KR101346353B1 - 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제 - Google Patents

해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제에 관한 것으로, 외해로부터 밀려오는 파랑을 차단하여 내항을 정온으로 유지하며, 외해의 해수가 내해쪽으로 순환하도록 유도하여 내해의 오염을 방지하되 해수가 방파제를 해저면쪽으로 누르는 힘을 부여함으로써 안정적인 자립이 가능하고, 풍력을 이용하여 해수를 순환시키는 스크류형 수차에 회전력을 부여함으로써 스크류형 수차의 원활한 회전을 통해 해수의 순환성을 향상하며, 해수의 순환과 함께 방파제 상부에 분수 효과를 부가하여 방파제의 경관성을 향상하려는데 있다.
본 발명에 의한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제는, 중앙의 해수 순환부(11), 상기 해수 순환부의 좌우 양측에 연통공을 통해 해수가 연통하도록 연결되며 각각 상부가 개방되도록 형성되는 한편 바닥부에 마찰력 증대를 위한 홀이 구비된 제1,2사석 채움부(12,13)로 이루어지는 본체 블록(10)과; 상기 본체 블록의 상부에 결합되는 덮개(20)와; 상기 본체 블록의 외해쪽 좌우 양측에 각각 상부가 개방되도록 형성되어 내부에 사석이 채워지는 제1,2보강부(30,40)와; 상기 본체 블록의 내해쪽 저부에 형성되며 마찰증대를 위한 홀(51)이 구비된 바닥부(52), 삼각단면으로 이루어져 상기 본체 블록(10)과 바닥부(52)에 연결되는 다수의 부벽(53)으로 이루어진 마찰증대 날개부(50)와; 상기 해수 순환부 내부에 설치되며 조류에 의해 회전하면서 해수를 순환시키는 해수 순환수단을 포함하고, 상기 해수 순환수단은 상기 해수 순환부 내부에 상하 종방향으로 배열되면서 상기 해수 순환부에 유입되는 해수가 와류를 형성하면서 순환되도록 하는 스크류형 수차(100)를 포함하며, 상기 본체 블록은 상기 해수 순환부에 외해쪽과 연통하도록 형성되는 해수 유입부(14), 상기 해수 순환부와 상기 제1,2사석 채움부에 내해쪽과 연통하도록 형성되어 상기 해수 유입부를 통해 유입된 해수가 내해에 유입되도록 하는 제1 내지 제3해수 배출부(15,16,17), 상기 해수 유입부와 제1 내지 제3해수 배출부에 각각 설치되는 스크린으로 이루어지되, 상기 제1 내지 제3해수 배출부는 상기 해수 유입부보다 상대적으로 낮은 해저면쪽에 배치되어 해수가 상기 해수 유입부를 통해 유입된 후 해저면을 향해 하강하다가 상기 제1 내지 제3해수 배출부를 통해 배출되도록 구성된다.

Description

해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제{Breakwater structure for sea water circulation and overtopping prevention}
본 발명은 방파제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외해로부터 밀려오는 파랑을 차단하여 내항을 정온으로 유지하며, 외해의 해수가 내해쪽으로 순환하도록 유도하여 내해의 오염을 방지하되 해수가 방파제를 해저면쪽으로 누르는 힘을 부여함으로써 안정적인 자립이 가능한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제에 관한 것이다.
일반적으로 방파제는 외해의 파랑을 소파하고 내해로의 월파를 방지하고, 정박해 있는 선박의 안전을 도모하고 항내의 수역 및 항만 시설물을 파랑으로부터 보호하기 위한 해양구조물로서, 수심과 기초지반 또는 파도의 성질이나 크기에 따라 여러 가지 방식의 방파제 구조가 있으나 대표적인 형태로는 직립 방파제, 사석 방파제, 혼성 방파제가 있다.
종래의 많은 방파제는 방파제를 기준으로 항외의 청정해수가 항내로 진입하는 것을 차단하게 되어 시간 경과에 따라 항내의 수질이 악화되는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여 대한민국 특허공개 제1999-0060571호(1999.07.26.) 『파력을 이용한 월파제어형 항내 수질개선 장치』이후로, 특허공개 제1999-0085304호(1999.12.06) 『경사제의 해수유입용 수로 구조』를 비롯한 실용신안등록 제0306394호 『월파차단 및 해수교환을 위한 방파제 제체구조』까지 많은 공지의 통수식 방파제가 있어왔다.
그러나 이러한 종래의 통수식 방파제들은 항내로의 월파방지와 소파유도라는 기능을 달성하면서도 해수교환이라는 해결목표 과제를 동시에 이루고자 시도한 것이기는 하나, 그 구조가 복잡하고 실제 방파제 축조에 있어 현실성이 부족하고 건설비용이 높다는 문제점이 있었다.
따라서 상기 이러한 문제점들을 해소하고자 근래에 등록된 특허등록 제10-1089595호가 제안된바 있다.
상기 등록특허는 조차를 고려한 해수교환 방파제로서, 방파제블록의 전면부인 항외 해수면 방향으로 해수면의 조차를 고려하여 높낮이가 서로 다른 해수를 유입하기 위한 다수개의 슬릿을 형성하고, 상기 슬롯과 연통된 유수실을 거친 후 도수로를 통하여 해수를 통수하는 구조이나 방파제블록 내부가 다수개의 막으로 분할된 유수실과 격실을 형성하고 있기 때문에 강풍 및 태풍으로 인하여 발생하는 파도와의 충격시 그 내부 구조가 취약하여 붕괴되거나 파손될 우려가 있다.
또한 설사 조차를 고려하여 높낮이가 서로 다른 다수개의 슬릿을 형성하고 있으나 근래에 나타나는 이상 기후로 인하여 상기 슬릿 이하로 해수면 높이가 발생할 경우 해수교환을 이룰 수 없는 문제점을 안고 있다.
아울러, 항외의 해수 오염이 발생할 경우 그대로 항내로 유입되는 오염 해수를 차단할 수 없는 문제점을 갖게 된다.
등록실용신안 제20-0317703호 등록특허 제10-0621481호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외해로부터 밀려오는 파랑을 차단하여 내항을 정온으로 유지하며, 외해의 해수가 내해쪽으로 순환하도록 유도하여 내해의 오염을 방지하되 해수가 방파제를 해저면쪽으로 누르는 힘을 부여함으로써 안정적인 자립이 가능한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제를 제공하려는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 풍력을 이용하여 해수를 순환시키는 스크류형 수차에 회전력을 부여함으로써 스크류형 수차의 원활한 회전을 통해 해수의 순환성을 향상하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 해수의 순환과 함께 방파제 상부에 분수 효과를 부가하여 방파제의 경관성을 향상하려는데 있다.
본 발명에 의한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제는, 중앙의 해수 순환부, 상기 해수 순환부의 좌우 양측에 연통공을 통해 해수가 연통하도록 연결되며 각각 상부가 개방되도록 형성되는 한편 바닥부에 마찰력 증대를 위한 홀이 구비된 제1,2사석 채움부로 이루어지는 본체 블록과; 상기 본체 블록의 상부에 결합되는 덮개와; 상기 본체 블록의 외해쪽 좌우 양측에 각각 상부가 개방되도록 형성되어 내부에 사석이 채워지는 제1,2보강부와; 상기 본체 블록의 내해쪽 저부에 형성되며 마찰력 증대를 위한 다수의 홀이 구비된 마찰증대 날개부와; 상기 해수 순환부 내부에 설치되며 조류에 의해 회전하면서 해수를 순환시키는 해수 순환수단을 포함하고, 상기 해수 순환수단은 상기 해수 순환부 내부에 상하 종방향으로 배열되면서 상기 해수 순환부에 유입되는 해수가 와류를 형성하면서 순환되도록 하는 스크류형 수차(100)를 포함하며, 상기 본체 블록은 상기 해수 순환부에 외해쪽과 연통하도록 형성되는 해수 유입부, 상기 해수 순환부와 상기 제1,2사석 채움부에 내해쪽과 연통하도록 형성되어 상기 해수 유입부를 통해 유입된 해수가 내해에 유입되도록 하는 제1 내지 제3해수 배출부, 상기 해수 유입부와 제1 내지 제3해수 배출부에 각각 설치되는 스크린으로 이루어지되, 상기 제1 내지 제3해수 배출부는 상기 해수 유입부보다 상대적으로 낮은 해저면쪽에 배치되어 해수가 상기 해수 유입부를 통해 유입된 후 해저면을 향해 하강하다가 상기 제1 내지 제3해수 배출부를 통해 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제에 의하면, 본체 블록의 자중과 본체 블록 및 제1,2보강부 내부에 채워지는 사석의 중량 그리고 마찰력 증대를 위한 홀을 통해 안정적인 자립이 가능하며, 해수의 조류 에너지를 이용하여 외해의 해수가 내해에 유입 순환되도록 함과 아울러 해수가 스크류형 수차를 통해 와류를 형성하면서 흐름 속도가 가속되어 해수 순환의 효율을 높이고 결과적으로 내해의 오염을 방지하는 한편 생태계를 보존할 수 있다.
그리고, 풍력을 통해 스크류형 수차를 회전시켜 해수를 보다 빠르게 순환시킴으로써 내해의 오염 방지와 생태계 보존 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 해수를 방파제 상부의 공중으로 분사하여 분수를 형성함으로써 방파제의 경관성을 높일 수 있고 방파제 상면의 열화도 막을 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제에 적용된 본체 블록의 배면 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제의 측면도.
도 4는 본 발명에 의한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제에 의한 해수의 순환 경로를 보이기 위한 본체 블록의 평면도.
도 5는 본 발명에 의한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제에 분수수단이 적용된 예를 보인 측면도.
도 1 내지 도 4에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제는, 중력식 직립을 위한 사석이 채움되는 한편 해수가 순환되도록 하는 본체 블록(10), 본체 블록(10)의 상측 개구부에 결합되는 덮개(20), 해수가 본체 블록(10)을 통해 흐르도록 하는 해수 순환수단인 스크류형 수차(100)로 구성된다.
본체 블록(10)은 상부가 개방된 콘크리트체이며 중앙의 해수 순환부(11), 해수 순환부(11)의 좌우 양측에 배치되며 내부에 사석이 충진되는 제1,2사석 채움부(12,13)로 구성된다.
해수 순환부(11)는 해수의 순환을 위하여 내부에 스크류형 수차(100)가 설치되는 공간을 제공하여 해수 순환을 위한 구성에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명한다.
제1,2사석 채움부(12,13)는 콘크리트체의 본체 블록(10)의 중량과 사석의 중량이 더해져 안정적인 설치가 가능하도록 내부에 사석이 채움되며, 아울러, 해저면과의 마찰력 증대를 위하여 바닥부에 하나 이상의 홀이 구비된다.
한편, 제1,2사석 채움부(12,13)는 소량이지만 해수 순환부(11)에 유입된 해수가 흐르도록 해수 순환부(11)[또는 후술하는 제1해수 배출부(15)]와 연통공(12a,13a)(도 4에 도시됨)을 통해 연결된다.
본체 블록(10)의 해수 순환을 위한 구성은 다음과 같다.
본체 블록(10)의 전면(외해쪽 면)에서 해수 순환부(11)와 대응하는 부분에는 외해쪽과 연통하도록 해수 유입부(14)가 형성되며, 해수 순환부(11)의 내해쪽에는 해수를 내해쪽으로 배출하기 위한 제1해수 배출부(15)가 형성되고, 제1,2사석 채움부(12,13)에는 해수 순환부(11) 또는 제1해수 배출부(15)와 연통하는 연결공(12a,13a)을 통해 해수를 공급받아 내해쪽으로 배출하는 제2,3해수 배출부(16,17)가 형성된다.
본 발명은 해수의 흐름에 의해 방파제를 보다 안정적으로 유지할 수 있도록 해수가 본체 블록(10)을 해저면쪽으로 누르는 방향으로 배출되도록 경로를 형성하며, 즉, 의 흐름을 제1 내지 제3해수 배출부(15,16,17)는 해수 유입부(14)보다 상대적으로 낮은 해저면쪽에 배치되고, 따라서 해수가 상대적으로 상부에 배치된 해수 유입부(14)를 통해 유입된 후 해저면을 향해 하강하다가 제1 내지 제3해수 배출부(15,16,17)를 통해 배출되며 이 과정에서 해수가 본체 블록(10)을 해저면으로 누르게 되어 본체 블록(10)에 부력이 가해지지 않는다.
이에 더하여 해수 유입부(14)와 제1 내지 제3해수 배출부(15,16,17)는 해수의 원활한 흐름을 위하여 각각 내해쪽으로 하향 경사지는 것이 바람직하다.
해수 유입부(14)의 위치는 해류의 유속이 빠른 곳 예를 들어 해수면으로부터 일정 수심에 배치된다.
해수 유입부(14)와 제1 내지 제3해수 배출부(15,16,17)에는 각각 이물질을 여과하는 스크린(14a,15a,16a,17a)이 설치된다.
덮개(20)는 콘크리트체이며 본체 블록(10)의 상부를 덮으면서 앵커 등을 통해 고정된다.
본 발명은 본체 블록(10)의 외해쪽 좌우 양측에 각각 상부가 개방되도록 형성되어 내부에 사석이 채워지는 제1,2보강부(30,40)가 포함된다.
제1,2보강부(30,40)는 본체 블록(10)과 일체로 구성되는 콘크리트체이며 상부를 통해 사석이 채움되어 방파제의 중량을 증가함으로써 방파제의 안정성을 높이게 되고 상측 개구부에는 덮개(31,41)가 결합된다.
제1,2보강부(30,40)의 외해쪽면과 본체 블록(10)측 면에는 해수의 유입을 위한 하나 이상의 유입홀(32,42)과 유입된 해수를 제1,2사석 채움부(12,13)에 흐르도록 즉 제1,2사석 채움부(12,13)를 경유하여 내해에 흐르도록 배출홀이 구비될 수도 있다.
제1,2보강부(30,40)는 바닥부에 마찰력 증대를 위한 홀이 구비될 수도 있다.
제1,2보강부(30,40)의 반대쪽 즉 본체 블록(10)의 내해쪽의 저부에는 본체 블록(10)의 균형감을 맞추고 안정감을 높이기 위하여 마찰증대 날개부(50)가 구성된다. 마찰증대 날개부(50)는 마찰증대를 위한 홀(51)이 구비된 바닥부(52), 삼각단면으로 이루어져 본체 블록(10)과 바닥부(52)에 연결되는 다수의 부벽(53)으로 구성된다.
도면에서는 하나의 본체 블록(10) 위에 하나의 덮개(20)가 결합되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 아니하고 2개 이상의 본체 블록(10)에 하나의 덮개(20)가 설치될 수도 있다.
스크류형 수차(100)는 해수 순환부(11) 내부에 상하 종방향으로 배열되면서 해수 순환부(11)에 유입되는 해수의 흐름을 스크류형으로 유도하여 외해에서 유입된 해수가 해수 유입부(14)보다 하부에 있는 제1 내지 제3해수 배출부(15,16,17)를 통해 배출되도록 한다. 스크류형 수차(100)는 해수의 흐름이 없는 경우 회전하지 않고 해수의 흐름이 약한 경우 초기 가동이 어렵기 때문에 별도의 구동원에 의해 회전하도록 구성될 수도 있으며, 예를 들어 덮개(20) 상부에 밀폐형의 기계실을 마련하고 상기 기계실에 모터를 탑재한 후 상기 모터와 스크류형 수차축(110)을 동력전달부재로 연결하는 구성이 가능하다. 스크류형 수차(100)는 회전 및 고정 모두 가능하며 왜냐하면 스크류 형태를 통해 고정 상태에서 해수의 와류를 유도함으로써 신속한 순환을 유도할 수 있기 때문이다.
또는 스크류형 수차(100)의 스크류형 수차축(110)에는 풍차(200)의 풍차축(210)이 연결될 수도 있다.
풍차(200)는 풍차축(210)이 스크류형 수차축(110)에 커플러 등을 매개로 하여 분리 가능하게 연결되며 풍력에 의해 회전하면서 이 회전력을 스크류형 수차축(110)에 전달함으로써 스크류형 수차축(110)의 원활한 회전을 돕게 된다. 물론, 풍차(200)는 필요시에만 선택되어 사용되는 것이다.
본 발명은 해수를 순환하는 목적을 달성하면서도 방파제에 조경성을 부가하기 위하여 도 5에서처럼 분수수단(60)이 적용된다. 분수수단(60)은 외해쪽을 향해 개방되도록 본체 블록(10) 내부에 형성되는 분수 유입로(61), 분수 유입로(61)에 연결되며 본체 블록(10)과 덮개(20)에 걸쳐 연통하도록 형성되어 해수를 공중으로 분사하는 하나 이상의 분수관(62)을 포함하여 구성된다.
분수 유입로(61)와 분수관(62)은 외해의 해수 순환도 가능하지만 해수의 순환보다는 분수의 기능이 주기능이므로 전술한 해수 순환을 위한 구성들보다는 작은 직경으로 구성된다.
10 : 본체 블록,
11 : 해수 순환부, 12,13 : 제1,2사석 채움부
14 : 해수 유입부, 15,16,17 : 제1 내지 제3해수 배출부
20 : 덮개, 30, 40 : 제1,2보강부
50 : 마찰증대 날개부, 60 : 분수수단

Claims (3)

  1. 중앙의 해수 순환부(11), 상기 해수 순환부의 좌우 양측에 연통공을 통해 해수가 연통하도록 연결되며 각각 상부가 개방되도록 형성되는 한편 바닥부에 마찰력 증대를 위한 홀이 구비된 제1,2사석 채움부(12,13)로 이루어지는 본체 블록(10)과;
    상기 본체 블록의 상부에 결합되는 덮개(20)와;
    상기 본체 블록의 외해쪽 좌우 양측에 각각 상부가 개방되도록 형성되어 내부에 사석이 채워지는 제1,2보강부(30,40)와;
    상기 본체 블록의 내해쪽 저부에 형성되며 마찰증대를 위한 홀(51)이 구비된 바닥부(52), 삼각단면으로 이루어져 상기 본체 블록(10)과 바닥부(52)에 연결되는 다수의 부벽(53)으로 이루어진 마찰증대 날개부(50)와;
    상기 해수 순환부 내부에 설치되며 조류에 의해 회전하면서 해수를 순환시키는 해수 순환수단을 포함하고,
    상기 해수 순환수단은 상기 해수 순환부 내부에 상하 종방향으로 배열되면서 상기 해수 순환부에 유입되는 해수가 와류를 형성하면서 순환되도록 하는 스크류형 수차(100)를 포함하며,
    상기 본체 블록은 상기 해수 순환부에 외해쪽과 연통하도록 형성되는 해수 유입부(14), 상기 해수 순환부와 상기 제1,2사석 채움부에 내해쪽과 연통하도록 형성되어 상기 해수 유입부를 통해 유입된 해수가 내해에 유입되도록 하는 제1 내지 제3해수 배출부(15,16,17), 상기 해수 유입부와 제1 내지 제3해수 배출부에 각각 설치되는 스크린으로 이루어지되, 상기 제1 내지 제3해수 배출부는 상기 해수 유입부보다 상대적으로 낮은 해저면쪽에 배치되어 해수가 상기 해수 유입부를 통해 유입된 후 해저면을 향해 하강하다가 상기 제1 내지 제3해수 배출부를 통해 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 해수 순환수단은, 상기 스크류형 수차의 스크류형 수차축에 분리 가능하게 연결되면서 상기 덮개 상부의 공중에 배치되어 풍력에 의해 회전하는 풍차(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 외해쪽을 향해 개방되도록 상기 본체 블록(10) 내부에 형성되는 분수 유입로(61), 상기 분수 유입로(61)에 연결되며 본체 블록(10)과 덮개(20)에 걸쳐 연통하도록 형성되어 해수를 공중으로 분사하는 하나 이상의 분수관(62)으로 이루어진 분수수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 순환 및 월파방지 기능을 갖는 직립식 방파제.
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KR101762166B1 (ko) 2016-08-12 2017-07-27 김석문 해양구조물의 해수순환 시스템

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