도시하였다.

즉, 월류벽 구조물(100)에서 중앙 벽체(130)의 높이가 내측 및 외측 벽체(120)에 비해 낮게 형성된 경우에 관한 실시예이다.

CASE 3(본 발명의 실시예 3)의 2중 월류형 잠제 구조물 제원은 제체폭 12.5m, 외측벽체높이 3.8m, 내측벽체높이 0.6m로 설정하여 표 4에 나타내었고 제체형상은 도 16에 도시하였다.

이 경우도 월류벽 구조물(100)에서 중앙 벽체(130)의 높이가 내측 및 외측 벽체(120)에 비해 낮게 형성된 경우에 관한 실시예이다.

CASE 4(본 발명의 실시예 4)의 2중 월류형 잠제 구조물 제원은 제체폭 12.5m, 외측벽체높이 3.8m, 내측벽체높이 1.2m로 CASE 2와 동일하며 구조물 내외간의 해수순환 및 해수유통을 원활히 하기 위하여 내외벽체에 해수 유통구(구멍(122))를 설치한 것으로 구조물의 제원은 표 5에 나타내었고 제체형상은 도 17에 각각 도시하였다.

즉, 월류벽 구조물(100)에서 중앙 벽체(130)의 높이가 내측 및 외측 벽체(120)에 비해 낮게 형성됨과 아울러, 내측 및 외측 벽체(120)의 상단에는 파랑이 투과하도록, 구멍(122)이 형성된 경우에 관한 실시예이다.

본 실험에서는 조파수로에 3대의 용량식 주상파고계를 설치하여 필요한 자료를 측정하였다.

1번 파고계는 조파판 전면에 설치되어 조파된 불규칙파의 입사파 스펙트럼을 관측하여 목표스펙트럼과의 비교 측정에 사용되었다.

2번 파고계는 구조물 전면, 3번 파고계는 구조물 모형 후면 1.0m 지점에 설치하여 파랑의 전달율을 측정하는데 사용되었다.

전달율은 입사파고에 대한 전달파고의 비로 정의되며, 전달파는 잠제 상부를 통과하는 월파에 의한 파랑에 의하여 생성된다.

일반적으로 전달율은 구조물 전면과 배후의 파고나 파에너지 변화로 정의되며 필요에 따라 구조물 배후 특정 위치에서 구조물 유무에 따른 파고 변화나 파에너지 변화로 정의하기도 한다.

본 실험에서는 구조물 1.0m 배후에서의 파고 비를 전달율로 정의하여 특정하였다.

여기서, H_t : 구조물 설치시 파고

H_i :구조물이 없는 경우 파고

침식대책공(월류형 잠제) 상부를 통해 해빈측으로 도달한 전달파는 해빈의 지형 변동에 영향을 미치게 된다.

본 실험에서는 월류형 잠제 상부를 통과하는 월파에 의한 전달율은 구조물 내,외측에 각 1대 그리고 조파판 전면에 부착된 1대의 총 3대의 용량식 주상파고계로부터 필요한 자료를 측정하였다.

조파판 전면에 부착된 주상파고계는 입사파 자료 측정에 그리고 해빈측 파고계는 전달율 측정에 사용되었다.

불규칙파의 전달율 추정은 전술한 바와같이 측정된 현상태(구조물 없는 상태) 파고와 해빈측에서 구조물이 놓인 경우에 측정된 전달파고의 비로부터 구하였으며, 전달파는 월류형 잠제 배후측 선단으로부터 원형상 40m(모형상 1.0m, 1/40 축척 기준) 지점에서 계측하였다.

제체의 안정성은 실험파 설정범위 내에서 주기별, 파고별로 검토하였다.

월류형 잠제 구조물, 이형블록(T.T.P) 등 제체의 안정성은 매 실험파에 대해 관찰하였고, 각 실험파에 대해 실험시간으로 30분간(약 1,200개의 파랑) 조파하여 제체의 안정성을 검토하였다.

구조물 안정실험은 작은 파고(H₁ _/3=1.0m)부터 작용시켜 실시하였으며, 이형블록의 움직임 이탈 등의 안정성은 수로의 유리면에 위치를 표시한 후 움직임을 관찰하였다.

해빈지형 및 표사이동 특성에 관한 영향을 파악하기 위해 이동상 실험을 실시하였으며 수로부는 측면이 강화유리로 제작되어 실험단면 뿐 아니라 입사파랑의 전반적인 특성을 잘 관찰할 수 있도록 설계되어 있다.

그리고 조파판에서 발생한 실험파랑의 안정적인 유도를 위해 모형하상은 1/20경사로 설치하였다.

저면은 합판을 이중으로 설치하여 실리콘으로 방수처리하고 저면상부에 이동상(모래)를 포설하였다. 사용된 모래는 주문진 표준사를 사용하였으며, 흙의 분류결과 SP지반으로 분류된다.

도 18에는 실험에 사용된 모래(이동상)의 입도누적곡선을 나타내었으며 표 5에는 모래(이동상)의 특성을 나타내었는 바 평균입경 d₅₀=0.20mm, 균등계수 C_u=1.36, 비중 G_s=2.65이다.

본 이동상 실험에서는 조파수조의 대차에 사면측정기를 설치하여 파를 작용시킨 후 정상상태에 도달한 후의 최종 해빈경사를 측정하여 초기 해빈단면과 비교,검토하였다.

측정방법은 파랑이 입사하기 전의 초기단면을 기준으로 파랑작용 후 수조벽면의 영향을 받지 않는 점들 중 가운데 3점을 선택하여 단면이 변화되는 변곡점마다 변화된 단면을 측정하였다.

그리고 수조벽면에서도 측벽을 통해 동시에 관측하여 이들을 서로 비교하여 사용하였다.

해빈침식 방지 대책을 위한 이동상 실험에서는 잠제의 폭 및 월파형 잠제의 형식 및 크기 등의 변화에 따른 해빈단면 변형 특성을 고찰하기 위해 조파수조 내에 모형잠제를 수리실험을 수행하였다. 실험방법 및 실험조건은 다음과 같다.

(1) 모든 실험은 수심(h)을 모형축척 1/40인 경우 0.41m로 고정하였다.

(2) 초기 해빈경사는 1/20로 하였다.

(3) 입사파랑의 조건은 堀川,砂村(1975)의 해빈지형분류에서 제안한 식을 통하여 실험을 위한 침식형 파랑을 선정하여 예비 수리실험을 통하여 추출하였으며, 이로부터 실험에 사용한 입사파 조건은 파고 11.0 cm, 주기 1.343sec(실제 파고 4.4m, 주기 8.5sec)에 대하여 불규칙파를 적용하여 현상태와 5개안 단면의 수리실험을 수행하였다.

여기서 H_o=입사파고, L₀=입사파장, tanβ=해저경사, C_s는 해안선변화를 나타내는 파라메터.

(4) 실험시간은 선행실험을 통하여 해빈에서의 저질이동이 안정상태에 도달되는 180분간(현지시간 약 19시간) 조파한 후 실험안 별 해빈단변 변화를 측정하였다.

전달율(wave transmision coefficient)은 일반적으로 입사파고에 대한 전달파고의 비로 나타낸다.

그러나 본 단면 수리실험과 같이 구조물 설치 지점에서의 수심이 얕고(모형실험 수심 11.0cm) 입사파고가 상대적으로 큰 경우(H₀=5.0∼6.25cm) 구조물 전면 또는 잠제상을 통과 하면서 쇄파 등에 의해 대부분 입사파에너지를 소멸하게 되므로 이 경우에는 전달율을 구조물이 없는 상태(현상태)에서의 입사파고에 대한 구조물이 있는 경우 동일 위치에서 전달파고의 비로 정의할 수 있으므로 여기서는 스펙트럼의 비를 전달율로 나타내었다.

전달율 실험결과 전달율은 표 7에 나타내었다.

CASE 1은 山형으로 개발한 신형식의 불투과성 잠제로써 제제폭은 12.5m이고, 마루높이는 정수면상에서 (-)0.5m로 설정하였다.

중앙 벽체의 높이가 타안에 비해 가장 높은 1.8m로 계획하여 전달율은 가장 작게 관측 되었으나 타안과의 값차이가 미미하여 거의 유사한 전달율 값을 확인할 수 있었다.

실험 결과 입사파고(H_1/3=1.0m~2.5m)에 따른 입사파 주기가 증가할수록 전달율이 완만하게 증가하는 경향을 나타내고 있다.

전달율 실험결과는 표 7에 나타냈고, 입사파 주기, 무차원파수(kh) 및 파형경사(H/L)에 대한 전달율(K_T)의 특성은 도 19에 도시하였다.

CASE 2는 CASE 1과 거의 동일하나 중앙 벽체의 높이는 CASE1에 비해 0.6m 낮은 1.2m로 계획하였으며 전달율 측정 결과 CASE1보다는 다소 높게 나왔지만 그 차이가 미미하여 거의 유사한 결과를 확인할 수 있었다.

실험 결과 입사파고(H_1/3=1.0m~2.5m)에 따른 입사파 주기가 증가할수록 전달율이 완만히 증가하는 경향을 나타내고 있다.

전달율 실험결과는 표 7에 나타냈고, 입사파 주기, 무차원파수(kh) 및 파형경사(H/L)에 대한 전달율(K_T)의 특성은 도 20에 도시하였다.

CASE 3은 기본안과 동일하나 중앙 벽체의 높이를 0.6m로 상대적으로 낮게 계획하였으며, 전달율 측정 결과 CASE 1과 CASE 2에 비해 다소 높게 측정되었다.

전달율 실험결과는 표 7에 나타냈고, 입사파 주기, 무차원파수(kh) 및 파형경사(H/L)에 대한 전달율(K_T)의 특성은 도 21에 도시하였다.

CASE 4는 山형으로 개발한 신형식 불투과성 잠제로서 제제폭은 12.5m이고, 마루높이는 정수면상에서 (-)0.5m로 설정하였다.

제체폭 및 제원은 CASE 2와 동일하며 해수유통을 고려하여 해수유통구 계획하였으며, 전달율 측정결과 CASE 1~CASE 3 보다 높게 관측되었다.

이는 외벽 상부를 통한 월류와 해수유통구를 통한 흐름의 증가에 따라 전달율이 증가한 것으로 분석된다.

전달율 실험결과는 표 7에 나타냈고, 입사파 주기, 무차원파수(kh) 및 파형경사(H/L)에 대한 전달율(K_T)의 특성은 도 22에 도시하였다.

표 8,9는 각각 H₁ _/3=1.5m, H₁ _/3=2.5m인 경우의 안정성 관측결과를 나타낸것이다.

현상태(월류형 잠제가 없는 상태)에서 초기경사 1/20의 일정사면 해빈단면에 H_1/3=4.4m, T₁ _/3=8.5sec(실험파 H₁ _/3=11.0cm, T₁ _/3=1.343sec)의 입사파를 조파수조내에서 180분(현지시간 약19hr) 조파한후 현상태 해빈단면 변동 실험결과를 도 24에 도시하였으며, 도 23은 이동상 실험장면을 나타낸 것이다.

도 24에서 보듯이 180분간 조파후 정선(해안선)의 후퇴가 나타나 전형적인 침식형(폭풍)해빈으로 나타나고 있다.

정선의 후퇴는 x=210cm부근에서 150cm 위치로 약 60cm(실제해역 25m)침식하는 것으로 나타났으며 외해측으로도 침식이 매우 크게 나타나고 있다.

즉 x=200m 근처에서 연직방향으로 약2.5cm(실제해역 1.0m) 침식되어 외해측으로 후퇴하는 것으로 관찰되었다.

따라서 이같은 침식형 파랑에 대해 현상태로는 해빈침식이 지속적으로 이루어질 것으로 판단된다.

현상태가 침식형 파랑에 대해 해빈지형이 심각한 침식이 나타나므로 이에 대한 대책으로 신형식 불투과성 월류형 잠제(CASE 1)를 통해 비교검토하였다.

침식형 파랑을 180분간 조파한후 CASE 1에 대한 해빈단면변형 실험결과를 도 24에 도시하였다.

도 24에서 보듯이 180분간 조파후 해빈의 특성은 현상태와 비교하여 다소 개선이 되고 있는 것으로 관측되었다.

즉 정선(해안선)의 후퇴가 현상태에서 나타난 전형적인 침식형(폭풍)해빈에서 부분적으로 완화되면서 외빈의 토사가 전빈 및 후빈으로 이동하고 있다.

그러나 안정상태는 초기 해빈과 거의 유사하게 관측되었으며, 정선은 초기경사에서 약 20cm 후퇴한 것으로 관측되었다.

CASE 2는 CASE 1에 비해 중앙 벽체의 높이를 0.6m 낮은 1.2m로 계획하였으며, 침식형 파랑을 180분간 조파한 후 CASE 2에 대한 해빈단면 변동 실험결과를 도 25에 도시하였다.

도 25에서 보듯이 180분간 조파후 해빈의 특성은 외빈의 토사가 파랑류에 의해 전빈 및 후빈으로 퇴적하는 퇴적형 해빈으로 입사파 진행후 정선 위치가 초기 해빈 경사의 정선과 거의 일치하게 관측 되었다.

그러나 정선에서 후빈측으로는 현상태에 비해 개선되었지만 초기경사에 비해 침식한 형상으로 도시되었다.

이는 외빈의 표사가 해빈측(정선부 및 전빈)에 퇴적되는 퇴적형 해빈이기 때문이다.

CASE 3은 CASE 2에 비해 중앙 벽체의 높이가 0.6m 낮은 0.6m로 계획하였으며, 침식형 파랑을 180분간 조파한 후 해빈단면변동 실험결과를 도 26에 도시하였다.

도 26에서 보듯이 180분간 조파후 해빈의 특성은 CASE 1과 거의 동일하게 관측되었다.

CASE 4는 해수순환을 원활히 하기 위해 CASE 2 단면과 동일한 크기에 해수소통구를 설치하여 계획하였으며, 침식형 파랑을 180분간 조파한후 해빈변동 실험결과를 도 27에 도시하였다.

제체 상부를 통한 월류와 해수유통구를 통한 흐름의 증가에 의해 정선에서 약 50cm(실제해역 20m) 후퇴하여 급경사로 형성되는 것으로 관측 되었다.

CASE 4는 해수 소통에 대한 문제점을 해결하고자 CASE 2와 제체 크기가 동일 하지만 양쪽 외벽에 해수유통구를 설치한 안으로, 해빈단면변형 실험결과 CASE 2의 퇴적 효과가 양호하게 관찰된 것에 비해 전빈 및 후빈으로 침식하며 급경사로 형성되어 침식형 해빈으로 관찰되었다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

10 : 기초사석층 20 : 피복석층
30 : 소파블록 100 : 월류벽 구조물
110 : 기초저판 120 : 내측 및 외측 벽체
121 : 홈 122 : 구멍
130 : 중앙 벽체

Claims

삭제
해저 기초지반에 형성된 기초사석층(10);
평균 해수면과 동일한 높이를 갖도록, 상기 기초사석층(10)의 중앙 상부에 설치된 월류벽 구조물(100);
상기 월류벽 구조물(100)의 내측 단부 및 외측 단부를 지지하도록, 상기 월류벽 구조물(100)의 내측 및 외측의 상기 기초사석층(10)의 상부에 형성된 피복석층(20);
해수에 잠기도록, 상기 월류벽 구조물(100)의 내측 또는 외측 중 적어도 한 곳 이상의 상기 피복석층(20)의 상부에 설치된 다수의 소파블록(30);을 포함하고,
상기 월류벽 구조물(100)은
상기 기초사석석층(10)의 상면에 설치되는 기초저판(110);
상기 기초저판(110)의 내측 및 외측에서 상측으로 돌출형성된 내측 및 외측 벽체(120);
상기 기초저판(110)의 중앙에서 상측으로 돌출형성된 중앙 벽체(130);를 포함하고,
상기 중앙 벽체(130)는 상기 내측 및 외측 벽체(120)에 비해 높이가 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 2중 월류형 잠제.
제2항에 있어서,
상기 내측 및 외측 벽체(120)의 상단에는 파랑이 투과하도록, 홈(121) 또는 구멍(122)이 형성된 것을 특징으로 하는 2중 월류형 잠제.
제2항에 있어서,
상기 기초저판(110)의 두께는 상기 피복석층(20)의 두께에 비해 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 2중 월류형 잠제.
제2항에 있어서,
상기 피복석층(20)의 내측 단부 또는 외측 단부 중 적어도 한 곳 이상은 하향 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 2중 월류형 잠제.
제2항에 있어서,
상기 소파블록(30)은 상기 피복석층(20)의 외측 상부에만 설치된 것을 특징으로 하는 2중 월류형 잠제.