KR101373031B1 - 지중 매설 케이슨을 이용한 연안접근 파도의 에너지 소산방법 - Google Patents

지중 매설 케이슨을 이용한 연안접근 파도의 에너지 소산방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물을 담아 둘 수 있는 케이슨을 백사장이나 갯벌과 같은 연안의 지면에 매설해두어서, 지진해일 등과 같이 큰 에너지를 가지는 파도가 연안으로 접근할 때, 파도를 이루는 물의 일부가 상기 케이슨에 채워지도록 하여 파도의 에너지를 소산시킴으로써, 파도의 연안 내습으로 인한 피해를 최소화할 수 있게 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 물을 담아 둘 수 있도록 속이 비어 있는 통형상의 케이슨(10)을 연안의 지면에 매설하되, 상기 케이슨(10)의 상면에는 덮개(20)를 덮어두며; 상기 덮개(20)에는 상기 덮개(20)를 폭파시켜 제거할 수 있는 폭파장치(30)를 설치한 후, 벽체 형상의 파도가 연안으로 내습할 때, 상기 폭파장치(30)를 폭발시켜 상기 덮개(20)를 제거하여, 밀려오는 파도의 하면에서 파도를 이루는 물의 일부가 상기 케이슨(10)에 담겨지도록 함으로써 밀려오는 파도의 벽체 형상을 연안도달 전에 붕괴시켜 파도의 에너지를 소산시키는 것을 특징으로 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법이 제공된다.

Description

지중 매설 케이슨을 이용한 연안접근 파도의 에너지 소산방법{Method for Protecting Tsunami}
본 발명은 지중 매설 케이슨을 이용한 연안접근 파도의 에너지 소산방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 물을 담아 둘 수 있는 케이슨을 백사장이나 갯벌과 같은 연안의 지면에 매설해두어서, 지진해일 등과 같이 큰 에너지를 가지는 파도가 연안으로 접근할 때, 파도를 이루는 물의 일부가 상기 케이슨에 채워지도록 하여 파도가 가지는 에너지의 일부를 소산시킴으로써, 국부적인 지역에서 파도의 연안 내습으로 인한 피해를 최소화할 수 있게 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법에 관한 것이다.
최근 바다에서의 지진으로 인하여 발생된 해일("지진해일")이 연안으로 내습하여 큰 피해를 주는 경우가 종종 보고되고 있다. 지진해일뿐만 아니라 태풍으로 인한 큰 파도가 연안으로 밀려오면서 피해를 발생시키는 경우가 많다.
이러한 지진해일 등의 연안접근 파도는 큰 에너지를 가지고 있는데, 연안접근 파도로 인한 연안에서의 피해를 방지하기 위하여, 종래에는 옹벽과 같은 콘크리트 구조물을 제작하여 평수위일 때는 연안의 지면 즉, 백사장이나 갯벌의 표면에 뉘어놓았다가, 연안접근 파도가 내습하게 되면, 콘크리트 구조물을 세워서 파도의 내습을 막겠다는 아이디어가 제시되었다. 그러나 이러한 콘크리트 구조물의 직립에 의한 파도 내습 방지 아이디어의 경우, 파도의 큰 에너지를 지탱하려면 큰 규모의 콘크리트 구조물을 설치하여야 하므로, 공사비 등이 많이 소요될 뿐만 아니라, 파도에 의한 충격으로 콘크리트 구조물이 손상될 가능성이 매우 커서, 현실적으로 구현하기 어렵기 때문에, 단순히 "아이디어"수준에 그치고 있다는 한계가 있다.
또다른 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-733283호를 통해 공개된 것처럼, 평상시에는 벽체를 지중에 매립시켜 놓고 있다가 필요시에 부력에 의해 벽체를 상승시켜 방호벽을 형성시키는 방안이 제시되어 있다. 그러나 이러한 종래기술 역시 벽체를 제작하여 지중에 매립해놓기 위해서 많은 시간과 비용이 소요된다는 단점이 있으며, 특히, 벽체가 부력에 의해 원활하게 상승하려면 지중의 수납구조물 및 벽체를 정밀하게 시공해야 하므로 그에 따라 시간과 비용이 더욱 많이 소요되는 문제가 있다. 더 나아가, 이러한 종래기술에서는 벽체가 상승하기 위해서는 사전 준비 시간이 필요하고, 적당한 수위가 존재하여야 하는데, 지진해일 등의 경우에는 파도가 내습하기 전의 상태에서는 오히려 수위가 낮아지는 현상이 발생하기 때문에, 벽체의 상승에 필요한 수위가 형성되지 못하게 되며, 따라서 지진해일처럼 큰 파도가 갑작스럽게 내습하는 경우에는 벽체가 아직 상승하지 못한 상태가 되어 파도의 연안 내습을 효과적으로 방지할 수 없게 된다. 그 뿐만 아니라, 이러한 벽체는 캔틸레버 형태의 구조물로서 파도의 에너지를 직접적으로 받게 되므로, 그 높이에 한계가 있으며, 높이를 증가시키려면 두께 등도 함께 커져야 하기 때문에 현실적으로는 설치 자체가 불가능하게 되어 실제로는 적용할 수 없게 된다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0733283호(2007. 06. 28. 공고) 참조.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 지진해일 등과 같이 큰 에너지를 가지면서 연안으로 접근하는 연안접근 파도가 가지는 에너지의 일부를 소산시킴으로써, 국부적인 지역에서 파도의 연안 내습으로 인한 피해를 최소화할 수 있도록 하되, 이를 위한 구조물을 경제적으로 설치할 수 있으며, 파도가 빠른 속도로 연안으로 내습하는 것에 대응하여 신속하게 에너지 소산 작용을 수행할 수 있는 연안접근 파도의 에너지 소산방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 물을 담아 둘 수 있도록 속이 비어 있는 통형상의 케이슨을 연안의 지면에 매설하되, 상기 케이슨의 상면에는 덮개를 덮어두며; 상기 덮개에는 상기 덮개를 폭파시켜 제거할 수 있는 폭파장치를 설치한 후, 벽체 형상의 파도가 연안으로 내습할 때, 상기 폭파장치를 폭발시켜 상기 덮개를 제거하여, 밀려오는 파도의 하면에서 파도를 이루는 물의 일부가 상기 케이슨에 담겨지도록 함으로써 밀려오는 파도의 벽체 형상을 연안도달 전에 붕괴시켜 파도의 에너지를 소산시키는 것을 특징으로 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법이 제공된다.
이러한 본 발명에서, 상기 케이슨은 복수개가 연안으로부터 먼 바다 방향으로 순차적으로 간격을 두고 배치될 수 있다.
또한 위와 같은 본 발명에서는, 해수면의 수위 변화를 측정할 수 있는 수위계를 설치하여, 상기 수위계에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면 폭파장치가 폭발되도록 할 수도 있는데, 이 경우, 상기 수위계로부터의 신호는 육상에 위치하는 제어장치로 전달되고, 상기 수위계에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면, 상기 제어장치로부터 상기 폭파장치로 폭파신호가 전송되어 상기 폭파장치가 폭발하도록 구성할 수도 있고, 이와 달리 상기 수위계로부터의 신호는 육상에 위치하는 제어장치로 전달되고, 상기 수위계에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면, 상기 수위계로부터 상기 폭파장치로 폭파신호가 전송되어 상기 폭파장치가 폭발하도록 구성될 수도 있으며, 폭파신호가 전송됨과 동시에 경보수단을 통해서 파도의 내습을 알리는 구성을 가질 수도 있다.
더 나아가, 덮개를 파괴하여 밀려오는 파도의 벽체 형상의 붕괴시킨 후에는, 파괴된 덮개를 제거하고, 폭파장치가 구비된 새로운 덮개를 상기 케이슨에 덮어씌워서 추가적인 파도 내습에 대비할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 연안의 지면에 오목한 부분을 형성하여, 연안으로 내습하는 파도의 에너지를 소산시킴으로써, 파도의 높이, 파도의 진행 속도 등을 크게 줄이게 되고, 그에 따라 파도의 연안 내습으로 인한 피해를 최소화할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
특히, 부력에 의해 벽체를 상승시키는 것과 같은 종래기술과 달리, 본 발명에 의하면, 지진해일의 발생 등과 같이 비상사태가 생기게 되면 벽체 등의 구조물을 가동시키기 위한 시간을 소모하지 않고, 즉각적으로 덮개를 파괴하여 대응할 수 있으므로, 신속하게 지진해일 등에 대처할 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는, 벽체의 부력 상승을 위한 대규모의 구조물을 설치하지 않고, 단지 케이슨을 매립하는 것만으로도 충분하므로, 본 발명을 적용함에 있어서, 주변 경관이나 바다의 생태환경에 악영향을 주지 않게 되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 방법을 수행하기 위하여 연안의 지면에 케이슨과 덮개를 설치한 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 상태에 후속하여, 지진해일 발생의 전조현상으로서 연안의 수위가 낮아진 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 상태에 후속하여 덮개가 폭발로 제거되는 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4는 벽체 형태로 형성된 파도가 본 발명에 따른 방법에 의해 붕괴되는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5는 석션파일을 설치하는 방식을 이용하여 케이슨을 설치하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명에서 케이슨을 설치하기 위하여 가물막이 부재를 설치하고 가물막이 부재 내부를 배수한 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 상태에 후속하여 설치부를 굴착 형성한 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 상태에 후속하여 설치부에 케이슨을 삽입하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 9은 도 6에 도시된 상태에서 석션파일을 설치하는 방식을 이용하여 케이슨을 설치하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명에 따른 파도 소산방법에 대한 시뮬레이션을 수행한 결과를 보여주는 그래프도이다.
도 12는 도 10 및 도 11의 결과를 도출하기 위하여 시뮬레이션에 이용된 검증 모델의 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 연안접근 파도의 에너지 소산방법(이하, "파도 소산방법"이라고 약칭함)에서는, 물을 담아 둘 수 있도록 속이 비어 있는 통형상의 케이슨을 백사장이나 갯벌과 같은 연안의 지면에 매설하고, 상기 케이슨의 상면에는 덮개를 덮어두며, 상기 덮개를 폭파시켜 제거할 수 있는 폭파장치를 설치한 후, 지진해일이나 태풍해일 등과 같이 큰 파도가 내습할 경우, 상기 폭파장치를 폭발시켜 덮개를 제거하고, 그에 따라 밀려오는 파도의 하면에서 파도를 이루는 물의 일부가 상기 케이슨에 담겨지도록 하여 파도가 이루고 있는 벽체의 일부를 연안도달 전에 넘어뜨려서 파도가 가지는 에너지의 일부를 소산시킴으로써, 파도의 연안 내습으로 인한 피해를 최소화시키게 된다.
도 1에는 본 발명의 파도 소산방법을 수행하기 위하여 연안의 지면에 케이슨(10)과 덮개(20)를 설치한 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 민가 또는 주요시설(발전소 등)이 위치하는 국부적인 지역의 갯벌이나 백사장, 또는 기타 경사진 연안의 지면에, 속이 비어있는 통형상의 케이슨(10)이 연직한 상태로 매립하고, 상기 케이슨(10)의 개방된 상부에는 덮개(20)를 덮어둔다. 이와 같이 덮개(20)에 의해 케이슨(10)의 상부가 덮여 있으므로, 상기 케이슨(10)의 내부 공간은 밀봉된 상태가 되어, 평상시에는 빈 공간을 유지하게 된다. 이러한 케이슨(10)은 복수개가 연안으로부터 먼 바다 방향으로 순차적으로 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다.
상기 덮개(20)에는 폭약 등으로 이루어진 폭파장치(30)가 설치되어 있다. 상기 폭파장치(30)는 덮개(20)의 제작 당시에 덮개(20) 내부에 매립되도록 또는 덮개(20)의 하면 또는 상면에 일체로 부착되도록 미리 설치될 수도 있지만, 경우에 따라서는 덮개(20)를 설치한 후, 덮개(20)의 상면에 별도로 부착 설치될 수도 있다.
상기 폭파장치(30)는 육상에 위치하는 제어장치(40)와 유,무선 방식으로 연결될 수 있는데, 이 경우 관리자의 조작에 의해 제어장치(40)에서 폭파신호가 전송되면, 그에 따라 폭파장치(30)가 폭발한다. 이와 달리, 상기 폭파장치(30)는 후술하는 것처럼, 수위계(50)로부터 직접 폭파신호를 전송받아서 폭발할 수도 있다. 상기 덮개(20)는 이러한 폭발에 의해 산개되어 제거된다.
한편, 해저에서 발생한 지진 때문에 유발되는 지진해일의 경우, 지진이 발생하였을 때, 연안으로부터 물이 빠져나가는 썰물 현상이 발생한다. 이렇게 썰물의 형태로 먼 바다 쪽으로 밀려간 해수가 모아져서 벽체를 이룬 파도의 형태로 연안으로 내습하게 된다. 즉, 지진해일의 경우, 지진해일 발생의 전조현상으로서 연안의 수위가 낮아지는 현상이 나타나는 것이다. 따라서 본 발명의 파도 소산방법을 이용하여 지진해일로 인한 피해를 방지하는 경우, 해수면의 수위 변화를 측정할 수 있는 수위계(50)를 설치하여 지진해일의 내습을 인지함으로서, 덮개(20)의 폭발제거 시기를 결정할 수 있다. 즉, 수위계(50)에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면 지진해일의 내습으로 판정함으로써, 폭파장치(30)로 폭파신호가 전송되도록 하는 것이다. 이 때, 수위계(50)로부터의 신호가 상기 제어장치(40)로 전송되고, 관리자의 조작 또는 제어장치(40)에서의 자동적인 작동에 의해 제어장치(40)로부터 폭파장치(30)로 폭파신호가 전송될 수도 있고, 이와 달리 수위계(50)에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면 수위계(50)로부터 자동적으로 폭파신호가 폭파장치(30)로 전송되도록 구성될 수도 있다.
한편, 위와 같은 본 발명의 파도 소산방법에서는, 케이슨(10)을 반복하여 사용할 수 있다. 즉, 파도의 내습 후 연안이 평온해지면, 파괴된 덮개를 대신하여 폭파장치(30)가 구비된 새로운 덮개(10)를 케이슨(10)의 상면에 덮어씌워 설치하여, 새로운 지진 해일이 내습하는 것에 대비할 수 있는 것이다.
다음에서는 도 2 내지 도 4를 각각 참조하여 본 발명에 따른 본 발명의 파도 소산방법에 의해, 지진해일로 인하여 벽체 형태로 형성된 파도가 가지는 에너지의 일부를 소산시켜 규모를 줄이는 과정에 대해 설명한다.
도 2에는 도 1에 도시된 상태에 후속하여, 해저의 지진으로 인하여 지진해일 발생의 전조현상으로서 연안의 수위가 낮아진 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에 도시된 상태에 후속하여 덮개(20)가 폭발로 제거되는 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3에서 점선으로 도시된 수평선은 평상시의 수위를 의미하는데, 앞서 설명한 것처럼, 해저에 지진이 발생하여 지진해일이 일어나게 되면, 그 전조현상으로서 연안의 수위가 낮아지게 된다. 본 발명의 파도 소산방법에서, 복수개의 케이슨(10)은 육지와 가까운 연안의 지면에 설치되므로, 수위가 낮아지면 도 2에 도시된 것처럼, 지면에 설치된 케이슨(10)이 노출될 수 있다. 이러한 수위 저하는 수위계(50)에 의해 인지된다. 수위계(50)로부터의 신호가 육상의 관리자에게 유선 또는 무선 방식으로 통지되고, 관리자는 이와 같이 연안에서의 급격한 수위 감소 인지 신호에 따라 지진해일 내습을 판정한 후, 제어장치(40)를 조작하여 폭파장치(30)로 폭파신호를 유선 또는 무선 방식으로 보내게 된다. 물론 이와 같은 관리자에게로의 신호 전송 및 관리자에 의한 조작에 의하지 않고, 앞서 설명한 것처럼 수위계(50)에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면 지진해일의 내습으로 판정하여 자동적으로 제어장치(40)로부터 폭파장치(30)로 폭파신호가 전송되도록 할 수도 있으며, 더 나아가 수위계(50)로부터 직접 폭파신호가 유선 또는 무선 방식으로 폭파장치(30)로 전송되도록 구성할 수도 있다. 폭파신호가 전송됨과 동시에 알람이나 경고등 등과 같은 음성방식 또는 시각적인 경보수단을 통해서 지진해일 등으로 인한 파도의 내습을 주민들에게 알리는 것이 바람직하다.
이와 같은 과정을 통해 폭파신호가 수신됨에 따라 폭파장치(30)는 폭발하게 되고, 그에 따라 도 3에 도시된 것처럼 덮개(20)가 제거되어 케이슨(10)의 상부가 개방된 상태로 된다.
도 4의 (a)부터 (d)에는 벽체 형태로 형성된 파도가 붕괴되는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있는데, 도 4의 (a)에 도시된 것처럼, 상부가 개방된 케이슨(10)이 설치된 연안으로 벽체형 파도가 밀려오게 되고, 후속하여 도 4의 (b)에 도시된 것처럼, 파도가 케이슨(10)을 지날 때, 파도의 하부에서부터 물이 케이슨(10)의 빈 공간으로 유입된다. 이 때, 벽체형 파도의 상부쪽 파속(波速)을 V1이라고 하고 파도의 하부쪽 파속을 V2라고 할 때, 도 4의 (a) 상태에서는 V1과 V2는 거의 동일하지만, 도 4의 (b)와 같이 파도의 하부로부터 물이 케이슨(10)으로 유입되기 시작할 때에는 V2가 V1보다 더 작아지게 된다. 즉, 파도 하부에서의 파속이 감소하게 되는 것이다.
후속하여 도 4의 (c)에 도시된 것처럼, 케이슨(10)에 물이 점점 차올라가면서 파도의 하부쪽 파속 V2는 더욱 감소하게 되고, 그에 따라 도 4의 (d)에 도시된 것처럼, 파도는 벽체의 형상을 유지하지 못하고 일반적인 파도처럼 붕괴된 형태로 연안으로 밀려오게 된다. 즉, 파도는 그 에너지의 일부가 크게 소산되어, 애초에 지진이 발생되었을 때보다 더 작은 에너지를 가지며 그 높이도 붕괴되어 규모도 줄어든 파도의 상태로 연안으로 밀려오게 되는 것이다.
이와 같이 본 발명의 파도 소산방법에 의하면, 연안의 지면에 오목한 부분을 형성하여, 연안으로 내습하는 파도의 에너지를 소산시킴으로써, 파도의 높이, 파도의 진행 속도 등을 크게 줄이게 되고, 그에 따라 파도의 연안 내습으로 인한 피해를 최소화할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 파도 소산방법에서, 상기 케이슨(10)은 민가 또는 주요시설(발전소 등)이 위치하는 국부적인 지역의 해안에 설치될 수 있다.
삭제
특히, 본 발명의 파도 소산방법에서, 상기 케이슨(10)은 도 1에 도시된 것처럼, 국부적인 지역에서 연안으로부터 먼 바다쪽으로 복수개가 순차적으로 배치될 수 있다. 즉, 덮개(20)가 폭파 제거된 케이슨(10)에 의해 형성된 오목한 부분이 파도의 내습 경로를 따라 순차적으로 간격을 두고 존재하게 되는 것이다. 따라서 연안으로 내습하는 파도의 에너지를 더욱 효과적으로 소산시킬 수 있게 된다.
다음에서는 도 5내지 도 9를 참조하여 케이슨(10)을 연안의 지면 내에 설치하는 방법의 실시예에 대해 설명한다. 도 5에는 석션파일(suction pile)을 설치하는 방식을 이용하여 케이슨을 설치하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 5의 (a)에 도시된 실시예처럼, 상,하가 개방되어 있는 통형상의 부재의 상부에 석션부재(71)를 결합하여 상부를 폐쇄한 상태에서 하부를 지면에 설치한 후, 석션부재(71)를 통해서 통형상 부재의 내부의 물을 외부로 빼내서 석션부재(71)의 내면과 통형상 부재의 내부 사이를 낮은 압력 상태로 만들어서, 통형상 부재가 지중으로 박히게 한 후, 도 5의 (b)에 도시된 것처럼, 석션부재(71)를 제거하고, 통형상 부재 내부에 채워진 토사를 굴착하여 제거한 후, 통형상 부재의 바닥을 폐쇄하도록 바닥판을 설치하여 케이슨(10)을 완성하고, 도 5의 (c)에 도시된 것처럼, 덮개(20)를 설치하고, 덮개(20)에 관통하도록 관을 삽입하여 케이슨(10) 내부의 물을 빼내는 방식으로 케이슨을 설치할 수 있는 것이다.
그러나 이러한 방법에 한정되지 아니하고 지반을 굴착하여 오목한 설치부(80)를 형성한 후, 케이슨(10)을 삽입하는 방법을 이용할 수도 있다. 도 6에는 오목한 설치부의 형성을 위하여 가물막이 부재(81)를 설치하고 가물막이 부재(81) 내부를 배수한 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6에 도시된 상태에 후속하여 설치부(80)를 굴착 형성한 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 7에 도시된 상태에 후속하여 설치부(80)에 케이슨(10)을 삽입하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 석션파일 설치 방식을 이용하여, 도 7에 도시된 것처럼 가물막이 부재(81) 설치 후, 설치부(80)를 굴착하지 않은 상태에서 가물막이 부재(81)에 의해 물이 제거된 공간 내에 석션부재(71)를 이용하여 통형상 부재를 지중에 박는 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도 9에 도시되어 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 것처럼, 가물막이 부재(81)를 설치한 후, 가물막이 부재(81)의 내부를 배수한 상태에서 지면을 굴착하여 오목한 설치부(80)를 형성하여 케이슨(10)을 설치부(80) 내에 배치할 수도 있으며, 이와 달리 도 9에 도시된 것처럼, 가물막이 부재(81)를 설치하고 가물막이 부재(81)의 내부를 배수한 후, 통형상의 부재의 상부에 석션부재(71)를 결합하여 석션에 의해 통형상 부재를 지반에 관입하여 앞서 도 5에 설명한 방식으로 케이슨(10)을 설치할 수도 있는 것이다. 그러나 본 발명에서 케이슨(10)의 설치 방법은 이에 한정되지 아니한다.
도 10 및 도 11에는 각각 본 발명에 따른 파도 소산방법의 효과를 확인하기 위하여 시뮬레이션을 수행한 결과를 보여주는 케이슨의 폭과 깊이에 따른 입사파의 투과율에 대한 그래프도가 도시되어 있으며, 도 12에는 도 10 및 도 11의 결과를 도출하기 위하여 시뮬레이션에 이용된 검증 모델의 개략도가 도시되어 있다.
도 10 내지 도 12에서 영어 대문자 S는 케이슨의 설치간격을 의미하며, 영어 대문자 B는 케이슨의 내부 공간 폭을 의미한다. 그리고 영어 대문자 D는 케이슨의 내부 공간 깊이를 의미하며, 영어 대문자 N은 케이슨의 개수를 의미한다. 도 10 및 도 11의 그래프는 각각 케이슨의 설치간격 S가 케이슨의 폭 B의 각각 5배 및 10배일 때의 시뮬레이션 결과이다. 그리고 도 10 및 도 11에서 일점쇄선으로 도시된 선은 케이슨이 전혀 설치되지 아니하였을 때를 나타내며, 점선으로 도시된 선은 케이슨의 깊이 D가 케이슨의 폭 B의 0.5배일 때를 나타내고, 실선으로 도시된 선은 케이슨의 깊이 D가 케이슨의 폭 B와 동일할 때를 나타낸다. 그리고 도 10 및 도 11의 가로축은 파도의 파장(wave length)을 나타내며, 세로축은 투과율(%)을 나타낸다.
도 10 및 도 11에서 알 수 있듯이, 케이슨이 설치되지 아니하였을 경우, 입사파의 투과율은 파장과 무관하게 100%가 되어, 파도가 아무런 저항을 받지 않아 에너지가 줄어들지 않은 채 그대로 연안으로 내습함을 알 수 있지만, 본 발명에 따라 케이슨을 설치한 경우, S=5B의 상태에서 입사파의 파장이 약 50m 일 때 투과율이 약 85%로 줄어들게 되는 바, 파도의 에너지가 감소된 상태로 연안으로 밀려오게 됨을 알 수 있다. 또한 S=10B로 케이슨을 설치한 경우에는, 파장 50m 이하의 대부분의 파도에 대해 투과율이 줄어들게 되는 바, 본 발명에 의하면 연안으로 밀려오는 파도의 에너지를 크게 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
위에서 살펴본 것처럼, 본 발명의 파도 소산방법에 의하면, 국부적인 지역에 대해 지진해일 등과 같이 연안으로 내습하는 파도가 가지는 에너지의 일부를 소산시켜서 파도의 높이, 파도의 진행 속도 등을 크게 줄이게 되어, 케이슨이 설치된 국부적인 지역에 대해 주민들의 대피시간 확보, 방호시설의 가동 등의 대응 시간을 확보하는데 유리하게 되며, 그에 따라 파도의 연안 내습으로 인한 피해를 최소화할 수 있게 된다.
특히, 부력에 의해 벽체를 상승시키는 것과 같은 종래기술과 달리, 본 발명의 방법에서는 지진해일의 발생 등과 같이 비상사태가 생기게 되면 벽체 등의 구조물을 가동시키기 위한 시간을 소모하지 않고, 즉각적으로 덮개를 파괴하여 대응할 수 있으므로, 신속하게 지진해일 등에 대처할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 파도 소산방법에서는, 벽체의 부력 상승을 위한 대규모의 구조물을 설치하지 않고, 단지 케이슨을 매립하는 것만으로도 충분하므로, 본 발명에 따른 파도 소산방법을 적용함에 있어서, 주변 경관이나 바다의 생태환경에 악영향을 주지 않게 된다.
10: 케이슨
20: 덮개
30: 폭파장치
40: 제어장치
50: 수위계

Claims (7)

  1. 물을 담아 둘 수 있도록 속이 비어 있는 통형상의 케이슨(10)을, 파도의 내습으로 부터 보호해야 할 국부적인 지역의 연안 지면에 매설하되, 상기 케이슨(10)의 상면에는 덮개(20)를 덮어두며;
    상기 덮개(20)에는 상기 덮개(20)를 폭파시켜 제거할 수 있는 폭파장치(30)를 설치한 후, 벽체 형상의 파도가 연안으로 내습할 때, 상기 폭파장치(30)를 폭발시켜 상기 덮개(20)를 제거하여, 밀려오는 파도의 하면에서 파도를 이루는 물의 일부가 상기 케이슨(10)에 담겨지도록 함으로써 밀려오는 파도의 벽체 형상을 연안도달 전에 붕괴시켜 파도가 가지는 에너지의 일부를 소산시키는 것을 특징으로 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이슨(10)을 복수개로 파도의 내습으로부터 보호해야 할 국부적인 지역의 연안으로부터 먼 바다 방향으로 순차적으로 간격을 두고 배치하는 것을 특징으로 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    해수면의 수위 변화를 측정할 수 있는 수위계(50)를 설치하여, 상기 수위계(50)에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면 폭파장치(30)가 폭발되도록 하는 것을 특징으로 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수위계(50)로부터의 신호는 육상에 위치하는 제어장치(40)로 전달되고,
    상기 수위계(50)에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면, 상기 제어장치(40)로부터 상기 폭파장치(30)로 폭파신호가 전송되어 상기 폭파장치(30)가 폭발하는 것을 특징으로 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수위계(50)로부터의 신호는 육상에 위치하는 제어장치(40)로 전달되고,
    상기 수위계(50)에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면, 상기 수위계(50)로부터 상기 폭파장치(30)로 폭파신호가 전송되어 상기 폭파장치(30)가 폭발하는 것을 특징으로 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 수위계(50)에 의해 측정된 수위가 사전 설정된 값 이하로 되면, 폭파신호가 전송됨과 동시에 경보수단을 통해서 파도의 내습을 알리게 되는 것을 특징으로 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 덮개(20)를 파괴하여 밀려오는 파도의 벽체 형상의 붕괴시킨 후에는, 파괴된 덮개(20)를 제거하고, 폭파장치(30)가 구비된 새로운 덮개(20)를 상기 케이슨(10)에 덮어씌워서 추가적인 파도 내습에 대비하는 것을 특징으로 하는 연안접근 파도의 에너지 소산방법.
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