KR101863961B1 - 방파제 공사를 위한 혼합식 방파제 및 그 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외해에서 밀려오는 파랑을 차단하여 항만내의 정온을 유지하기 위한 혼합식 방파제에 관한 것으로, 외해로부터 밀려오는 파랑을 감쇄하여 내해를 정온하게 보호하는 혼합식 방파제에 관한 것으로서, 해저 지반에 설치되는 기초부의 길이 방향을 따라 소정간격 이격되는 복수의 케이슨과, 복수의 케이슨 사이에서 해수에 부유한 상태로 배치되어 파력을 상쇄하는 부유식구조물과, 부유식구조물을 관통하도록 형성되는 파력감쇄유로와, 파력감쇄유로를 따라 흐르는 해수의 운동에너지에 의해 전력을 생성하는 제1 파력발전유닛과, 케이슨의 내부에 수용되는 해수의 고저차를 이용하여 전력을 생성하는 제2 파력발전유닛을 포함한다.

Description

방파제 공사를 위한 혼합식 방파제 및 그 설치방법{Breakwater of Mixed Type for Breakwater Construction and Installation Mothod of the same}

본 발명은 외해에서 밀려오는 파랑을 차단하여 항만내의 정온을 유지하기 위한 방파제 및 그 설치방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케이슨식과 부유식이 혼합된 형태의 방파제 및 그 설치방법에 관한 것이다.

일반적으로 방파제는 외해로부터의 파랑의 힘을 감쇄시켜 항내의 해역을 보호하도록 해저에 고정되어 구축되는 구조물이다.

방파제는 경사제, 직립제, 혼성제로 구분되며, 이들 중 경사제는 사석식 방파제와 블록식 방파제로 세분된다.

사석식 방파제는 사석을 이용하여 경사진 기본구조를 세우고, 그 위에 피복석을 깔아 사석의 이탈을 방지하고, 외항 측에는 피복석 위에 테트라포트(ttp)와 같은 돌이나 소파블록을 쌓아 피복재를 눌러주고 파력에 저항하도록 하는 구조로 이루어진다.

직립제는 케이슨(철근 콘크리트제의 상자에 모래나 돌 등을 채운 구조물) 등을 사용하여 해저로부터 해면상까지 거의 수직으로 설치한 방파제로서, 단면이 작고 재료비를 경감할 수 있다.

혼성제는 사석식과 직립제가 혼합된 형태로서, 사석을 이용해 경사진 기본 구조를 세우고, 그 상부에 케이슨을 설치한 것으로서, 수심이 깊은 장소나 해저지반의 요철에도 대응하기 쉽다.

상기와 같은 경사제, 직립제, 혼성제의 방파제는 중력식(고정식) 방파제로서, 콘크리트 구조체 또는 압석등을 해양에 투석하여 해저로부터 제방을 쌓아 올리는 형태이기 때문에 외해로부터 입사되는 파랑을 효과적으로 막아주는 장점은 있으나, 공사기간이 많이 소요되고 해양지반구조에 따라 공사제한을 많이 받는 단점이 있었다.

이러한 중력식 방파제의 단점을 극복하기 위하여 부유식 방파제가 도입되었다.

부유식 방파제는 부유식 구조물을 해안에 정렬시켜 부유식 구조물이 방파제로서의 역할을 하게 하는 방파제로서, 부유식 구조물을 케이블 등의 계류장치로 일정위치에 계류시켜 줌으로써 부유식 구조물이 방파제 역할을 하는 구성이다.

하지만, 이러한 부유식 방파제는 대개 파력에 대한 저항력 즉, 파랑을 상쇄하는 효과가 낮아 파도가 온화한 곳에 적용되는 경우가 일반적이며, 부유식 구조물을 지반에 대해 지지하여 계류시키는 계류장치가 지반에서 이탈하는 경우가 빈번하고, 이런 경우, 부유식 구조물이 제 위치를 벗어나게 되는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 등록특허공보 제10-1694382호는 케이슨과 부유식구조물을 구비한 방파제를 개시하고 있다.

다만, 등록특허공보 제10-1694382호는 파랑의 방향과 파력감쇄유로의 형상이 서로 엇갈리게 배치되어 파력감쇄효과가 크지 않고, 부유식 구조물의 안정성이 저해되는 문제가 있다. 또한, 수직격벽이 파랑에 의해 파손되어 내구성이 손상되는 문제가 있다.

등록특허공보 제10-1694382호

본 발명은, 케이슨과 부유식구조물을 혼합 설치한 구조를 형성되어 양호한 파력상쇄효과를 나타내면서도 부유식구조물의 고정구조를 간단해져 시공기간을 단축시킬 수 있어 공사비용을 절감할 수 있는 혼합식 방파제를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 파력상쇄효과를 상승시키고, 내구성을 향상시키는 혼합식 방파제를 제공하고자 한다.

또한, 파력발전수단을 포함하여 에너지효율을 향상시킬 수 있는 친환경 혼합식 방파제를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 외해로부터 밀려오는 파랑을 감쇄하여 내해를 정온하게 보호하는 혼합식 방파제에 관한 것으로서, 해저 지반에 설치되는 기초부(110); 상기 기초부의 길이 방향을 따라 소정간격 이격되며, 상기 기초부에 고정된 상태로 형성되어 파력을 상쇄하는 복수의 케이슨(130); 상기 복수의 케이슨 사이에서 해수에 부유한 상태로 배치되어 파력을 상쇄하는 부유식구조물(150); 상기 부유식구조물을 상기 케이슨에 연결하여 상기 부유식구조물의 이동을 제한하며, 탄성력이 있는 재질로 이루어진 계류부재(155); 상기 부유식구조물(150)을 관통하도록 형성되는 파력감쇄유로(160); 상기 파력감쇄유로(160)를 따라 흐르는 해수의 운동에너지에 의해 전력을 생성하는 제1 파력발전유닛(170); 및 상기 케이슨의 내부에 수용되는 해수의 고저차를 이용하여 전력을 생성하는 제2 파력발전유닛(180)을 포함하고, 상기 부유식구조물은 내부에 부유챔버가 형성되고, 상기 파력감쇄유로는 상기 외해로부터 밀려오는 파도가 감쇄되도록 상기부유식구조물의 전면에 형성되어 해수가 유입되는 입구와 하면에 형성되어 해수가 배출되는 출구를 포함하고, 소정 곡률을 갖는 아치형태로 이루어지고, 상기 제1 파력발전유닛은 상기 파력감쇄유로를 통해 이동하는 해수에 의해회전하도록 상기 파력감쇄유로의 출구에 인접하여 배치되는 제1 임펠러와, 일 측이 상기 제1 임펠러에 연결되고 상측으로 연장되어 상기 제1 임펠러의 회전력을 전달하는 제1 회전축과, 상기 제1 회전축과 연결되어 회전에너지를 전기에너지로 전환하는 제1 발전기를 포함하고, 상기 케이슨은, 내부에 해수를 수용하는 수용공간이 형성되고, 후면에 상기 수용공간과 연통되는 개구가 형성되고, 상면에 상기 수용공간과 연통되는 외기홀이 형성되며, 상기 제2 파력발전유닛은 상기 외기홀을 통해 상기 수용공간과 외부 사이에서 이동하는 상승 및 하강기류에 의해 회전하도록 상기 외기홀에 인접하여 배치되는 제2 임펠러와, 일 측이 상기 제2 임펠러에 연결되고 상측으로 연장되어 상기 제2 임펠러의 회전력을 전달하는 제2 회전축과, 상기 제2 회전축과 연결되어 회전에너지를 전기에너지로 전환하는 제2 발전기를 포함하는 혼합식 방파제가 제공될 수 있다.

또한, 상기 복수의 케이슨 각각은 상기 부유식구조물을 마주보는 면에 탈착 가능하게 설치되고, 해수의 흐름 방향(전면과 후면을 연결하는 방향)으로 물결치는 형상을 포함하는 제1 파력저감부재와, 상기 복수의 부유식구조물 각각은 상기 케이슨을 마주보는 면에 탈착 가능하게 설치되고, 해수의 흐름 방향(전면과 후면을 연결하는 방향)으로 물결치는 형상을 포함하는 제2 파력저감부재를 포함하고, 상기 제1 파력저감부재와 상기 제2 파력저감부재의 물결치는 형상은 서로 교번적으로 배치되며, 상기 케이슨과 상기 부유식구조물의 사이공간을 통해 이동되어 교환되는 해수는 전후 진행방향으로 좌우 지그재그형태로 이동되어 파력이 감쇄되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1 파력저감부재와 상기 제2 파력저감부재는 상하 방향으로도 물결치는 형상을 포함하여, 전체적으로 엠보싱 형상을 구비할 수 있다.

또한, 상기 복수의 케이슨 각각은 상기 해수를 마주치는 면(전면)에 탈착 가능하게 설치되고, 폭 방향과 높이 방향으로 물결치는 형상을 포함하여, 전체적으로 엠보싱 형상을 구비하는 제3 파력저감부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 계류부재는 상기 케이슨과 상기 부유식구조물의 마주보는 측면의 상부를 연결하는 한 쌍의 계류부재와 상기 부유식구조물의 하부면과 상기 기초부를 연결하는 한 쌍의 계류부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 파력감쇄유로는 입구의 내경이 출구의 내경보다 크게 마련되도록 입구에서 출구로 갈수록 내경이 작아지는 영역을 포함할 수 있다.

또한, 상기 부유식구조물의 하면에는 상부로 요입되는 요입홈이 형성되고, 상기 파력감쇄유로의 출구는 요입홈의 상부면에 형성되고, 상기 제1 임펠러는 상기 요입홈의 내부에 마련되며, 상기 부유식구조물의 하면에는 상기 요입홈을 내측에 두고 상기 제1 임펠러를 보호하는 다공성 망사부재가 설치될 수 있다.

또한, 상기 케이슨은 상기 외기홀의 상부에 떨어져 위치하는 상부구조물과 상기 케이슨의 상면과 상기 상부구조물을 연결하는 복수의 지지부재를 더 포함하고, 상기 인접하는 지지부재 사이에는 외기가 드나들 수 있는 공간이 형성되어 상기 외기홀과 연통되며, 상기 상부구조물의 하부면은 아래로 볼록한 면을 포함하고, 상기 아래로 볼록한 면의 최저접에 인접하여 상기 외기홀이 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 혼합식 방파제를 설치하는 방법에 있어서, 해저 지반에 경사진 구조로 사석(111)을 쌓고, 상기 사석의 전면경사면과 후면경사면에 각각 피복석(113, 115)을 설치하고, 상기 사석 상부에 상기 복수의 케이슨을 소정 간격 이격되게 설치하고, 인접하는 상기 케이슨 사이의 간격에 상기 부유식구조물을 배치하고, 상기 계류부재를 이용하여 상기 부유식구조물의 측면과 인접하는 상기 케이슨의 측면을 연결하는 혼합식 방파제의 설치방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 사석 상부에 상기 복수의 케이슨을 설치한 후에 상기 피복석을 설치할 수 있다.

또한, 상기 계류부재를 이용하여 상기 부유식구조물과 상기 케이슨의 측면을 서로 연결한 후에, 상기 계류부재를 이용하여 상기 부유식 구조물의 하면과 상기 사석을 연결할 수 있다.

본 발명에 의한 혼합식 방파제는, 케이슨과 부유식구조물이 혼합설치한 구조로 이루어져 양호한 파력감쇄효과를 얻을 수 있으면서도 기존의 케이슨식 방파제에 비해 시공기간을 단축시킬 수 있고 공사비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 파력감쇄유로의 형상을 파랑의 방향에 유사하게 마련함으로써 파력의 감쇄효과를 향상시키고, 부유식구조물의 안정성을 확보하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 케이슨과 부유식구조물 사이에 파력저감부재를 마련함으로써 케이슨과 부유식 구조물 사이로 교환되는 해수의 파력을 감쇄시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 케이슨과 부유식구조물에 각각 효과적으로 동작할 수 있는 파력발전수단을 설치함으로써 발전효율을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 혼합식 방파제를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 혼합식 방파제를 정면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 혼합식 방파제 일부를 상부에서 바라본 도면이다.
도 4는 케이슨에 파력저감부재가 설치되는 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 부유식구조물의 내부를 나타낸 도면이다.
도 6은 케이슨의 내부를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 변형 실시예를 도시하는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방파제에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 혼합식 방파제를 개략적으로 나타낸 도면이다. 그리고 도 2는 도 1의 혼합식 방파제를 정면에서, 도 3은 도 1의 혼합식 방파제 일부를 상부에서 바라본 도면이다. 그리고 도 4는 케이슨에 파력저감부재가 설치되는 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명의 방파제는 기초부(110), 케이슨(130), 부유식구조물(150), 및 계류부재(155: 155a, 155b)를 포함한다.

기초부(110)는 해저 지반에 경사진 구조로 사석(111)을 쌓고, 전면경사면과 후면경사면에 피복석(113,115)을 설치하는 형태로 이루어진다. 이때, 사석(111)의 전면경사면(외해측 경사면)에는 피복석(115)의 상부에 테트라포트 등의 소파블록을 쌓아 피복석(115)을 눌러줘 안정화시키고, 외해에서 밀려오는 파도를 완화시킬 수 있다.

케이슨(130)은 복수개로 구성되며, 기초부(110)의 길이방향을 따라 소정간격 이격되게 설치된다. 케이슨(130)은 철근 콘크리트제의 상자에 모래나 돌, 시멘트 블록등을 채운 구조물로 이루어지며, 기초부(110)의 상단에 고정설치된다. 케이슨(130)을 기초부(110)에 고정설치하는 구조는 기존과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

부유식구조물(150)은 복수개로 이루어지며, 서로 이격설치된 복수의 케이슨(130)들의 이웃하는 공간 사이에 설치된다.

부유식구조물(150)은 도 5와 같이 내부에 부유챔버(S)가 구비된 사각박스 형태의 콘크리트구조물로 이루어지며, 이웃하는 두 케이슨(130) 공간 사이에 배치되어 해수에 부유된다. 부유식구조물(150)은 이동을 제한하기 위하여 계류부재(155a, 155b)에 의해 계류되도록 구성된다.

계류부재(155a, 155b)는 탄성력이 있는 재질 고무등의 합성수지재나 금속 판스프링 등으로 이루어지며, 부유식구조물(150)과 케이슨(130)의 서로 마주하는 두 면을 연결하는 제1 계류부재(155a)를 포함한다. 제1 계류부재(155a)의 일측은 부유식구조물(150)의 측면에 결합되고, 타측은 케이슨(130)의 마주하는 측면에 결합 설치된다.

이때, 제1 계류부재(155a)는 각각 4개로 구성되어, 부유식구조물(150)과 케이슨(130)의 서로 마주하는 두 측면의 네 모서리부를 연결하도록 결합된다.

또한, 계류부재(155a, 155b)는 부유식구조물(150)과 기초부(110)를 연결하는 제2 계류부재(155b)를 더 포함할 수도 있다. 제2 계류부재(155b)는 제1 계류부재(155a)를 설치하여 부유식구조물(150)이 양 옆의 케이슨(130)에 연결된 후에 설치되어 부유식구조물(150)을 기초부(110)에 연결할 수 있다.

이처럼 부유식구조물(150)은 양 측면과 저면의 3면이 계류부재(155a, 155b)에 의해 지지되어 안정적으로 부유할 수 있다.

부유식구조물(150)은 양측이 제1 계류부재(155a)에 의해 양측의 케이슨(130)에 위치 제한되도록 구성될 수 있다. 이 때, 제1 계류부재(155a)가 탄성력이 있는 재질로 이루어져, 부유식구조물(150)이 파도에 의해 특정위치로 이동된 후, 파도가 잠잠해져서 줄어들면 탄성력에 의해 원위치로 복귀될 수 있다.

도 5는 부유식구조물의 내부를 나타낸 도면이다.

부유식구조물(150)의 내부 일측에는 외해에서 밀려오는 파도가 유입되어 배출됨으로써 파력을 감쇄시키는 파력감쇄유로(160)가 구비된다. 파력감쇄유로(160)는 부유식구조물(150) 전면(외해를 바라보는 면)(151)에 형성되고 해수가 유입되는 복수의 입구(161)와, 하면(152)에 형성되고 해수가 배출되는 복수의 출구(163)와, 부유식구조물(150) 내부에 상기 출구와 입구를 연결하는 1/4원호와 같은 아치형태로 이루어진 복수의 유로(162)가 형성된 구조로 이루어진다.

파력감쇄유로(160)는 파력의 전달 방향으로 해수를 전달할 수 있다. 파력은 해변을 향해 그리고 해수의 표면에서 아래 방향으로 작용한다. 즉, 파력은 해변을 향해 해수의 표면에서 아래 방향으로 아치 형태의 경로로 전달된다. 파력감쇄유로(160)는 이러한 파력의 방향과 유사하게 마련됨으로써 부유식구조물(150)에 전달되는 파력을 안정적으로 흡수할 수 있다. 더불어 부유식구조물(150)의 내구성이 증가될 수 있다.

부유식구조물(150)은 파력감쇄유로(160)를 따라 흐르는 해수를 이용하여 전력을 발생시킬 수 있는 제1 파력발전유닛(170)을 더 포함할 수 있다.

제1 파력발전유닛(170)은 파력감쇄유로(160)의 내부에 마련되고 파력에 의해 회전하도록 마련되는 제1 임펠러(171), 제1 임펠러(171)의 회전력을 전달하는 제1 회전축(172), 제1 회전축(172)과 연결되어 회전에너지를 전기에너지로 전환하는 제1 발전기(173)를 포함한다.

제1 임펠러(171)는 파력감쇄유로(160)의 출구(163)에 인접하여 마련될 수 있다. 즉, 부유식구조물(150)의 하면(152)에 인접하여 마련될 수 있다. 제1 임펠러(171)는 도면과 같이 파력감쇄유로(160)의 출구(163) 내측에 위치할 수도 있고, 출구(163) 외측에 위치할 수도 있다.

그리고 부유식구조물(150)의 하면(152)에는 상부로 요입되는 요입홈(152a)이 형성될 수 있다. 그리고 파력감쇄유로(160)의 출구(163)는 요입홈(152a)의 상부면에 형성되고, 제1 임펠러(171)는 요입홈(152a)의 내부에 마련될 수 있다.

그리고 부유식구조물(150)의 하면(152)에는 요입홈(152a)을 내측에 두고 망사부재(174)가 설치될 수 있다. 즉, 망사부재(174)의 상부 내측에 출구(163)와 제1 임펠러(171)가 위치할 수 있다. 망사부재(174)는 다공성 구조물로 마련되어 파력감쇄유로(160)를 통해 유출되는 해수를 통과시키면서도 외부의 생물들에 의해 파력감쇄유로(160)가 오염되거나 제1 임펠러(171)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

제1 회전축(172)은 일 측이 제1 임펠러(171)와 연결되고, 상부로 연장되어 파력감쇄유로(160)의 유로(162)를 관통할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 회전축(172)과 부유식 구조물(150) 사이에는 베어링과 해수의 침입을 막을 수 있는 방수부재가 마련될 수 있다.

제1 발전기(173)는 파력감쇄유로(160)의 상부에 마련될 수 있다. 그리고 복수의 파력감쇄유로(160)가 마련되는 경우에는 인접하는 파력감쇄유로(160)의 사이에 마련될 수도 있다.

또한, 파력감쇄유로(160)는 입구(161)에서 출구(163)로 갈수록 내경이 작아지도록 마련될 수 있다(d1 > d2). 따라서 입구(161)에서의 유속보다 출구(163)에서의 유속이 빨라진다. 출구(163)에서 빨라진 유속은 해수의 운동에너지를 증가시키고, 증가된 운동에너지는 제1 임펠러(171)의 회전 속도를 증가시키고, 증가된 제1 임펠러(171)의 회전력은 제1 발전기(173)의 발전효율을 향상시킬 수 있다.

도 6은 케이슨의 내부를 나타낸 도면이다.

케이슨(130)은 파도의 상하 방향 움직임에 따른 해수의 높이 차이를 이용하여 전력을 발생시킬 수 있는 제2 파력발전유닛(180)을 더 포함할 수 있다.

케이슨(130)의 내부에는 해수를 수용하는 수용공간(130a)이 형성될 수 있다. 그리고 케이슨(130)의 후면(내해를 바라보는 면)(131)의 하부에는 수용공간(130a)으로 해수가 유입되고 유출되는 개구(131a)가 형성된다. 그리고 케이슨(130)의 상면(132)에는 수용공간(130a)과 연통되는 외기홀(132a)이 형성될 수 있다.

제2 파력발전유닛(180)은 외기홀(132a)을 통해 수용공간(130a)와 외부 사이에서 이동하는 상승 및 하강기류에 의해 회전하도록 마련되는 제2 임펠러(181), 제2 임펠러(181)의 회전력을 전달하는 제2 회전축(182), 제2 회전축(182)과 연결되어 회전에너지를 전기에너지로 전환하는 제2 발전기(183)를 포함한다.

제2 임펠러(181)는 외기홀(132a)에 인접하여 마련될 수 있다. 즉, 케이슨(130)의 상면(132)에 인접하여 마련될 수 있다. 제2 임펠러(181)는 도면과 같이 외기홀(132a) 내측(하부)에 위치할 수도 있고, 외기홀(132a) 외측(상부)에 위치할 수도 있다.

그리고 케이슨(130)의 상부에는 외기홀(132a)의 상부에 떨어져 위치하는 상부구조물(184)이 위치할 수 있다. 그리고 상부구조물(184)은 케이슨(130)의 상면(132)에 설치되는 지지부재(185)에 의해 지지될 수 있다. 지지부재(185)는 상하로 연장되는 복수의 바(bar)로 구성될 수 있다. 복수의 지지부재(185)는 외기홀(132a)의 주위를 따라 배치될 수 있다. 그리고 인접하는 지지부재(185) 사이에는 외기가 드나들 수 있는 공간이 형성된다.

제2 회전축(182)은 일 측이 제2 임펠러(181)와 연결되고, 상부로 연장될 수 있다. 제2 회전축(182)은 상부구조물(184)을 관통하여 제2 발전기(183)에 연결될 수 있다.

제2 발전기(183)는 상부구조물(184)의 상부에 지지될 수 있다.

다음으로, 제2 파력발전유닛(180)이 동작하는 방법을 설명하기로 한다.

케이슨(130)의 수용공간(130a)은 실린더로 기능하고, 수용공간(130a) 내에 수용되는 해수는 피스톤으로 기능한다. 즉, 파도의 상하 움직임에 따라 수용공간(130a) 내부의 해수면은 상하로 이동한다. 해수면이 상승하는 때에는 수용공간(130a) 내부의 공기가 외기홀(132a)을 통해 빠져나가면서 제2 임펠러(181)를 일 방향으로 회전시키고, 해수면이 하강하는 때에는 외기가 외기홀(132a)을 통해 수용공간(130a) 내부로 유입되면서 제2 임펠러(181)를 반대 방향으로 회전시킨다.

이처럼 해수면의 상승 및 하강시에 제2 임펠러(181)가 회전하면서 제2 발전기(183)가 전기를 생성시킨다.

도 7은 도 6의 변형 실시예를 도시하는 도면이다.

상부구조물(184)의 하면은 아래로 볼록한 곡면으로 마련될 수 있다. 즉, 외기가 외기홀(132a)을 향해 진입하면서 유로의 면적이 작아지고 유속이 빨리지게 된다. 이러한 유속의 변화는 수용공간(130a)을 드나드는 공기의 유속을 증가시키고, 빨라진 공기의 유속은 운동에너지를 증가시키고, 증가된 운동에너지는 제2 임펠러(181)의 회전 속도를 증가시키고, 증가된 제2 임펠러(181)의 회전력은 제2 발전기(183)의 발전효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도 3 및 도 4와 같이, 케이슨(130)과 부유식구조물(150)의 마주하는 두 측면에는 각각 제1 파력저감부재(136)와 제2 파력저감부재(156)가 구성된다. 케이슨(130)과 부유식구조물(150)은 서로 이격설치된다.

제1 파력저감부재(136)는 케이슨(130)의 측면으로부터 부유식구조물(150)을 향해 돌출 형성된다. 제1 파력저감부재(136)는 케이슨(130)의 측면에 탈부착 가능하게 마련될 수 있다. 따라서 제1 파력저감부재(136)가 손상된 경우 새 것으로 교환이 가능하다.

그리고 제1 파력저감부재(136)는 해수의 흐름 방향(케이슨(130)의 전면과 후면을 연결하는 방향)으로 물결치는 형상을 포함할 수 있다. 그리고 제1 파력저감부재(136)는 해수의 높이 방향으로 물결치는 형상을 포함할 수 있다. 즉, 제1 파력저감부재(136)는 엠보싱 형상으로 마련될 수 있다.

또한, 제2 파력저감부재(156)는 케이슨(130)과 마주하는 부유식구조물(150)의 측면으로부터 케이슨(130)을 향해 돌출 형성된다. 제2 파력저감부재(156)는 부유식구조물(150)의 측면에 탈부착 가능하게 마련될 수 있다. 따라서 제2 파력저감부재(156)가 손상된 경우 새 것으로 교환이 가능하다.

그리고 제2 파력저감부재(156)는 해수의 흐름 방향(케이슨(130)의 전면과 후면을 연결하는 방향))으로 물결치는 형상을 포함할 수 있다. 그리고 제2 파력저감부재(156)는 해수의 높이 방향으로 물결치는 형상을 포함할 수 있다. 즉, 제2 파력저감부재(156)는 엠보싱 형상으로 마련될 수 있다.

이 때, 제1 파력저감부재(136)의 물결형상과 제2 파력저감부재(156)의 물결형상은 서로 교번하게 배치되도록 구성된다.

또한, 제1 파력저감부재(136)의 끝단은 제2 파력저감부재(156)의 측면과 닿지 않도록 구성된다.

이에 따라, 도 3의 점선으로 표시되는 화살표와 같이, 파도를 이루는 해수는 케이슨(130)과 부유식구조물(150)의 사이 공간을 통해 교환되게 되는데, 이 해수는 제1 파력저감부재(136)와 제2 파력저감부재(156)에 의해 전후 진행방향에 대해 지그재그 형태로 이동됨으로써 파력이 감쇄되게 된다.

그리고 도 4와 같이, 본 발명의 제1 파력저감부재(136)와 제2 파력저감부재(156) 각각은 전후 방향으로 웨이브진 파형형상으로 이루어짐으로써, 케이슨(130)과 부유식구조물(150) 사이공간으로 이동되는 해수의 파력이 더욱 감쇄될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 기초부(110)에 복수의 케이슨(130)을 소정 간격으로 설치하고, 이웃하는 케이슨(130) 사이에 각각의 부유식구조물(150)을 계류부재(155a, 155b)를 통해 연결함으로써, 기존의 케이슨식 방파제에 비해서는 전체를 케이슨으로 구성하지 않았기 때문에 시공비용을 줄일 수 있으며, 특히, 본 발명은 부유식구조물(150)을 기존과 같이 해저 지반에 계류장치로 연결하는 구조가 아니라, 탄성력이 있는 제1 계류부재(155a)로 부유식구조물(150)을 양측의 케이슨(130)에 연결설치한 구조이므로, 더욱더 시공비용을 줄일 수 있으며, 시공이 용이해질 수 있다.

또한, 본 발명은 케이슨(130)과 부유식구조물(150) 사이로 유입된 해수의 파력을 감쇄시키도록 제1 파력저감부재(136)와 제2 파력저감부재(156)가 설치되어, 해수의 유동흐름을 해수 진행방향에 대해 좌우 지그재그 형태로 이동되게 하여 파력의 더욱 감쇄시킬 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3과 같이, 본 발명은 소정 길이를 갖는 제3 파력저감부재(133)가 케이슨(130)의 전면(해수를 마주치는 면)을 향해 돌출 형성된다. 제3 파력저감부재(133)는 케이슨(130)의 전면에 탈부착 가능하게 마련될 수 있다. 따라서 제3 파력저감부재(133)가 손상된 경우 새 것으로 교환이 가능하다.

그리고 제3 파력저감부재(133)는 폭 방향으로 물결치는 형상을 포함할 수 있다. 그리고 제1 파력저감부재(136)는 해수의 높이 방향으로 물결치는 형상을 포함할 수 있다. 즉, 제3 파력저감부재(133)는 엠보싱 형상으로 마련될 수 있다.

이 구성으로, 외해에서 밀려오는 파랑이 먼저 제3 파력저감부재(133)에 의해 감쇄되고 제1 및 제2 파력저감부재(136, 156)에 의해 감쇄되기 때문에 파력감쇄효과를 더욱 높여줄 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

110 : 기초부
111 : 사석
113, 115 : 피복재
130 : 케이슨
133 : 제3 파력저감부재
136 : 제1 파력저감부재
150 : 부유식구조물
155a, 155b : 계류부재
156 : 제2 파력저감부재
160 : 파력감쇄유로
170 : 제1 파력발전유닛
180 : 제2 파력발전유닛

Claims (11)

1. 외해로부터 밀려오는 파랑을 감쇄하여 내해를 정온하게 보호하는 혼합식 방파제에 관한 것으로서,
   해저 지반에 설치되는 기초부(110);
   상기 기초부의 길이 방향을 따라 소정간격 이격되며, 상기 기초부에 고정된 상태로 형성되어 파력을 상쇄하는 복수의 케이슨(130);
   상기 복수의 케이슨 사이에서 해수에 부유한 상태로 배치되어 파력을 상쇄하는 부유식구조물(150);
   상기 부유식구조물을 상기 케이슨에 연결하여 상기 부유식구조물의 이동을 제한하며, 탄성력이 있는 재질로 이루어진 계류부재(155);
   상기 부유식구조물(150)을 관통하도록 형성되는 파력감쇄유로(160);
   상기 파력감쇄유로(160)를 따라 흐르는 해수의 운동에너지에 의해 전력을 생성하는 제1 파력발전유닛(170); 및
   상기 케이슨의 내부에 수용되는 해수의 고저차를 이용하여 전력을 생성하는 제2 파력발전유닛(180)을 포함하고,
   상기 부유식구조물은 내부에 부유챔버가 형성되고,
   상기 파력감쇄유로는 상기 외해로부터 밀려오는 파도가 감쇄되도록 상기부유식구조물의 전면에 형성되어 해수가 유입되는 입구와 하면에 형성되어 해수가 배출되는 출구를 포함하고, 소정 곡률을 갖는 아치형태로 이루어지고,
   상기 제1 파력발전유닛은 상기 파력감쇄유로를 통해 이동하는 해수에 의해회전하도록 상기 파력감쇄유로의 출구에 인접하여 배치되는 제1 임펠러와, 일 측이 상기 제1 임펠러에 연결되고 상측으로 연장되어 상기 제1 임펠러의 회전력을 전달하는 제1 회전축과, 상기 제1 회전축과 연결되어 회전에너지를 전기에너지로 전환하는 제1 발전기를 포함하고,
   상기 케이슨은,
   내부에 해수를 수용하는 수용공간이 형성되고,
   후면에 상기 수용공간과 연통되는 개구가 형성되고,
   상면에 상기 수용공간과 연통되는 외기홀이 형성되며,
   상기 제2 파력발전유닛은 상기 외기홀을 통해 상기 수용공간과 외부 사이에서 이동하는 상승 및 하강기류에 의해 회전하도록 상기 외기홀에 인접하여 배치되는 제2 임펠러와, 일 측이 상기 제2 임펠러에 연결되고 상측으로 연장되어 상기 제2 임펠러의 회전력을 전달하는 제2 회전축과, 상기 제2 회전축과 연결되어 회전에너지를 전기에너지로 전환하는 제2 발전기를 포함하고,
   상기 복수의 케이슨 각각은 상기 부유식구조물을 마주보는 면에 탈착 가능하게 설치되고, 해수의 흐름 방향(전면과 후면을 연결하는 방향)으로 물결치는 형상을 포함하는 제1 파력저감부재와,
   상기 복수의 부유식구조물 각각은 상기 케이슨을 마주보는 면에 탈착 가능하게 설치되고, 해수의 흐름 방향(전면과 후면을 연결하는 방향)으로 물결치는 형상을 포함하는 제2 파력저감부재를 포함하고,
   상기 제1 파력저감부재와 상기 제2 파력저감부재의 물결치는 형상은 서로 교번적으로 배치되며,
   상기 케이슨과 상기 부유식구조물의 사이공간을 통해 이동되어 교환되는 해수는 전후 진행방향으로 좌우 지그재그형태로 이동되어 파력이 감쇄되는 것을 특징으로 하는 혼합식 방파제.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 파력저감부재와 상기 제2 파력저감부재는 상하 방향으로도 물결치는 형상을 포함하여, 전체적으로 엠보싱 형상을 구비하는 혼합식 방파제.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 케이슨 각각은 상기 해수를 마주치는 면(전면)에 탈착 가능하게 설치되고, 폭 방향과 높이 방향으로 물결치는 형상을 포함하여, 전체적으로 엠보싱 형상을 구비하는 제3 파력저감부재를 포함하는 혼합식 방파제.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 계류부재는 상기 케이슨과 상기 부유식구조물의 마주보는 측면의 상부를 연결하는 한 쌍의 계류부재와 상기 부유식구조물의 하부면과 상기 기초부를 연결하는 한 쌍의 계류부재를 포함하는 혼합식 방파제.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 파력감쇄유로는 입구의 내경이 출구의 내경보다 크게 마련되도록 입구에서 출구로 갈수록 내경이 작아지는 영역을 포함하는 혼합식 방파제.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 부유식구조물의 하면에는 상부로 요입되는 요입홈이 형성되고,
   상기 파력감쇄유로의 출구는 요입홈의 상부면에 형성되고, 상기 제1 임펠러는 상기 요입홈의 내부에 마련되며,
   상기 부유식구조물의 하면에는 상기 요입홈을 내측에 두고 상기 제1 임펠러를 보호하는 다공성 망사부재가 설치되는 혼합식 방파제.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이슨은 상기 외기홀의 상부에 떨어져 위치하는 상부구조물과 상기 케이슨의 상면과 상기 상부구조물을 연결하는 복수의 지지부재를 더 포함하고,
   상기 인접하는 지지부재 사이에는 외기가 드나들 수 있는 공간이 형성되어 상기 외기홀과 연통되며,
   상기 상부구조물의 하부면은 아래로 볼록한 면을 포함하고, 상기 아래로 볼록한 면의 최저접에 인접하여 상기 외기홀이 배치되는 혼합식 방파제.
9. 제 1 항에 따른 혼합식 방파제를 설치하는 방법에 있어서,
   해저 지반에 경사진 구조로 사석(111)을 쌓고,
   상기 사석의 전면경사면과 후면경사면에 각각 피복석(113, 115)을 설치하고,
   상기 사석 상부에 상기 복수의 케이슨을 소정 간격 이격되게 설치하고,
   인접하는 상기 케이슨 사이의 간격에 상기 부유식구조물을 배치하고,
   상기 계류부재를 이용하여 상기 부유식구조물의 측면과 인접하는 상기 케이슨의 측면을 연결하는 혼합식 방파제의 설치방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사석 상부에 상기 복수의 케이슨을 설치한 후에 상기 피복석을 설치하는 혼합식 방파제의 설치방법.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 계류부재를 이용하여 상기 부유식구조물과 상기 케이슨의 측면을 서로 연결한 후에, 상기 계류부재를 이용하여 상기 부유식 구조물의 하면과 상기 사석을 연결하는 혼합식 방파제의 설치방법.

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