KR101182562B1 - 항로 매몰 및 침식 방지용 인공 식생 모형체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항로의 매몰 및 침식을 방지할 수 있는 모형체 및 그 배치 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은, 해양에 서식하는 식생의 기능을 모형화하여 제작된 인공 식생 모형체 및 그 배치 방법을 제공하는 것이다. 이를 위해 본 발명은, 해변의 바닥면 또는 연안의 수중 바닥면에 고정되는 고정 부재; 해양에 서식하는 식생의 기능을 모형화하여 제작된 인공 식생; 및 상기 인공 식생을 상기 고정 부재에 고정시키기 위한 연결 부재를 포함한다.

식생, 인공, 경성, 연성

Description

항로 매몰 및 침식 방지용 인공 식생 모형체{Artifitial Vegetation Model for preventing sedimentation in navigation channel}

본 발명은 항로의 매몰 및 침식을 방지할 수 있는 모형체 및 그 배치 방법에 관한 것이다.

항로는 선박이 항해할 때 이용하는 경로로서, 안정성과 편의성이 확보되어야 한다. 특히, 항만 인근의 수심이 낮은 해역에서는 안정성 확보를 위해 준설을 해야 한다.

준설된 항로는 선박이 안전하게 항해할 수 있는 적정 수심과 폭이 유지되어야 한다. 그러나, 항로의 사면이 파랑, 해류 등의 외력에 의해 붕괴되거나, 해저질의 침강 및 부유, 이동 등에 의해 항로가 매몰되어짐에 따라, 준설된 항로는 서서히 그 기능을 잃어간다.

따라서, 항로의 기능을 유지 및 관리하기 위해 매몰된 토사를 지속적으로 준설하고 있는 실정이며, 매몰량이 많아지면 유지준설을 위한 재정적 부담도 비례하여 증가하기 때문에, 항로 준설을 통해 항로의 기능을 유지 및 관리하는 것은 경제 적 측면에서 볼 때 많은 문제가 발생되고 있다. 더욱이, 항로는 길이가 수 km에 이르는 경우가 많기 때문에 준설량이 매년 수십만 이상이 되는 해역도 적지 않다.

현재, 많은 전문가들은 상기한 바와 같은 항로 매몰에 대한 유지준설 주기를 연장하기 위한 대책을 연구 중에 있으며, 이에 대한 예로서, 일본에서는 항로의 주위에 매몰방지용 잠제를 설치하기도 한다. 그러나, 이러한 잠제에 의한 항로 매몰 방지 방법은 아직 그 효과가 미흡한 것으로 알려져 있다.

한편, 국내의 경우에는, 항로 매몰 및 침식에 대한 근본적인 방지대책이 전무한 실정이기 때문에, 항로 매몰 및 침식을 방지하기 위해 시행되고 있는 공법이 없으며, 따라서, 항로의 기능을 유지하기 위하여 많은 비용을 항로 준설에 사용하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 해양에 서식하는 식생의 기능을 모형화하여 제작된 인공 식생 모형체 및 그 배치 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 해변의 바닥면 또는 연안의 수중 바닥면에 고정되는 고정 부재; 해양에 서식하는 식생의 기능을 모형화하여 제작된 인공 식생; 및 상기 인공 식생을 상기 고정 부재에 고정시키기 위한 연결 부재를 포함한다.

본 발명은 해양에 서식하는 식생의 기능을 모형화하여 제작된 인공 식생을 이용한 것으로서, 항로를 따라 항로의 전후에 배치됨으로써, 항로 외측에서 항로로 이동하여 들어오는 해저질을 막을 수 있기 때문에, 항로 매몰을 방지할 수 있다는 우수한 효과를 가지고 있다.

또한, 본 발명은 항로의 바닥면에 배치됨으로써, 항로 주변에서 발생하는 외력을 저감시키는 역할을 하기 때문에 항로 내측으로 전달되는 외력이 약해져서 항로의 침식을 방지할 수 있다는 우수한 효과를 가지고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 상세히 설명된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 식생 모형체의 다양한 예시도로서, 경성의 인공 식생 모형체를 나타낸 것이다.

본 발명은 경성 및 연성의 인공 식생 모형체를, 항로를 따라 배치함으로써, 항로 부근에서 발생하는 외력을 약화시키고, 해저질의 이동을 차단하여, 항로의 매몰 및 침식을 방지하기 위한 것이다. 즉, 본 발명은 항로의 경사부 주변에서 외력에 의한 해저질의 이동으로 항로가 매몰 및 침식되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이하에서는, 우선 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예(경성의 인공 식생 모형체)를 설명하고, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2실시예(연성의 인공 식생 모형체)를 설명하며, 도 5를 참조하여 본 발명의 적용 방법을 설명한 후, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 모의 실험 결과를 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 인공 식생 모형체는 경성의 인공 식생 모형체로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 일정 길이 및 직경을 가지고서 해류가 일부 통과할 수 있는 경성의 반투과 형상으로 이루어진 경성 식생(130)과, 상기 경성 식생을 해변의 바닥면 또는 연안의 수중 바닥면에 고정시키기 위한 고정 부재(110) 및 상기 경성 식생을 상기 고정 부재에 고정적으로 연결하기 위한 연결 부재(120)를 포함하여 구성된다.

경성 식생(130)은 식생의 기능을 수행할 수 있도록 인공적으로 제작된 인공 식생으로서, 외력에 의해 그 외형이 변형되지 않고, 해수에 의해 부식되거나 훼손되지 않으며 환경에 무해한 폴리 프로필렌, 폴리 에틸렌, 스테인레스의 재질 중에서 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 경성 식생은, 해저의 상황에 따 라 여러 가지 형태로 사용할 수 있으며 그 일예가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다. 즉, 경성 식생은, 도 1에 도시된 바와 같이 박스 형상의 모형 전면에 다수개의 구멍을 천공한 형태(130a)일 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 격자를 갖는 망 형태(130b)일 수도 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 강성(Stiff Type)의 삼림성 식물(Mangrove) 형상과 유사한 형태(133c)의 인공 식생을 인공적으로 생성하여 촘촘하게 배치된 군집 형상일 수도 있다.

고정 부재(110)는 연결 부재 하부의 각 측면에 고정적으로 배치되는 것으로서, 해저면에 설치 시, 해당 고정 부재가 각각 해변의 바닥면 또는 해저의 바닥면으로부터 지중으로 삽입되어 의도하는 설치 위치에 고정될 수 있도록 함으로써, 본 발명에 따른 인공 식생 모형체가, 파랑, 해류 등의 외력에 의해 초기 설치 위치로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 고정 부재는, 경성 식생(130)이 고정된 연결 부재를 해저의 바닥면에 고정시키는 기능을 수행한다. 한편, 상기 고정 부재(110)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 끝이 뾰족한 말뚝 형상으로 구성될 수도 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 고정부재의 끝 부분은 해저에서 사용이 가능한 다양한 형태로 형성될 수 있다.

연결 부재(120)는 상기 경성 식생을 고정시키는 기능을 수행할 뿐만 아니라, 고정 부재와 연결됨으로써, 경성 식생이 해저면에서 이동되지 않고 고정될 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 즉, 연결 부재는 고정 부재에 의해 해저면에 고정되는 한편, 경성 식생을 고정하는 기능을 수행한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 식생 모형체의 예시도로서, 연성의 인공 식생 모형을 나타낸 것이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 인공 식생 모형체(200)은, 연성의 식생 모형체로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 일정 길이 및 면적을 갖추고서 그 전면에 다수의 네트(Net)가 형성되어 있는 연결 부재(매트)(220)와, 상기 연결 부재를 해저의 바닥면에 고정시키기 위한 고정 부재(210), 해양의 해조류(Seaweed, Kelp, Seagrasses)와 동일한 형상을 갖춘 연성(Flexible) 재질로 이루어져서 상기 연결 부재(매트)의 전면에 형성된 네트에 고정적으로 설치되는 연성 식생(Flexible Vegetation)(230)을 포함하여 구성된다. 여기서, 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 식생 모형체는, 제1실시예에 따른 인공 식생 모형체, 즉, 강성의 식생 모형과는 달리, 매트 위에 다 수개의 연성 식생이 고정되어 있기 때문에, 몇 개를 복렬로 배치하는 것이 아니라 설치하고자 하는 구간의 길이에 맞추어 연결 부재(매트)를 제작후 배치될 수 있다.

연성 식생(230)은 해조류 등의 연성 해양 식물을 모형화하여 구현한 인공 식생 형태로 제작된 것으로서, 수중에서 해조류와 유사한 활동성을 위해 비중이 1.0보다 작은 폴리 프로필렌(Polypropylene) 섬유 등과 같은 난분해성 연성 합성수지 계열의 재질로 형성된다. 또한, 상기 연성 식생은 자연 친화적으로 일정 기간 경과 후에 수중에서 분해되어 소멸될 수 있는 생분해성을 가진 것으로서, 지방족 폴리에스테르 등과 같은 생분해성 합성수지 또는 곡물류 등의 천연 재료를 이용하여 형성되는 것도 가능한다. 즉, 연성 식생은 연성의 해양 식물을 인공적으로 모형화한 것으로서, 연결 부재의 전면에 고정 배치될 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 연성 식생은 비중이 1.0보다 작은 재질로서, 난분해성 재질 또는 생분해성 재질 중에서 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.

고정 부재(210)는 연결 부재 하부의 각 측면에 고정적으로 배치되는 것으로서, 해저면에 설치 시, 해당 고정 부재가 각각 해변의 바닥면 또는 해저의 바닥면으로부터 지중으로 삽입되어 의도하는 설치 위치에 고정될 수 있도록 함으로써, 본 발명에 따른 인공 식생 모형체가, 파랑, 해류 등의 외력에 의해 초기 설치 위치로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 고정 부재는, 연성 식생(230)이 고정된 연결 부재(매트)를 해저의 바닥면에 고정시키는 기능을 수행한다. 한편, 상기 고정 부재(210)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 끝이 뾰족한 말뚝 형상으로 구성될 수도 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 고정부재의 끝 부분은 해저에서 사용이 가능한 다양한 형태로 형성될 수 있다.

연결 부재(220)는 매트라고도 하는 것으로서, 상기 연성 식생을 그 전면에 형성된 네트에 각각 삽입하여 배치할 수 있도록 되어 있는데, 네트가 형성된 전면에 연성 식생이 고른 밀도로 촘촘하게 고정 배치된다. 연성 식생(210)의 고정은 고온 압착이나 접착제를 이용한 접착으로 고정될 수도 있으며, 별도의 클립(Clip)이나 파스너(Fastener) 등과 같은 접속 부재를 이용하여 고정될 수도 있다. 연결 부재(매트)는 해수에서의 부식이 발생하지 않으면서 비중이 높은 재질로서, 스테인레스나 강화 플라스틱 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 연결 부재(매트)는 다수개의 연성 식생을 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 부연하여 설명하면, 연결 부재(매트)는 연성 식생(Flexible Vegitation)을 특정의 식생 밀도로 다수 개 고정 배치하기 위한 것으로서, 그 전면에는 네트(Net)가 형성되어 있어서, 네트로 연성 식생이 삽입되어 고정될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 인공 식생 모형체 배치 방법에 따라, 인공 식생 모형체가 해수면에 장착되어 있는 상태를 나타낸 예시도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 인공 식생 모형체(100)는 상기한 바와 같이, 경성 식생(130)을 이용하는 것으로서, 제1실시예에 따른 인공 식생 모형체는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 항로의 양쪽 사이드에, 지그재그 형태로 3열 배치되어 이용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2실시예에 따른 인공 식생 모형체(200)는 상기한 바와 같이, 연성 식생(230)을 이용하는 것으로서, 제2실시예에 따른 인공 식생 모형체는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 항로의 양쪽 사이드에, 일렬로 배치되어 이용되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 경성 식생 또는 연성 식생을 이용하는 인공 식생 모형체는, 해안선 또는 항로와 평행한 방향을 따라, 수중 바닥면에 일정 간격으로 복수 개가 복렬 배치되어 이용될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 인공 식생 모형체는, 항로를 따라 항로 전후에 일정 간격으로 복수 개가 복렬로 배치됨으로써, 그 효과가 극대화될 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 배치 방법은 대상지의 환경상태나 당업자에 의해 다향한 형태로 변경될 수 있다.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 인공 식생 모형체를 이용한 모의 실험을 통해 산출된 다양한 그래프이다.

본 발명에 따른 인공 식생 모형체에 의한 항로 단면의 변형 특성을 알아보기 위해 수치모형실험과 수리모형 실험을 수행하는바, 그 결과를 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 수치모형실험 결과 진행 중이던 파랑은 인공 식생(경성 식생 또는 연성 식생)이 있는 지점을 지나면서 감쇄 효과가 급격히 나타났고, 항로내 사면 붕괴가 저감되는 것으로 나타났다. 즉, 도 6은 인공 식생의 유무에 의한 파고감쇄효과를 나타내고 있다. 수로 중앙부에 위치한 식생 영향에 의해 식생이 위치하고 있는 x=250~300m 지점을 지나면서 파랑의 감쇄 효과가 급격하게 나타나고 있음을 보여주고 있다. 식생 영역 전면부에서는 항로의 양측에 위치하고 있는 식생과 항로의 경사부에 의하여 반사파의 효과가 나타나고 있음을 보여주고 있고, x=300m 이후의 수역에서는 식생역을 통과한 전달파의 특성을 보여 주고 있다.

도 7은 항로가 있는 상태에서 인공 식생에 의한 지형변동 감소 효과를 나타내고 있다. 식생의 영향에 의해 항로 부분의 매몰 정도가 적다는 것을 알 수 있다.

다음으로, 수리모형실험은 수심 10cm, 항로 부분의 깊이는 17cm, 사면 경사는 1:1.5로 설정하여 수행하였다. 항로 경사부에서 수평방향으로 10cm 떨어진 지역에 5cm 간격으로 인공 식생 모형 3기를 설치하였고, 높이는 8cm로 하였다. 시간의 경과에 따라 항로의 양측 단면에서 규칙적인 사련(ripples)이 연이어 형성되었고, 항로 저면 및 경사 부분은 점차 매몰이 나타나기 시작했다. 도 8은 실험 3시간이 지난 상태의 항로지형변화를 나타내고 있다. 즉, 도 8에 의하면, 식생을 하지 않은 경우 항로 양측의 사련이 크게 발달하고 항로 경사 부분에 침식이 일어나서 항로 매몰이 급격히 진행되지만 식생이 있는 경우는 사련이 안정되고 항로 경사 부분이 안정 상태를 유지하여, 인공 식생이 없는 경우에 비해 인공 식생이 있는 경우 항로 매몰의 저감효과가 58%이상 개선되는 것으로 나타났다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 식생 모형체의 다양한 예시도.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 식생 모형체의 예시도.

도 5는 본 발명에 따른 인공 식생 모형체 배치 방법에 따라, 인공 식생 모형체가 해수면에 장착되어 있는 상태를 나타낸 예시도.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 인공 식생 모형체를 이용한 모의 실험을 통해 산출된 다양한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200 : 인공 식생 모형체 110, 210 : 고정 부재

120, 220 : 연결 부재 130, 230 : 인공 식생

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 연안 바다의 수중 바닥면에 고정되는 고정 부재;

   해양에 서식하는 식생의 기능을 모형화하여 제작된 인공 식생; 및

   상기 인공 식생을 상기 고정 부재에 고정시키기 위한 연결 부재를 포함하고,

   상기 인공 식생은 해양의 해조류와 유사한 형상을 갖춘 난분해성 재질 또는 생분해성 재질로 형성되는 연성(Flexible) 재질로 이루어진 연성 식생으로 비중이 1.0보다 작으며,

   상기 연결 부재는, 일정 길이 및 면적을 갖추고서 그 전면에 다수의 네트(Net)가 형성되어 있으며, 상기 연성 식생은, 상기 네트를 통해 상기 연결 부재에 연결되는 것을 특징으로 하는 항로 매몰 및 침식 방지용 인공 식생 모형체.
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 인공 식생 모형체는 항로의 양쪽 사이드의 바닥면에, 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 항로 매몰 및 침식 방지용 인공 식생 모형체.

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