KR101526838B1 - 공기밸브를 이용한 해저 수송관로 및 이의 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저지형과 암초 상태를 파악하여 암초사이에 안착시킴으로써, 시공비를 저감시키면서도 목적물의 수송을 안정적으로 수행할 수 있는 해저수송관로와 이의 설치방법에 관한 것으로, 액체 또는 기체를 수송하며 수송하는 거리만큼 연장된 수송관과 수송관의 외부를 둘러싸며 형성되고 물리,화학적 충격으로부터 수송관을 보호하는 보호관, 보호관이 관통하여 보호관을 지지하고 해저면과 간격을 유지하도록하기 위하여 일정간격으로 보호관에 끼워진 파이프고정용홀더와 파이프고정용홀더에 삽입되고 상기 수송관을 해저면에 가라앉도록 무게를 부여하는 추로 구성되는 해저수송관로 및 이를 이용한 해저수송관로의 설치방법을 제공한다.

Description

공기밸브를 이용한 해저 수송관로 및 이의 설치방법{Submarine Conduit Line Using Air-Valve and Construction Method Thereof}

본 발명은 공기밸브를 이용한 해저수송관로 및 이의 설치방법에 관한 것으로, 해저지형과 암초 상태를 파악하여 암초 사이에 해저 수송관로를 안착시킴으로써, 시공비를 저감시키면서 목적물의 수송을 안정적으로 수행할 수 있도록 한 해저수송관로와 이의 설치방법에 관한 것이다.

섬은 바다로 둘러싸여 있고 만조시에 해수면 위로 드러나는 자연적으로 형성된 땅이다. 한국은 지형적인 특성상 남해와 서해에 많은 아름다운 섬을 갖고 있으며, 천혜의 관광자원으로 활용되고 있다.

섬은 거주형태에 따라 유인도, 무인도, 일시거주 도서로 구분할 수 있으며, 민간인이 연중 상당기간 생업을 영위, 거주하는 도서를 유인도라 하고, 이밖의 도서를 무인도라고 칭한다. 한편 농산물이나 수산물 등을 생산하기 위하여 일정기간에 한해 주민이 거주하는 도서는 일시거주 도서라 한다. 또한 기능에 따라 모도와 자도로 구분할 수 있으며, 모도는 명령항로가 아닌 정기항로를 갖고 있고, 정기여객선의 운항횟수가 많고 주민의 기초행정수요 및 생활편의 수요를 만족시킬 수 있는 최소한의 시설을 갖추고 있다. 주변도서보다 면적이 비교적 큰 모도는 중심도서라고도 불리는데 반해, 자도는 부속도서라 불리며 행정과 생활편의 수단은 모도에 의존하고 있다.

유인도에서 중요한 전기, 통신 외에 중요한 기초 생활편의 시설 중의 하나가 상수도 문제이다. 제주도, 울릉도 및 인구밀도가 높은 모도의 경우, 섬 내부에 상수도시설을 갖추고 있으나, 부속도서의 경우 생활용수를 안정적으로 공급하는 데에 어려움을 겪고 있다. 도서 내에 저수지가 설치된 경우에도 가뭄 등으로 주민에게 충분한 생활용수를 공급하지 못해 만성적인 물부족에 시달리기도 한다.

이를 해결하기 위하여 정부와 지자체에서는 수원지 개발 및 염지하수 또는 해수를 취수하여 역삼투방식으로 정수하는 해수담수화시설 확충에 노력을 기울이고 있으며, 배수지 및 관로 등의 설치에 힘쓰고 있다. 정수시설이 갖추어지지 않은 부속도서는 모도의 상수도에서 공급되는 생활용수를 공급받기 위하여 바다를 관통하는 해저관로의 설치가 요구된다. 그러나 해저 관로는 해저 지형, 암초, 바람, 조류 및 조수의 영향 등으로 그 설치와 관리가 용이하지 않다.

일반적으로 바다 또는 하천의 해저 또는 하상에 부설되는 송유관, 가스관, 광케이블, 통신설로 및 상하수도관 등 다양한 목적의 각종 관로를 설치하기 위하여 해저 풀링 방법 또는 해저관로 매설방법을 사용되었다.

해저 풀링 방법은 육상에서 제작된 긴 파이프를 바다의 예인용 바지(해상 고정) 또는 대안(對岸) 윈치를 이용하여 해저로 끌어내려 해저와 마찰하면서 예항하여 부설하는 끄는 방법(pulling method)으로, 뻘이나 모래 등 암초가 없는 해저조건에서 시공 과정이 간단하여 유리하나, 암초가 많은 해저면인 경우, 미리 제작된 긴 파이프를 해저로 끌면서 예항하여 부설하므로 해저와의 마찰로 파이프가 손상되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 육상 또는 해상에서 제작한 긴 파이프에 부력탱크를 부착하여 해수면이나 해수면 아래 또는 해저면 위의 여러 위치에 띄운 상태로 부설위치까지 예인선으로 예항하고 용접선에서 기부설된 해저관을 부상시켜 선상 용접한 다음, 침설하는 부유침강방법(floating and sinking method)이 이용되었다. 그러나 파이프를 해저지형에 맞추어 복잡한 암초사이에 안착시켜 수류와의 마찰을 최소화하지 못하고 암초 위를 횡단하는 등 관로와 해저면에 틈이 생길 경우 바람, 조류 및 조수에 쉽게 훼손되어 관리가 어려운 문제가 있었다.

해저관로를 해저 지면에 매설하는 방법에는 노면 터파기를 통해 해저를 굴착하고 굴착공 내에 파이프라인을 부설하는 개착식 공법과, 도로를 직접 굴착하지 않고 지하에 터널을 만드는 비개착식 굴착공법이 있다. 이러한 비개착식 굴착공법은 지향성압입공법(H.D.D공법; Horizontal Directional Drilling method)으로도 알려져 있는데, 압입장비를 이용하여 중공의 로드(Rod)를 연속적으로 연결해가면서 지하로 압입하되, 선단 로드의 앞쪽에는 소구경의 드릴헤드(bit)을 연결하여 추진시킴과 동시에 로드내의 중공을 통하여 물과 벤토나이트 혼합액을 고압으로 공급, 분사하면서 작업구간의 시작지점(시작구)에서 도달지점(도달구)까지 관통하는 선단 굴착공(Pilot borehole)을 형성한다. 그리고, 선단 굴착공 형성 후 선단 로드에 연결된 드릴헤드를 직경이 점점 커지는 확공기로 교체해가면서 굴착공이 원하는 구경에 도달될 때까지 벤토나이트 혼합액(물, 벤토나이트, 첨가제 등의 혼합액)을 공급, 분사하면서 원하는 구경의 굴착공을 형성시키는 방식이다.

이러한 해저관로 매설방법은 태풍, 해일 및 준설장비로부터 관로가 보호된다는 점에서 유리하나, 개착식과 비개착식 모두에서 공사비용이 크다는 단점이 있다. 또한 굴착작업으로 인해 해저의 생태계가 파괴되고 굴착작업 중 발생하는 오니가 해저에 쌓이게 되어 2차적인 환경 피해를 유발시켜 이를 해결하기 위한 처리비용의 증가를 가져오게 된다.

우리나라 도서지역의 특성상, 서해와 남해에서 모도와 부속도서 간, 또는 육지와 섬 간의 거리가 비교적 수km에서 수십km 정도로 가까운 편이나, 해저면에 암초가 산재하여 해저 관로의 설치가 까다로운 편이다. 따라서 해저관로를 해저지형을 고려하여 암초 사이에 안착시켜 안정시키는 해저관로 및 그 설치방법에 대한 개발이 필요하다.

국내 등록특허 제10-0693908호에는 바다 또는 하천의 해저 또는 하상에 포설되는 각종 관로를 보호하기 위하여 관로보호블록에 설치된 관로 포설 공간부내에 상기 관로를 부설하고, 상기관로보호블록의 주변에 하상 또는 해저가 쇄굴되는 것을 방지하기 위하여 쇄굴방지공을 시공하여 관로를 보호하도록 하는 시공방법이 개시되어 있다. 국내 등록특허 제10-0967308호에는 굴착 거리가 비교적 장거리인 육지와 섬 또는 섬과 섬을 연결하는 해저관로 시공시 케이블을 매설할 때 전력 케이블과 같이 당김으로 인해 손상이 발생될 수 있는 케이블을 안정적으로 매설할 수 있도록 하기 위한 해저관로의 케이블 캐리 장치가 개시되어 있다. 국내 등록특허 제10-1068782호에는 전면 및 전면과 대향하는 후면을 갖는 플레이트 형상의 몸체와 전면 및 후면을 관통하는 배관 고정부 내에 배치되며 복수개가 동심원 형태로 배치되는 고정 링들, 인접한 고정 링들과 결합되는 제1결합판 및 배관 고정부에 의하여 형성된 내측면과 내측면과 마주하는 고정 링과 결합 되는제2결합판을 포함하는 배관 고정 유닛, 전면 및 후면을 관통하는 적어도 하나의 케이블 고정부, 및 전면 및 상기 후면을 관통하며, 케이블 고정부의 양쪽에 각각 형성된 웨이트 고정부들을 포함하는 해저관로 시스템을 개시하고 있다. 국내 공개특허 제10-2012-0081674호에는 해저관로가 해저에서 유동하지 않도록 고정시키는 해저관로 고정용 수중방괴블럭에 있어서, 해저바닥에 얹혀지며 자체적으로 무게를 가지도록 콘크리트로 제작되는 콘크리트방괴와, 상기 콘크리트방괴의 상면에매몰된 상태로 고정되는 H파일과, 상기 H파일의 플랜지에 너트 체결되며 중앙으로 상기 해저관로를 통과시키는통과공이 형성된 U볼트를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 해저관로 고정용 수중방괴블럭을 제공한다.이를 통해 본 발명은 해저관로를 해저바닥 내부에 매설하지 않더라도 콘크리트방괴가 가지는 무게를 통해 조류나 파도 혹은 기타 외력에 의해 유동하는 것을 방지할 수 있게 된다. 그러나 상기의 선행기술들은 해저 관로의 단순히 해저관로 보호를 위한 부속이거나 닻에 관한 것으로, 본 발명에서 개시하고 있는 해저지형과 암초 상태를 파악하여 암초사이에 안착시켜 시공비를 저감시키면서도 목적물의 수송을 안정적으로 수행할 수 있는 공기밸브를 이용한 해저수송관로와 이의 설치방법과는 그 목적, 구성 및 효과에서 차이를 보인다.

섬과 섬 사이 또는 육지와 섬 사이에 액체, 기체, 전기, 또는 통신선을 해저에서 수송할 수 있는 해저수송관로를 매립하기 위한 기존의 방법은 압입 및 굴착과정을 포함하면서 시공과정에서 생태계 파괴, 오염물질 배출 등의 문제가 있었으며, 시공비용 뿐만 아니라, 2차적 문제를 해결하기 위하여 비용이 많이 드는 문제가 있었다. 또한 해저수송관로를 매립하지 않는 해저풀링 방법의 경우, 시공 과정 중 해수와의 마찰이 증가하는 한편, 해저면 안착이 용이하지 않은 문제점이 있으며, 이 때문에 해저수송관로의 관리에 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 해저수송관로를 매립하지 않고 해저지형과 암초 상태를 파악하여 암초사이에 안착시킴으로써, 시공비를 저감시키면서도 목적물의 수송을 안정적으로 수행하기 위한 해저수송관로 및 이의 설치방법을 제공한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 액체 또는 기체를 수송하며 수송하는 거리만큼 연장된 수송관과 수송관의 외부를 둘러싸며 형성되고 물리, 화학적 충격으로부터 수송관을 보호하는 보호관, 보호관이 관통하여 보호관을 지지하고 해저면과 간격을 유지하도록 하기 위하여 일정간격으로 보호관에 끼워진 파이프 고정홀더와, 홀더에 삽입되고 상기 수송관을 해저면에 가라앉도록 무게를 부여하는 추로 구성되는 해저수송관로를 제공한다.

또한 해저지형 조사 및 해저수송관로 예정로에 서브블럭을 설치하는 단계, 해저수송관로 결합체를 제작하는 단계, 해저수송관로를 해상에 풀링하는 단계, 예인선을 이용하여 해저수송관로의 위치를 조절하는 단계, 수송액과, 공기밸브를 이용하여 해저수송관로를 단계적으로 침강시키는 단계, 해저수송관로를 해저면, 암초 사이에 안착 및 고정시키는 단계를 포함하는 공기밸브를 이용한 해저수송관로의 설치방법을 제공한다.

본 발명에 의한 공기밸브를 이용한 해저수송관로 및 이의 설치방법을 이용함으로써, 해저수송관로를 매립하지 않고, 해저지형과 암초 상태를 파악하여 해저수송관로를 암초 사이에 안착시킴으로써, 시공비를 저감시키면서도 목적물의 수송을 안정적으로 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 보호관 융합 연결 과정을 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명의 수송관 융합 연결 과정을 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 수송관, 보호관, 파이프고정홀더 연결상태를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 보호관, 파이프 고정홀더 및 추의 연결상태를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 추의 제작과정을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 해저수송관로의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 해저수송관로의 설치방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 보길도와 예작도 사이의 해저수송관로 설치를 위한 계획도이다.
도 9는 본 발명에 따른 해저수송관로의 해상풀링과정을 보여주는 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 해저수송관로의 위치조정 과정을 나타낸 모식도이다.

본 발명은 액체 또는 기체, 특히 생활용수를 도서지역에 수송하기 위한 해저수송관로의 제작과 이의 설치방법에 관한 것이다. 이하 본 발명을 구체적인 예를 들어 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 해저수송관로는 액체 또는 기체를 수송하며 수송하는 거리만큼 연장된 수송관과 수송관의 외부를 둘러싸며 형성되고 물리, 화학적 충격으로부터 수송관을 보호하는 보호관, 보호관이 관통하여 보호관을 지지하고 해저면과 간격을 유지하도록 하기 위하여 일정간격으로 보호관에 끼워진 파이프고정홀더와, 파이프고정홀더에 삽입되고 상기 수송관을 해저면에 가라앉도록 무게를 부여하는 추로 구성된다.

해저관로의 설치에 있어서 무엇보다도 중요한 문제 중의 하나는 해저환경에서 관로가 조수 등에 의하여 물리, 화학적으로 훼손되지 않고 내구력을 가져, 수송하려는 액체나 기체의 수송을 원활하고 안전하게 수행하는 것이다. 수도관의 해저관로의 경우, 폴리에틸렌(PE) 고밀도폴리에틸렌 등을 사용할 수 있다. 고밀도폴리에틸렌(High-density polyethylene;HDPE, 이하 HDPE)은 밀도가 높고 충격에 강하기 때문에 해저수송관로로 사용하기에 바람직하다. 또한 HDPE 파이프는 원하는 길이로 충분히 연장되도록 제작이 가능하므로 수~수십 km의 섬간 연결 등에 용이하며, 본 발명의 일실시예에서는 100~200m 길이의 관을 복수개 연결하여 사용하였다.

도 1은 보호관 융합 연결 과정을 보여주는 사진이며, 도 2는 수송관 융합 연결 과정을 보여주는 사진이다. HDPE 파이프의 연결은 전기식 융착접합을 이용하였다. 전기식 융착접합법은 폴리에틸렌의 모재 그대로 접합할 수 있는 장점이 있어 타배관보다 시공이 간편하고, 성능이 뛰어나다. 이때, 융착의 완벽성을 위하여 온도, 압력, 시간에 의해서 융착의 완벽성이 결정되므로 규정되어 있는 공정을 철저히 준수하여 시공하여야 한다.

먼저 보호관(110)을 전기식 융착접합법으로 연결한다. 이때 파이프고정홀더(200)을 보호관(110)에 형성된 파이프고정홀더 고정돌기(111) 사이에 일정간격으로 끼워가며 연결한다. 홀더(200)은 홀더 고정돌기(111) 사이에 위치하게 되므로 보호관(110) 위에서 파이프고정홀더(200)의 위치를 고정시켜 해저에서 수송관로의 안정성을 도모할 수 있다.

파이프고정홀더(200)을 고정시킨 보호관(200)을 연결한 후, 역시 전기식 융착접합법으로 보호관 길이만큼 연장시킨 수송관(100)을 보호관(200) 내부에 삽입한다. 보호관(110)과 수송관(100)의 관지름은 수송량에 따라 결정한다. 본 발명의 일실시예에서는 수송관(100)은 50A, 보호관(110)은 복수개의 수송관(110)을 수용할 수 있도록 250A를 사용하였다.

파이프의 연결은 상기와 같이 보호관(110)을 먼저 연결할 수 있으나, 보호관(110) 수송관(100)을 먼저 삽입한 후, 연결부위에서 수송관(100)을 먼저 연결하고, 파이프고정홀더(200)을 끼워 위치를 고정시킨 후, 보호관을 연결할 수도 있다. 이때 공기밸브(112)는 일정 간격으로 위치되도록 구성하였다.

도 3은 수송관, 보호관, 파이프고정홀더 연결상태를 나타낸 사진이다. 상기 파이프 연결은 충분한 작업공간 확보된 경우라면 해저수송관 전장을 육상에서 연결할 수 있다. 그러나 작업공간이 협소하거나 충분하지 못할 경우, 단위길이로 해저수송관로 결합체를 제작한 후, 해상 풀링과 함께 이어붙이기를 하거나, 바지선 위에서 연결작업을 할 수 있다. 해상 풀링 시, 또는 바지선에서 해저수송관로 결합체를 제작할 경우, 단위길이로 제작한 해저수송관로의 수송관(100)과 보호관(110)의 양단은 마감처리하며, 공기밸브(112)도 잠가서 해상에서 해수가 유입되지 않도록 한다.

도 4는 보호관, 파이프고정홀더, 및 추의 연결상태를 나타낸 사진이다. 파이프고정홀더(200)에는 상부에 보호관(110)을 삽입할 수 있는 직경을 가진 통공과 함께, 하부에 추(300)를 삽입할 수 있는 통공이 구비되어 있다. 추(300)는 해저수송관로가 해중 또는 해상에 떠오르지 않고 해저에 자리잡을 수 있는 닻의 역할을 하며, 조류나 파도 또는 기타 외력에 의해 유동하지 않도록 해준다.

또한 추(300)의 무게에 의하여 해저에서 추(300)가 해저수송관로의 아래에 위치하게 되므로 해저수송관로가 해저면과 일정간격을 유지하도록 하여 해저면과의 직접적인 마찰 및 이에 따른 해저수송관로의 손상을 방지할 수 있다.

추(300)가 삽입되는 파이프고정홀더(200)의 통공은 2~3개의 추(300)를 삽입할 수 있도록 구성하여 해저수정관로에 충분한 무게를 줄 수 있도록 하였으며, 추(300)는 추 고정용 볼트(340)에 의하여 파이프고정홀더(200)에 고정할 수 있도록 하였다. 이때 추(300)는 파이프고정홀더(200)가 해저에서 균형을 유지할 수 있도록 해저수송관로를 축으로 하여 좌우에 동일한 간격으로 고정시키며, 3번째 추(300)를 고정할 경우, 축의 길이대로 고정한다.

추(300)는 추(300)가 삽입될 통공에 맞추어 파이프고정홀더(200) 간격의 길이에 맞게 작업공간에서 직접 제작하여 사용하였다. 도 5는 추의 제작과정을 나타낸 사진이다. 추형성관(310) 수개를 묶어 세로로 세운 다음 아래를 마감하고, 철근(320)을 추형성관(310) 내에 삽입한 다음 콘크리트(330)를 채워 굳혀서 추(300)를 제작한다. 이때 추(300)의 길이는 너무 길지 않게 제작하여 해저수송관로를 해저로 침하시키는 단계에서 암초 사이에 안착하도록 해저수송관로의 위치를 선정할 때, 굴곡 형성이 용이하도록 한다. 본 발명의 일실시예에서는 2~3m의 길이로 제작하였다.

도 6은 해저수송관로의 구성을 나타낸 단면도이다. 공기밸브(112)와 파이프고정홀더 고정돌기(111)는 서로 겹치지 않도록 연결하여 구성이 복잡해지지 않도록 한다. 또한 해저수송관로를 중심으로 파이프고정홀더(200)의 양측에 로프(400)를 끼워 해저수송관로의 해상풀링 및 해저 침강과 고정 단계에서 해저수송관로를 용이하게 끌거나 이동시킬 수 있도록 하였다.

도 7은 해저수송관로의 설치방법을 나타낸 순서도이다. 이하 각 단계별 실시예를 자세히 설명한다. 상기와 같이 해저수송관로의 결합체를 완성하면 해저수송관로를 해저에 설치한다. 이를 위하여 먼저 해저지형과 암초의 위치 및 상태를 파악하여 해저수송관로의 예상진행로를 확보하여야 한다(S100).

도 8은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 보길도와 예작도 사이의 해저수송관로의 설치를 위한 계획도이다. 해저지형 파악과 암초 스캐닝은 해저수송관로 제작 이전에 시행하여 해저수송관로 예정로를 계획하고, 암초 위치에 따른 예정로의 굴곡 정보를 해저수송관로 제작에 반영하여야 한다. 일반적으로 HDPE관은 급한 굴곡면을 형성하기 위하여는 해저수송관로 제작 단계에서 굴곡면을 형성하여야 하는데, 해저수송관로의 수명이나 누수 등의 위험을 감소시키기 위하여 급격한 굴곡을 회피할 수 있는 예정로로 설정하도록 한다.

도 8에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에서는 보길도와 예작도를 연결하는 약 700m의 해저수송관로 설치 예정로를 해저지형과 암초를 고려하여 완만한 곡선으로 설정하였다. 구체적인 지형을 참고하여 일정 간격으로 부력재(530)가 연결된 서브블럭(520)을 설치한다(미도시). 서브블럭(520)은 멍 콘크리트 블럭 등과 같은 일반적인 닻을 이용하며, 예상 해저수송관로의 주변에 놓아 예정로를 표시한다.

해저수송관로의 예정로가 정해지면 상기와 같이 해저수송관로의 결합체를 제작한다(S200). 해저수송관로의 결합체 제작이 해저수송관로의 해상 풀링단계(S300)와 같이 진행되는 경우, 단위길이의 해저수송관로 양단의 마감처리를 하여 해상 풀링 단계(S300)에서 해수가 관내로 유입되지 않도록 한다.

도 9는 해저수송관로의 해상풀링과정을 보여주는 사진이다. 해저수송관로의 결합체 제작이 끝나면 해상수송관로 결합체를 해상으로 풀링한다(S300). 이때 단계 S100에서 설치한 서브블럭(520)과 부력재(530)를 따라 해상수송관로가 위치할 수 있도록 풀링한다. 해저수송관로는 하부에 추(300)를 포함하고 있으나, 수송관(100)과 보호관(110)에 공기가 차 있고, 양단이 막음처리가 되어 있으므로 해상에 부유해 있게 된다. 그러나 해저수송관로가 해상에 부유한 시간이 너무 오래되지 않도록 부유 후, 신속하게 침강단계(S500)를 수행하도록 해야 한다.

도 10은 해저수송관로의 위치 조정 과정을 나타낸 모식도이다. 해저수송관로가 서브블럭(520)과 부력재(530)를 따라 해상에 부유되면 해저 지형 및 암초 등의 상황에 따른 구체적인 해저수송관로의 위치를 예인선(510)으로 조정한다(S400). 해저수송관로에 연결한 로프(400) 등을 이용하거나, 예인선(510)의 뱃머리나 선미를 이용하여 해저수송관로의 위치를 조정한다.

해저수송관로의 위치가 조정되면 수송관(100)과 보호관(110)의 한쪽 끝에서 수송액 또는 해수를 공급하여 단계적으로 해저수송관로를 해저로 침강시킨다(S500). 이때 해저수송관로 해저 침강 단계(S500)는 시공시, 조류의 영향을 최소화하는 것이 필요하다. 이를 위하여 고조(hight tide) 또는 저조(low tide) 시에 흐름의 방향이 바뀌는 잠시 동안 흐름이 없는 정조(slack water) 때에 침강 단계(S500)를 수행하는 것이 유리하다. 또한 해저 침강 작업 중, 만조의 정조 때 시작하게 되면 정조 시간이 지난이후 조류가 외해로 향하게 되므로, 해저수송관로가 외해 쪽으로 유실되는 문제가 발생하므로, 간조의 정조 때에 신속하게 침강 단계(S500)를 수행해야 하며, 조수 시간을 계산하여 풀링 단계(S300)를 실시할 시간을 결정하도록 한다.

본 발명에 의한 해저수송관로는 해저 침강 전, 수송관(100)과 보호관(110) 사이에 공기가 차 있는 형태로 해저수송관로 일단의 수송관(100)에 수송액을 공급하는 속도에 맞추어 해저수송관로의 타단에서 공기펌프(550)를 이용하여 공기를 보호관 내의 공기를 제거하여 해저수송관로를 침강시킨다.

해저수송관로를 안정적으로 설치할 수 있는 정조 시간은 일반적으로 1시간 미만이므로 수~수십 km에 달하는 해저관로를 신속하게 침강시켜 해저에 안착시키기 위하여 해저수송관로 일단에서 공기펌프(550)로 보호관(110) 내에 음의 압력을 가한다. 이렇게 보호관(110)내의 공기를 제거하여 침강단계(S500)의 시간을 현저히 감소시킬 수 있다.

또한, 보호관(110)의 공기밸브(112)를 수송액 또는 해수가 수송관(100)이나 보호관(110)에 공급되는 방향에서부터 단계적으로 열어 공기를 배출시키고 해수를 유입킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 해저수송관로 설치방법은 수송물이 물 등의 액체가 아닌 전기선, 통신선 또는 기체의 경우, 공기펌프(550) 또는 공기밸브(112)를 이용하여 보호관(110) 내에 해수를 단계적으로 신속하게 유입시킴으로써 해저수송관로를 침강시키는 데에 유용하다. 이때 침강 단계에 들어간 보호관의 공기밸브(112)에서는 해수가 유입되며, 인접 공기밸브(112)는 공기배출구 역할을 하게 된다.

공기펌프(550) 또는 단계적인으로 공기밸브(112) 개방으로 해저수송관로는 일단에서 단계적으로 침강하게 되며, 침강과 함께 해저면의 예정로에 해저수송관로를 안착시킨다(S600). 해저수송관로이 안착은 다이버가 직접 암초의 위치를 확인하며 예정로에 안착시키며, 추(300)가 아래로 가도록 암초 사이에 끼운다. 이때 삼각형인 파이프고정홀더(200)의 모양과 추(300)의 무게는 해저수송관로가 뒤집어지는 것을 방지하여 해저수송관로가 장력이나 응력을 받지 않도록 하며, 해저수송관로를 해저면에 안착시킨 후, 필요에 따라 고정부재를 추가하여 설치할 수 있다(미도시).

또한 해저 수송관로를 보수하거나 철거하는 경우 공기펌프(550)를 이용하여 공기를 공급하고, 추(300)를 수송관로로부터 분리함으로서 수송관로를 부상시킬수 있다, 이때 수송관로에 형성된 단계적인으로 공기밸브(112)를 폐쇄함으로서 해저수송관로는 일단에서 단계적으로 수면으로 부상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 공기밸브를 이용한 해저관로 및 이의 설치방법은 액체, 기체, 전기, 또는 통신선을 해저에서 수송할 수 있는 해저수송관로에 관한 것으로 해저수송관로를 매립하지 않고 해저지형과 암초 상태를 파악하여 암초사이에 안착시킴으로써, 시공비를 저감시키면서도 목적물의 수송을 안정적으로 수행할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 있다.

100 : 수송관 110 : 보호관
111 : 파이프고정홀더 고정돌기 112 : 공기밸브
200 : 파이프고정홀더
300 : 추 310 : 추형성관
320 : 철근 330 : 콘크리트
340 : 추 고정용 볼트 400 : 로프
500 : 파이프 융착설비 510 : 예인선
520 : 서브블럭 530 : 부력재
540 : 수면 550 : 공기펌프

Claims (5)

1. 액체 또는 기체를 수송하며 수송하는 거리만큼 연장된 수송관;
   상기 수송관의 외부를 둘러싸며 형성되고 물리적 충격으로부터 수송관을 보호하며 일면에 공기밸브가 형성된 보호관;
   상기 보호관이 관통하여 보호관을 지지하고 해저면과 간격을 유지하도록 하기 위하여 일정간격으로 보호관에 끼워진 파이프고정홀더;
   상기 파이프고정홀더에 삽입되고 상기 수송관을 해저면에 가라앉도록 무게를 부여하는 추로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기밸브를 이용한 해저수송관로.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 보호관의 외측 일면에는 해저관로 침강을 위한 공기밸브가 일정간격으로 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 공기밸브를 이용한 해저수송관로.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 파이프고정홀더를 고정하기 위하여 파이프고정홀더의 양측으로 상기 보호관 일면에 파이프고정홀더 고정돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 공기밸브를 이용한 해저수송관로.
   
4. 해저지형 조사 및 해저관로 예정로에 부력재로 표시한 서브블럭을 설치하는 단계(A);
   보호관, 수도관, 파이프고정홀더 및 추를 연결하여 해저수송관로를 제작하는 단계(B);
   예인선으로 상기 (A)단계의 서브블럭을 따라 (B)단계의 해저수송관로를 해상으로 풀링하는 단계(C);
   예인선을 이용하여 상기 (C)단계에서 풀링된 해저수송관로의 위치를 조정하는 단계(D);
   수송관과 보호관에 수송액과 해수를 공급하거나, 보호관 내의 공기를 공기펌프로 배출시켜 해저수송관로를 한쪽 끝부터 해저에 침강시키는 단계(E);
   해저수송관로를 암초사이에 안착시켜 안착된 해저수송관로를 해저면에 고정시키는 단계(F)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기밸브를 이용한 해저수송관로 설치방법.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 해저수송관로를 침강시키는 단계(E) 및 안착시키는 단계(F)를 간조의 정조 때 실시하는 것을 특징으로 하는 공기밸브를 이용한 해저수송관로 설치방법.

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