KR101175096B1

KR101175096B1 - 인공해저산맥

Info

Publication number: KR101175096B1
Application number: KR1020100092747A
Authority: KR
Inventors: 타치오 스즈키
Original assignee: 가부시키가이샤 진코카이테이산먀쿠켄큐우죠
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-08-21
Also published as: CN102027884A; KR20110033090A; CN102027884B; TW201114982A; JP2011069052A; JP4633848B1; TWI435971B

Abstract

다수 개의 블록체를 해저에 퇴적해서, 해당 해역의 조류, 해류, 내부파(內部波)를 이용해서 주변해역의 수괴(水塊)를 연직혼합(鉛直混合)하는 인공해저산맥(M)이고, 3개 이상의 원추체(圓錐體)(c1), (c2), (c3)으로 이루어진 원추체배열을 해저상(海底上)에 직선적으로 구축하고, 각 원추체의 정점 간 거리(L)를 원추체의 저면반경(r)의 0.75 내지 2배로 설정한다. 각 원추체의 간에 형성된 역삼각형의 공격(空隔)과, 각 원추체에 의한 원추면에 의해서, 대수심해역에 있어서도 용승류(湧昇流)를 발생시켜 유효한 용승플럭스를 얻을 수 있다.

Description

인공해저산맥{Artificial Sea-Mount}

본 발명은, 해저에 구축해서 보상심도(補償深度)부근에 해수의 연직혼합을 촉진하기 위한 인공해저산맥에 관한다.

최근, 해저에 산맥상(山脈狀)의 구조물을 인공적으로 구축해서 조류 및 해류 등의 자연에너지를 이용하고, 보상심도이심(補償深度以深)의 해수에 풍부하게 포함되어 있는 영양염류를 태양광이 닿는 식물 플랑크톤이 증식하는 바다의 표층부근(보상심도)까지 용승시키는 기술이 제공되고 있다. 이 효과로, 인공해저산맥부근의 해역이 비옥화하고, 어폐류의 먹이가 되는 식물 플랑크톤이 증식하는 것이 알려져 있다. 본 명세서에서는 이와 같은 구조물을 인공해저산맥으로 칭한다. 이와 같은 인공해저산맥은, 석탄재 등의 리사이클재를 이용해서 만들어진 블록체, 콘크리트 블록체, 폐재(廢材)를 이용한 블록체 등의 인공블록체 및, 석재 등의 천연블록체(이하, 블록체라고 칭한다)를 다수 개를 퇴적해서 구축한다.

인공해저산맥에 의하면 소망의 용승효과를 얻기 위해서는, 대수심해역에 있어서는 인공해저산맥을 보다 대규모로 할 필요가 있다. 그렇지만, 구축할 때 부담이 커지기 때문에, 할 수 있는 한 소규모의 구조물에 의한 보상심도부근에서 최대의 용승효과가 요구되고 있다. 즉, 해수의 연직혼합을 기대할 수 있는 인공해저산맥이 요구 되어지고 있다.

이러한 종류의 인공해저산맥으로, 미국특허 제5,267,812호(제1문헌)에 기재된 것이 제안되고 있다. 제1문헌에는, 조류를 횡단하는 방향으로 소정의 높이로 배치한 일대(一對)의 원추체의 각 정점(頂点)을 수평방향으로 직선적으로 연장한 봉부(峰部)를 가진 인공해저산맥의 한 예가 기재되어 있다. 또한, 일대의 원추체의 각 정점을 연결하는 봉부의 높이를 정점의 높이 보다도 낮게 한 인공해저산맥의 다른 예가 기재되어 있다. 어느 쪽이나 인공해저산맥에 있어서도, 사면(斜面)을 상방(上方)을 넘어 흐름이 인공해저산맥 봉부의 수평한 직선부으로부터 박리하도록 만들어진 수평축을 가진 소용돌이를 만들고, 인공해저산맥의 측면을 우회한 흐름이 인공해저산맥의 측면에서 박리 할 때에 발생하는 연직축(鉛直軸)을 가진 소용돌이를 만든다. 이것들의 2종의 소용돌이가, 인공해저산맥의 후류(後流)로 할 수 있는 반류역(反流域)에서 합체하는 것에 따라서 간혈적으로 큰 용승 소용돌이를 발생시킨다.

최근, 현지에서의 관측결과 및 해석에 의하면, 밀도성층(密度成層)이 강한 대수심해역에 있어서, 발생된 내부파의 파장, 파고가 수심, 유상(流狀), 성층상황, 인공해저산맥의 높이, 형상 등에 의해서 변화하는 것이 해명되었다. 더욱이, 유향(流向) 및 유속(流速)이 조석 등의 영향으로 매 시각마다 변화하기 때문에, 내부파의 파장, 파고가 시간에 따라 변화하는 것이 밝혀져 왔다. 여기서, ＂밀도성층＂(density stratification)이란 연속적인 밀도층(continuous density layer) 구조로서, 고온과 낮은 염분농로로 인한 저밀도인 표층해수(surface water) 및 저온과 고염분 농도로 인한 고밀도인 심층해수(deep water)에 의해서 연속적으로 밀도층(層) 구조를 이루고 있다.

일반적으로 밀도성층상태(density stratification state)에서는, 해수가 연직혼합(vertical mixing)하기가 어렵다. 그러나, 해저구조물 등과 충접(衝接)하는 흐름(current)에 의해 발생된 내부파(internal waves)는 표층부근에서 조차도 연직혼합(vertical mixing)을 발생시키는 것으로 알려졌다.

이와 같이 표층과 심층에서 수괴의 밀도차가 크고, 밀도와 영양분류의 연직분포(vertical distribution)를 포함한 해역조건(water condition)이 다양하게 변화하는 대수심해역에서, 연직혼합을 유기(誘起)하는 효율적인 인공해저산맥(efficient artificial sea-mount)이 요구되어 왔다.

제1문헌의 인공해저산맥에서는, 밀도성층이 없거나 혹은 약한 해역조건에 있어서 수평 소용돌이(horizontal vortices)를 효율적으로 발생시키기 위해서 인공해저산맥은 흐름(current)에 거의 직교한 직선상으로 늘어진 수평 봉부(horizontal ridge portion)를 형성하여 용승 소용돌이(upwelling vortex)를 유리하게 발생시킬 수 있었다. 그렇지만, 본 발명자의 검토에 의하면, 밀도성층이 강한 대수심해역에서는 현저한 용승 소용돌이를 확인 할 수 없었다. 밀도성층이 강한 상태에서는, 심층부의 무거운 해수가 구조물을 넘기 쉬워 효과적으로 내부파를 발생시킬 수 있고, 이것에 의해서 연직혼합을 촉진시킬 수 있는 것이 판명되었다.

본 발명의 목적은, 밀도성층이 강한 대수심해역에 있어서도 유효한 연직혼합을 유기시키는 것이 가능한 인공해저산맥을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의하면, 다수 개의 블록체를 해저에 퇴적하고, 다수 개의 블록체가 퇴적된 해역의 조류, 해류, 내부파를 이용해서 주변 해역의 해수를 연직혼합하는 인공해저산맥으로, 다수 개의 블록체으로 구성되어, 해저상(海底上)에 직선적으로 배열된 3개 이상의 원추체로 이루어진 제1의 원추체 배열을 구비하고, 상기 제 1의 원추체배열 중에 있어서 서로 인접하는 원추체의 정점 간의 거리는 원추체의 저면반경이 0.75 내지 2배로 설정되어 있다.

본 발명에 의하면, 인공해저산맥을 구성하는 3개 이상의 원추체의 정점 간 거리를 원추체의 저면반경이 0.75 내지 2배로 설정한다. 원추체 간에 형성된 역삼각형의 공극(空隙)과 복수의 원추면에 의해서, 조류, 해류, 내부파가 인공해저산맥과 충접(collide)해서 이를 넘을 때 복잡한 흐름이나 소용돌이가 발생한다. 이와 같은 복잡한 흐름이나 소용돌이에 의해서, 인공해저산맥의 상류측에서 하류측의 상방까지 도달하는 내부파가 발생하고, 그 영향이 더 상방으로 전파된다. 이 때문에, 연속적인 강한 밀도성층상태에 있는 대수심해역에 있어서도 보상심도(compensation depth)부근에서 유효한 연직혼합(effective vertical mixing)이 유기된다. 이 연직혼합에 의해서, 보상심도 이하(below the compensation depth)에 풍부하게 존재하는 영양염류(nutrient salts)가 보상심도 이상(above the compensation depth)으로 공급되어 해저가 비옥화한다.

또한, 본 발명에 있어서 인공해저산맥을 구성하는 원추체의 정점 간 거리를 다르게 하여 복잡한 흐름에 의해서 소용돌이의 발생을 촉진하고, 더 유효한 연직혼합을 유기할 수 있다.

또한, 복수의 인공해저산맥을 배열해서 인공해저산맥군을 구성하는 것으로 인해서 더 유효한 연직혼합을 유기할 수 있다.

기존의 경험으로부터 인공해저산맥의 기능으로서, 상기 연직혼합기능만이 아니라, 어초(fishing bank)로서의 기능이 크게 알려있다. 어초기능으로는 위집(蝟集)한 다양한 종류의 어폐류가, 대형회유어 등의 적으로부터 몸을 지킬 수 있기 때문에, 여러 가지 큰 도피공간을 가지는 것이 좋다고 알려져 있다. 또한 위집하는 어폐류의 먹이가 되는 생물이 블록체의 표면에 부착해서 증식하기 때문에 해수교환이 좋은 부착기질재를 제공하는 것이 좋다고 되어 있다. 본 발명의 인공해저산맥은 동일체적(공사비는 블록체의 체적에 비해서 생각할 수 있다)이라면, 제 1문헌에 기재된 인공해저산맥보다 표면적이 20% 정도 크게 되고, 보다 복잡한 형상이 된다. 이 때문에, 빛이나 흐름에 대한 음영의 다양성이 증가하고, 유효한 많은 부착면을 제공할 수 있기에 많은 사료생물을 증식할 수 있다.

한편, 시공에 관해서는, 제1문헌에 의하면 연속한 수평 직선상의 봉을 가진 산맥은, 블록체의 투하위치를 항상 미조정하면서 투하할 필요가 있었다. 그러나, 본 발명에 의한 인공해저산맥에서는, 산맥을 구성하는 원추체의 정점위치와 형상을 집중관리하고, 정점위치 및 높이가 설계된 대로 관리하는 것으로, 대수심에서 시공을 보다 쉽고 더 효율적으로 할 수 있다. 또, 인공해저산맥의 설계에 있어서, 원추체의 수 및 정점 간 거리를 바꿈으로써 체적당 고효율의 용승플럭스를 유지하면서 최소 제적 및 필요한 전체 용승 플럭스를 만족시키는 인공해저산맥을 얻을 수 있다.

도 1 A, 1B는, 본 발명의 실시 예 1에 의하면 인공해저산맥의 개념구성도 및 그 정면도이다.
도 2는, 실시 예 1에 있어서 원추체의 수와 인공해저산맥의 용승플럭스의 관계를 나타낸 도이다.
도 3은, 실시 예 1에 있어서 원추체의 정점 간 거리와 인공해저산맥의 용승플럭스 관계를 나타낸 도이다.
도 4는, 실시 예 1의 변형 예를 표시한 인공해저산맥의 개념구성도이다.
도 5는, 도 5A, 5 B는, 본 발명의 실시 예 2에 의한 인공해저산맥의 개념 구성도 및 그 정면도이다.
도 6는, 실시 예 2에 있어서 정점 간 거리와 인공해저산맥의 용승플럭스의 관계를 표시한 도이다.
도 7는, 7A, 7B는, 본 발명의 실시 예 3에 의하면 인공해저산맥의 변형 예를 각각 표시한 개념구성도이다.
도 8는, 본 발명의 실시 예 4에 의한 인공해저산맥의 정면도이다.
도 9는, 실시 예 4에 있어서 인접하는 인공해저산맥간 거리와 용승플럭스의 관계를 표시한 도이다.

(실시예 1)

다음으로, 본 발명의 실시 예 1에 관해서 도 1A 내지 도 3을 참조해서 설명한다. 인공해저산맥(M1)은, 도 1A에 표시한 것 같이, 대상해역(對象海域)의 조류, 해류, 내부파의 방향으로 거의 직교하는 직선적으로 나열된 저면이 진원형(眞圓形)을 한 3개의 원추체(c1), (c2), (c3)(원추체 배열)로 형성된다. 인접한 원추체 (c1), (c2), (c3)는 끝부분이 서로 접촉하거나 중첩해서 후에 설명하는 바와 같이 산맥상이 된다. 또, 원추체(c1), (c2), (c3)은 꼭 진원형을 한 원추체가 아니라도 좋고, 이것에 근접한 형태라면 좋다. 또한, 본 실시 예에서는, 원추체(c1), (c2), (c3)는 동일 정점 높이(H)에서, 동일 저면반경(r)을 가진 동일 사이즈, 동일한 형상으로 형성하지만, 실제는 다소 오차가 있더라도 좋다. 서로 인접하는 원추체(c1), (c2), (c3)의 정점 간 거리(L)은, 원추체(c1), (c2), (c3)의 저면반경이 0.7 내지 2배로 설정한다.

구체적으로는, 수심160m 정도의 대륙붕에 인공해저산맥을 구축하는 경우, 원추체의 높이 H=20m, 각 원추체의 해저에서의 안정을 확보하기 위해서 사면균배(斜面均配)H/r=1/2로 하는 반경r=40m, 정점간 거리 1.25r=50m가 상정된다.

이와 같은 인공해저산맥(M1)를 구축하는 방법으로서, 예를 들면 저개식 바지선(bottom-hopper barge)등의 작업선을 해상에서 제1의 위치에 위치를 정하고, 소정의 양의 블록체를 순차 투하해서 해저에 퇴직시키고, 원추체(c1)를 형성한다. 그리고, 원추체의 정점 간 거리가 2배정도 떨어진 제2의 위치에 작업선을 이동해서 위치를 정하고, 동일하게 블록체를 소정 회수 투하해서 해저에 퇴적해서, 원추체(c3)을 형성한다. 그 후, 동일하게 해서 원추체(c1)과 (c3)의 중간의 제3의 위치에 원추체(c2)를 구축한다.

또한, 원추체 구축의 순번은 이것대로 구속하지 않는다. 또한, 인접하는 원추체가 중복된 부분은 도 1A와 같이 정확한 원추체가 되지 않는 것도 있지만, 중요한 것은 정점 간 거리와 정점의 높이가 설계된 대로 되는 것이다. 특히, 대수심에서는, 블록체가 투하 후, 착상할 때까지 흐름의 영향을 보다 강하게 받아 흐르지만, 원추체 정점이 정확하게 블록체가 착상하도록 투하위치를 제어하는 것으로 고정도(高精度)의 시공이 가능하게 된다.

이와 같이, 실시 예1에 의한 인공해저산맥(M1)에 의하면, 원추체(c1), (c2), (c3)의 정점 사이에 역삼각형상의 복잡한 곡면을 가진 입체공극이 형성되고, 또한 인공해저산맥(M1)의 거면(居面 ; tail surface), 즉 측면(side surface)은 전부가 원추면으로 구성되어 있다. 그 때문에, 원추체(c1), (c2), (c3)의 배열방향과는 수직 방향의 조류, 해류가 인공해저산맥(M1)에 충접(collide)하고, 구조물에 의해 차단된 흐름(current)은 각 원추체(c1), (c2), (c3)의 요철 원추체의 거면(tail surface)을 따라서 상승한다. 이 상승류가 인공해저산맥(M1)을 넘어서 복잡한 흐름이나 소용돌이를 발생시키고, 이 때에 유효한 내부파를 유기한다.

또한, 자연으로 발생한 내부파가 인공해저산맥(M1)에 충접한 경우에는, 내부파가 인공해저산맥(M1)에 의해서 쇄파(碎波)해서 혼합을 촉진하는 것도 기대할 수 있다. 인공해저산맥(M1)에 의해서 소용돌이가 발생되는 방법이, 제1문헌에서 조건인 밀도성층이 없거나 또는 약한 일양류(一樣流 ; uniform current)에서 소용돌이가 생성되는 방법이 다르다. 인공해저산맥(M1)을 넘는 흐름에 의한 소용돌이나 흐름의 변화는, 인공해저산맥(M1)의 상류에서 하류에 걸쳐서 유효한 내부파를 발생시킨다. 이 내부파의 영향이 더 상하류 및 상방으로 전파하기 때문에, 밀도성층이 강한 대수심해역에 있어서도 유효한 연직혼합(effective vertical mixing)이 유기된다. 도 2는, 거부(居部 ; tail)가 서로 접촉하거나 중첩되도록 구성되어 직선적으로 배열된 복수의 원추체로부터 이루어진 도 1A의 인공해저산맥의 단위 체적 당의 용승플럭스(이하, 단순하게 ＂용승플럭스＂ 라고 칭한다)를 시물레이션한 결과를 표시한다. 용승플럭스란, 유동계산영역에 있어서 각 수심의 수평단면을 상하방향으로 통과하는 영양염류를 표시한다.

용승플럭스는, 표층에서 낮은 심층까지 직선적으로 영양염류의 농도가 높게 되는 마커를 배치하고, 각 수평단면에서 연직방향으로 이동하는 마커의 양을 장시간 평균해서 구한다.

도 2에서는, 도 1A에 표시한 인접한 정점 간 거리(L)를 원추체 저면 반경r0.5배(0.5r), 1배(1r), 1.25배(1.25r), 1.5배(1.5r), 2배(2r), 3배(3r)의 6개의 경우에 관해서, 각각 직선배열하는 원추체의 수를 1 내지 5개까지 증가시킨 용승플럭스를 표시한다.

이 시물레이션에 있어서, 제 1문헌에서 얻어진 레벨의 용승플럭스보다 더 높은 용승플럭스가 하한역치(=0.625)에 설정된다. 이 경우, 원추체의 개수를 3이상, 또 L=1r 내지 2r의 범위로 하면, 본 실시 예에 의한 용승플럭스가 역치를 넘는 것으로 도 2에서 판명되었다.

도 3은, 인공해저산맥을 구성하는 블록체를 적게 하기 위해서 원추체의 개수를 3 내지 5개로 한정하고, 인접한 원추체의 정점 간 거리(L)를 변화시킨 경우에 있어서 용승플럭스의 시물레이션 결과를 표시한다. 이 시물레이션에 의하면, L이 0.75r보다도 적은 경우, 혹은 L이 2r보다도 큰 경우에는 용승플럭스는 하한역치(=0.625)보다 작다. 한편, L=0.75r 내지 2r에서는 용승플럭스가 하한역치(=0.625)보다 크게 되고, 특히, L=1.25r 때에 용승플럭스가 최대로 되는 것이 판명된다.

실시 예 1에서는 3개의 원추체가 직열로 일부 중복해서 배열되지만, 도 2 및 도 3의 시물레이션 결과로부터, 원추체는 3개 이상 있으면 하한역치를 넘은 용승플럭스를 얻을 수 있다. 따라서, 도 4에서 표시한 것과 같이, 4개의 원추체(c1), (c4)를 직선적으로 배열한 인공해저산맥(M2)로 해도 좋다. 또한, 도시는 생략했지만, 5개의 원추체, 혹은 6개 이상의 원추체를 직선적으로 배열한 구성해도 좋다. 이것들의 어느 경우에 있어서도, 정점 간 거리L=0.75r 내지 2r의 범위에 설정하는 것도 좋다.

(실시 예 2)

다음으로, 도 5A 내지 도 6을 참조해서 실시 예2에 의한 인공해저산맥(M3)을 설명한다. 기본적인 구성은 실시 예 1과 같지만, 본 실시 예에서는 인공해저산맥(M3)을 구성하는 원추체(c1), (c2), (c3) 중, 원추체(c1)과 (c2)의 정점 간 거리(La)와, 원추체(c2)와 (c3)의 정점간 거리(Lb)가 다르게 한다. 또한 각 원추체(c1), (c2), (c3)의 높이(H)와, 저면 반경(r)은 실시 예 1과 동일하다. 또한, 정점 간 거리(La), (Lb)는, 실시 예 1과 같게 0.75r 내지 2r의 범위 내에 있다.

도 6은, 정점 간 거리(La)과 (Lb)의 비율 (La/Lb)를 0.5 내지 2의 범위에서 변화시킨 경우에 있어서 용승플럭스 시물레이션 결과를 표시한 도이다. La/Lb=1의 때는, 정점 간 거리(La), (Lb)가 동일하게 해서 정점 간 거리는 균등간격이 된다. 이 시물레이션에 의하면, (La/Lb)를 변화시키면, 용승플럭스는 정점 간 거리(L)가 등간격인 인공해저산맥(M1)의 경우(실시 예 1)보다도 약간 저하하는 경우 및 향상하는 경우가 있지만, 어느 것도 역치는 하회하는 것은 아니다. 이것으로부터, 정점 간 거리(La), (Lb)를 동일하게 하지 않는 경우, 인공해저산맥(M3)을 넘는 흐름은 보다 복잡하게 되고, 이 영향을 받은 내부파가 변화한다. 이것에 의해서, 용승플럭스도 변화하고 인공해저산맥(M1)(실시 예1)의 용승플럭스를 넘는 경우도 생긴다. 특히, La/Lb=1.2 또는 La/Lb=0.83 근방일 때, 그리고, 예를 들면 (La)과 (Lb)의 한쪽이 1.25r로 다른 쪽이 1.5r때에 용승플럭스가 최대가 되는 것으로 도 6에서 판명되었다.

실시 예 2에 의하면 인공해저산맥(M3)에서는, 인접한 2개의 원추체 정점간 거리의 다름 때문에, 3개의 원추체 간에 형성된 공극의 형상이 실시 예 1에 의한 좌우대칭의 역삼각형으로 되지 않는다. 실시 예 1의 인공해저산맥(M1)과는 다른 공극의 형상이 연직혼합의 효과를 다르게 하고, 때로는 인공해저산맥(M1)보다도 높은 효과를 얻을 수 있는 경우가 있는 것이 판명되었다.

(실시 예3)

실시 예 1, 2에서는, 인공해저산맥을 구성하는 복수의 원추체의 정점 높이(H)를 서로 동일하게 또 저면반경(r)도 서로 동일하게 한다. 실시 예 3에선, 복수의 원추체의 정점 높이를 다르게 구축해도 좋다. 도 7A에서는, 3개의 원추체(c1), (c2), (c3)을 배열해서 실시 예 3의 인공해저산맥(M4a)를 구성하지만, 양외 측의 2개의 원추체(c1), (c3)의 정점 높이(H1)을 중앙측의 1개의 원추체(c2)의 정점 높이(H2)보다도 높게 하고 있다. 도 7b에서는, 4개의 원추체(c1), (c2), (c3), (c4)를 배열해서 실시 예3의 인공해저산맥(M4b)를 구성하지만, 양외 측의 2개의 원추체(c1), (c4)의 정점 높이(H3)을 중앙측 2개의 원추체(c2), (c3)의 정점 높이(H4)보다 낮게 하고 있다. 또한, 각 원추체의 저면반경(r)는 동일하기 때문에, 정점 높이가 다른 각 원추체는 원추면의 사면균배가 다르다.

또한, 실시 예 1의 변형 예로서, 복수의 원추체의 저면반경(r)을 서로 다르도록 해도 좋다. 도시는 생략했지만, 도 1A의 인공해저산맥(M1)에 적용한 경우에는, 3개의 원추체(c1), (c2), (c3)의 중, 양외측의 2개의 원추체(c1), (c3)의 저면반경(ra)을 중앙측의 1개의 원추체(c2)의 저면반경(rb)보다도 크게 설정한다. 또한, 이와 같이, 인접하는 원추체의 저면반경이 다른 경우에는, 인접하는 다른 저면반경의 원추체의 각 반경의 평균반경(ra)을 이용한다. 상호 인접하는 2개의 원추체의 반경을(r1), (r2)로 했을 때, 평균반경(ra)=(r1+r2)/2로 된다. 따라서, 이 경우에 있어서 정점 간 거리L=0.75ra 내지 2a이 선호된다.

이와 같은 정점 간 거리(L), 정점 높이(H), 저면반경(r)이 일부 혹은 전부 다른 원추체의 구축은, 블록체의 구성재료, 블록체의 갯수, 투하할 때의 작업선의 크기 및 배치각도, 투하위치, 와이어 등 에서 구속한 블록체의 구획을 개방하는 타이밍, 복수 블록체 상호간의 생분해성의 로프 등을 이용해서 루즈한 구속, 투하시의 조류속도, 방향, 풍향ㆍ풍속, 파량에 의존하는, 해상으로부터 투하하는 블록체의 형상에 있어서의 차이를 고려해서 제어하는 것이 가능하다.

또한, 복수의 블록체의 경우(이하, 블록체군체), 작업선상에 복수단 적재하고, 상단 블록군체와 하단 블록군체와 시간차를 가지고 투하하는 것에 의해, 종래 불가피했던 블록군체와 작업선 본체와의 충돌을 피할 수가 있다. 이것에 의해, 투하를 위해서 작업선 항해회수가 소멸되어, 항해에 의한 Co2 소멸효과, 경제효과를 향상시킬 수 있다.

(실시 예4)

다음으로, 도 8을 참조해서 실시 예4를 설명한다. 실시 예 4에서는 실시 예 1 내지 3에 의한 인공해저산맥을 2개 이상 직선적으로 배열해서 산맥군을 구성한다. 도 8에서는, 도 4A로 표시한 4개의 원추체(c1) 내지 (c4)에서 구성된 인공해저산맥(M2)와 동일한 형상의 인공해저산맥(M2a)(제1의 원추체 배열)과 인공해저산맥(M2b)(제2의 원추체 배열)는 또 직선적으로 배열해서 1개의 산맥군으로 구성한다. 이때, 인공해저산맥(M2a), (M2b)는, 각각 원추체의 정점 간 거리L=0.75r 내지 2r로 설정된다.

도 9는 도 8에 표시된 직선배치된 2개의 인공해저산맥(M2a), (M2b)의 단부에 설치된 서로 인접한 원추체의 정점 간 거리(Lm)(이하, 인접산맥 정점 간 거리Lm)과 용승플럭스의 관계를 표시한 시물레이션이다. 여기서는 정점 간 거리가 (1r), (1.25r), (2r)의 3개의 경우를 표시하고 있다. 이 시물레이션에서, 인공해저산맥(M2a), (M2b)의 인접산맥 정점 간 거리(Lm)은, 각 인공해저산맥(M2a), (M2b)를 구성하는 각 원추체의 정점 간 거리(=2r)로 했을 때에, 인접 산맥 정점 간 거리(Lm)를 (4.5r)보다 크게 하면 역치보다도 저하한다. 한편, 그 이외의 경우에는 역치보다도 크게 하는 것이 판명된다. 이것으로, 인접 산맥 정점 간 거리(Lm)은 4.5r보다도 적게 하는 것이 좋다. 즉, 인접 산맥 정점 간 거리(Lm)이 4.5r를 넘으면 산맥군을 구성하는 의미가 적어지게 된다. 또한, 인접 산맥 정점 간 거리(Lm)이 2r보다도 적으면, 실시 예 1 내지 3에 의한 복수의 원추체가 연속하는 인공해저산맥과 등가되고, 산맥군으로서의 의미는 적어 진다.

실시 예 4에서는, 인공해저산맥(M2a), (M2b)의 각각에 있어서 실시 예 1와 같이 유효한 연직혼합이 유기된다. 이에 더해서, 2개의 인공해저산맥(M2a), (M2b)간에도 역삼각형의 공극이 형성됨과 동시에, 원추체의 경사면이 다수 형성된다. 이 때문에, 인공해저산맥군이 구축된 영역에 있어서, 인공해저산맥(M2a), (M2b)에 의한 흐름이나 소용돌이의 변화가 유효하게 작용하게 된다. 이것에 의해서, 인공해저산맥군을 구성하는 인공해저산맥의 배열방향의 넓은 영역에 걸쳐서 연직혼합이 발생하고, 인공해저산맥(M2a), (M2b)단체(單體)보다 더 뛰어난 상승효과를 발휘하는 것이 판명되었다.

실시 예 4에 있어서도, 실시 예 3과 같은 정점 간 거리(L) 및 정정 높이(H)가 다른 원추체에서 구성된 인공해저산맥을 복수 직선배치해서 인공해저산맥을 구성하는 것이 가능하다.

실시 예 1 내지 4에 있어서, 용승플럭스가 최대로 되는 인공해저산맥을 구축할 때에는, 예를 들면, 대상해역의 수심, 유상, 밀도분포, 영양염소농도분포 등을 입력 데이터(input data)로 한다. 또한, 원추체의 수, 정점 간 거리, 원추체의 정점 높이, 저면반경, 사면균배, 인공해저산맥군을 구성하는 산맥수, 산맥상호간의 거리 등을 패라미터(parameter)로 한다. 그리고, 보상심도부근의 수평단면에서 인공해저산맥의 단위체적 당의 연직혼합량이 최대이고, 더 보상심도부근에서의 총 연직혼합량이 최대가 되도록 분석적인 작동되게 함으로써, 최대 효과 발휘하는 인공해저산맥을 얻을 수 있다. 이 경우, 총 연직혼합량은 보상심도 양측의 수심대의 연직혼합을 적분함으로써 구할 수 있다. 또한, 인공해저산맥의 최적의 형상과 규모는 조석에 의한 왕복류(往復流)를 고려해서 계산되어도 좋다.

또한, 상술한 시물레이션에서는, 용승플럭스는 유동계산 전 영역에서 있어서 각 수심의 수평단면을 상하방향으로 통과하는 영양염류의 양으로 정의했다. 이 외에도, 용승플럭스는, 인공해저산맥의 하류역의 전 연직단면에서 보상심도를 상하방향으로 이동하는 영양염도의 양을 장시간 평균하는 것을 구할 수 있다.

실시 예 1 내지 4에서 해저면 위에 직접 블록체를 퇴적해서 인공해저산맥을 구축하고 있지만, 해저면이 연약한 경우에는 퇴적한 블록체가 매몰되어서 인공해저산맥을 예상대로 구축하는 것이 어려운 경우도 있다.

이와 같은 경우에는, 인공해저산맥을 구축할 때의 예비 공사로서, 미리 해저 블록체 등의 부재를 균일하게 수설(數設)해서 기반을 형성하고, 이 기반 위에 인공해저산맥을 구축하는 것도 좋다.

본 발명은 해저에 구축한 인공해저산맥이면 적용할 수 있고, 특히 그 구축방법의 여부에 관계없이 채용할 수 있다.

상술했던 것 같이 본 발명에 의하면, 밀도성층의 강한 대수심해역에 있어서도 보상심도부근에서 유효한 연직혼합을 유기하는 인공해저산맥을 제공할 수 있다.

M1 인공해저산맥 C1,C2,C3 원추체
H 높이 L 거리
r 저면반경 ra 평균반경

Claims

다수 개의 블록체를 해저에 퇴적하고, 상기 다수 개의 블록체가 퇴적한 해저의 조류, 해류, 내부파를 이용해서 주변해역의 해수를 연직혼합하는 인공해저산맥에 있어서,
상기 다수 개의 블록체로 형성되고 해저상에 직선적으로 배열된 3개 이상의 원추체(c1), (c2), (c3), (c4)를 포함하는 제1의 원추체배열(M1), (M2), (M3), (M4), (M4a)을 포함하며,
상기 제1의 원추체 배열 중에 있어서 서로 인접하는 상기 원추체의 정점거리는 상기 원추체의 저면반경의 0.75 내지 2배로 설정되는 것을 특징으로 하는 인공해저산맥.
제 1항에 있어서,
상기 제1의 원추체 배열 중에 있어서 상기 3개 이상의 원추체의 각 정점 간 거리가 다른 인공해저산맥.
제 1항에 있어서,
상기 다수 개의 블록체로 구성되고 해저상에 직선적으로 배열된 4개 이상의
원추체(c1), (c2), (c3), (c4)로 된 제2의 원추체배열(M4b)를 더 구비하고,
상기 제 1 및 제 2의 원추체배열은 직선적으로 배열된 인공해저산맥.
제 3항에 있어서,
상기 제1 및 제2의 원추체 배열의 인접 단부에 배치된 상기 원추체의 정점 간 거리가 상기 원추체의 저면반경의 2 내지 4.5배로 설정된 인공해저산맥.