KR102095792B1 - 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템 및 그 시공 방법 - Google Patents

파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템 및 그 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템에 관한 것으로서, 전면이 외해를 향하도록 좌우방향으로 연장되어 형성되되, 전면에 전방으로 돌출되는 돌출부와 후방으로 요입되는 요입부가 번갈아 형성되며, 상기 돌출부와 상기 요입부의 사이에는 외해에서 입사되는 파도를 상기 요입부로 안내하기 위하여 상기 돌출부에서 상기 요입부를 향하여 경사진 파도 안내부가 각각 형성되는 파력 증폭 방파제 ; 상기 파력 증폭 방파제의 요입부에 각각 마련되어 상기 요입부에 집중되는 파도의 운동 에너지를 이용하여 발전하는 파력 발전장치 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템 및 그 시공 방법{WAVE POWER GENERATION SYSTEM USING WAVE AMPLIFICATION BREAKWATER AND CONSTRUCTION METHOD THEREFOR}
본 발명은 파력 발전 시스템 및 그 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 파력 증폭 방파제를 이용하여 파력을 증폭시켜 파력 발전에 이용하는 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템에 관한 것이다.
방파제를 시공하기 위하여 널리 사용되는 테트라포드(TTP)는 외해를 향하여 경사진 형태의 방파제(경사제)를 시공하기에 적합하다. 테트라포드를 이용하여 시공된 방파제는 파도를 분산시켜 흡수하므로 파력 발전 시스템을 구축하기에 적합하지 않다.
방파제에 파력 발전 시스템을 구축하기 위해서는 파도가 유입되는 외해를 향하여 직벽 형태의 방파제(직립제)를 설치하고, 설치된 방파제에 외해를 향하도록 파력 발전장치를 설치하여야 한다.
방파제는 파도가 항상 일정한 방향으로 유입될 수 있도록 파도의 유입 방향을 고려하여 설치되어야 한다. 아울러 방파제에 마련되는 파력 발전장치는 서로 간섭하지 않도록 일정한 간격으로 이격하여 설치되어야 한다.
이와 같은 종래의 파력 발전 시스템은 크게 3가지 문제점을 가지고 있다.
첫 번째는 방파제를 향하여 유입되는 파도 중 일부는 파력 발전장치를 구동하여 발전에 기여하나, 인접한 파력 발전장치 사이로 유입되는 파도는 파력 발전장치를 구동하지 못하고 방파제에 부딪혀 반사되거나 소멸된다는 것이다.
즉, 외해에서 유입되는 파도를 모두 이용하지 못하고 극히 일부만을 이용하여 발전이 이루어지게 되므로 발전 효율이 매우 떨어진다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 파도가 유입되는 면을 촘촘하게 커버하는 파력 발전장치를 설치하면, 파력 발전 시스템의 구조가 지나치게 복잡해지고 유지 보수가 어려우며 파력 발전 시스템을 구축하기 위하여 많은 비용이 소요된다는 문제가 발생한다.
두 번째는 파도가 파력 발전장치를 향하여 정면으로 유입되는 상황을 고려하여 파력 발전장치가 설계되므로, 파도의 유입 방향이 일정하지 않으면 발전 효율이 떨어지며 비스듬히 입사되는 파도에 의하여 파력 발전장치가 파손될 수 있다는 것이다.
종래의 파력 발전장치는 파도의 유입 방향을 정면으로 향하도록 설계되는 것이 일반적이다. 즉, 부유체의 회동축을 파도의 입사면에 나란하게 배치하여 정면으로 입사되는 파도에만 부유체가 상하로 움직이며 파도의 운동 에너지를 효과적으로 전달받을 수 있도록 한다.
만약 파도의 입사 방향이 바뀌면 부유체의 회동축과 파도의 입사면이 뒤틀린 상태가 되므로 파도의 에너지를 효과적으로 전달받을 수 없을 뿐만 아니라 부유체나 부유체의 회동축이 파도에 의하여 파손될 수 있다.
세 번째는 파력 발전장치는 파력 발전의 효율을 높이기 위하여 높은 파력 에너지를 가진 파도가 형성되는 위치에 설치되어야 하나, 방파제가 높은 파력을 가진 파도에 견디기 위하여는 방파제의 규모가 대형화되어야 한다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1584184호 "방파제를 이용한 파력 발전장치" (2016.1.5. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 외해에서 유입되는 파도를 특정 부위로 집중시켜 파력을 증폭시키고 이를 이용하여 파력 발전을 할 수 있도록 하는 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템을 제시하고자 한다.
또한 보다 작은 규모로 설치되어 경제성을 높이면서도 높은 파력을 가진 파도를 견딜 수 있는 파력 증폭 방파제를 가진 파력 발전 시스템을 제시하고자 한다.
아울러 이와 같은 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템을 시공하기 위한 시공 방법을 제시하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 전면에 좌측이 우측보다 전방으로 돌출되도록 경사진 제1-1경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제1-1상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제1-1콘크리트 블록, 전면에 우측이 좌측보다 전방으로 돌출되도록 경사진 제1-2경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제1-2상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제1-2콘크리트 블록, 전면에 중앙부가 전방으로 돌출되고 좌측과 우측이 후방으로 후퇴되도록 경사진 제2-1돌출 경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제2-1상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제2-1콘크리트 블록, 전면에 중앙부가 후방으로 요입되고 좌측과 우측이 전방으로 돌출되도록 경사진 제2-2요입 경사부가 형성되는 상하방향으로 연장되는 제2-2상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제2-2콘크리트 블록을 제작하는 콘크리트 블록 제작 단계 ; 상기 콘크리트 블록 제작 단계에서 제작된 복수의 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록을 수중 지반의 상부에 설치하되, 상기 제1-1콘크리트 블록과 상기 제1-2콘크리트 블록은 수평방향으로 교대로 배치되어 제1블록층을 형성하고, 상기 제2-1콘크리트 블록과 상기 제2-2콘크리트 블록은 수평방향으로 교대로 배치되어 제2블록층을 형성하고, 상기 제1블록층과 상기 제2블록층은 상하방향으로 교대로 적층되어 콘크리트 블록 집합체를 형성하며, 상기 제1블록층과 상기 제2블록층은 평면도상 구조가 서로 동일한 형태이며, 상기 콘크리트 블록 집합체는 전면에 전방으로 돌출되는 제1돌출부와 후방으로 요입되는 제1요입부가 번갈아 형성되면서 상기 제1돌출부와 상기 제1요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 상기 제1요입부로 안내하기 위하여 상기 제1돌출부에서 상기 제1요입부를 향하여 경사진 제1파도 안내부가 각각 형성되며, 상기 콘크리트 블록 집합체의 상기 제1-1,1-2,2-1,2-2상하방향 관통구는 상하방향으로 연속되면서 하단부가 상기 수중 지반에 의하여 막히며 상단부가 개방된 복수의 콘크리트 기둥용 통공부를 형성하는 콘크리트 블록 집합체 형성 단계 ; 상기 콘크리트 블록 집합체 형성 단계 이후, 상하방향으로 연장되는 형태의 보호관을 상기 콘크리트 기둥용 통공부를 통하여 수직 방향으로 상기 수중 지반에 삽입하면서 상기 콘크리트 기둥용 통공부의 하부에 위치한 수중 지반을 천공하여 상기 콘크리트 기둥용 통공부와 연속되는 공간이면서 상기 콘크리트 기둥용 통공부의 단면적보다 작은 단면적으로 상하방향으로 연장되는 지반 천공부를 형성하되, 상기 삽입된 보호관은 상기 콘크리트 기둥용 통공부 및 상기 지반 천공부에 걸쳐 위치되며, 상기 삽입된 보호관의 내부에 상기 지반 천공부가 형성되는 지반 천공부 형성 단계 ; 상기 지반 천공부 형성 단계 이후, 상하방향으로 형성된 상하방향 철근부를 상기 상하방향 철근부의 하부 및 측부를 방수막으로 감싼 상태로 상기 보호관에 삽입하고 상기 방수막의 내부에 콘크리트를 타설하여 상기 콘크리트 기둥용 통공부와 상기 지반 천공부를 따라 콘크리트 기둥을 형성하되, 상기 타설된 콘크리트가 경화되기 전에 상기 보호관을 제거하여 상기 방수막은 상기 타설된 콘크리트의 압력으로 상기 수중 지반 및 상기 콘크리트 블록에 밀착되며, 상기 콘크리트 기둥은 상기 콘크리트 기둥용 통공부에 위치하면서 상하방향으로 연장되는 제1콘크리트 기둥부와 상기 지반 천공부에 위치하면서 상하방향으로 연장되는 제2콘크리트 기둥부를 포함하여 이루어지는 콘크리트 기둥 형성 단계 ; 상기 콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 상기 콘크리트 블록 집합체의 상부에 상치 콘크리트 구조물을 형성하되, 상기 상치 콘크리트 구조물은 전면에 전방으로 돌출되는 제2돌출부와 후방으로 요입되는 제2요입부가 번갈아 형성되면서 상기 제2돌출부와 상기 제2요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 상기 제2요입부로 안내하기 위하여 상기 제2돌출부에서 상기 제2요입부를 향하여 경사진 제2파도 안내부가 각각 형성되는 상치 콘크리트 구조물 형성 단계 ; 상기 콘크리트 블록 집합체의 제1요입부 또는 상기 상치 콘크리트 구조물의 제2요입부에 집중되는 파도의 운동 에너지를 이용하여 발전하는 파력 발전장치를 상기 상치 콘크리트 구조물의 제2요입부에 설치하는 파력 발전장치 설치 단계 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 콘크리트 블록 집합체의 상부 표면은 수면보다 높게 위치되며, 상기 지반 천공부 형성 단계에서 삽입된 보호관의 상단은 상기 콘크리트 블록 집합체의 상부 표면으로부터 돌출되며, 상기 지반 천공부 형성 단계는, 천공 장비가 수면보다 높게 위치한 상기 콘크리트 블록 집합체의 상부 표면에 배치되어 건식 작업으로 천공 작업을 수행하는 것이 바람직하다.
삭제
본 발명의 다른 사상으로, 전면에 좌측이 우측보다 전방으로 돌출되도록 경사진 제1-1경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제1-1상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제1-1콘크리트 블록, 전면에 우측이 좌측보다 전방으로 돌출되도록 경사진 제1-2경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제1-2상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제1-2콘크리트 블록, 전면에 중앙부가 전방으로 돌출되고 좌측과 우측이 후방으로 후퇴되도록 경사진 제2-1돌출 경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제2-1상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제2-1콘크리트 블록, 전면에 중앙부가 후방으로 요입되고 좌측과 우측이 전방으로 돌출되도록 경사진 제2-2요입 경사부가 형성되는 상하방향으로 연장되는 제2-2상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제2-2콘크리트 블록를 포함하여 이루어지며, 상기 복수의 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록이 수중 지반의 상부에 설치되어 상기 제1-1콘크리트 블록과 상기 제1-2콘크리트 블록은 수평방향으로 교대로 배치되어 제1블록층을 형성하고, 상기 제2-1콘크리트 블록과 상기 제2-2콘크리트 블록은 수평방향으로 교대로 배치되어 제2블록층을 형성하고, 상기 제1블록층과 상기 제2블록층은 평면도상 구조가 서로 동일한 형태로서 상하방향으로 교대로 적층되며, 전면에 전방으로 돌출되는 제1돌출부와 후방으로 요입되는 제1요입부가 번갈아 형성되면서 상기 제1돌출부와 상기 제1요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 상기 제1요입부로 안내하기 위하여 상기 제1돌출부에서 상기 제1요입부를 향하여 경사진 제1파도 안내부가 각각 형성되는 콘크리트 블록 집합체 ; 상기 콘크리트 블록 집합체의 상기 제1-1,1-2,2-1,2-2상하방향 관통구가 상하방향으로 연속되면서 하단부가 상기 수중 지반에 의하여 막히며 상단부가 개방된 복수의 콘크리트 기둥용 통공부와 상기 콘크리트 기둥용 통공부의 하부에 위치하며 상기 수중 지반이 천공되어 형성된 지반 천공부를 따라 형성된 복수의 콘크리트 기둥 ; 상기 콘크리트 블록 집합체의 상부에 형성되되 전면에 전방으로 돌출되는 제2돌출부와 후방으로 요입되는 제2요입부가 번갈아 형성되면서 상기 제2돌출부와 상기 제2요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 상기 제2요입부로 안내하기 위하여 상기 제2돌출부에서 상기 제2요입부를 향하여 경사진 제2파도 안내부가 각각 형성되는 상치 콘크리트 구조물 ; 상기 상치 콘크리트 구조물의 제2요입부에 마련되어 상기 콘크리트 블록 집합체의 제1요입부 또는 상기 상치 콘크리트 구조물의 제2요입부에 집중되는 파도의 운동 에너지를 이용하여 발전하는 파력 발전장치 ; 를 포함하여 이루어지며, 상기 콘크리트 기둥은 상기 콘크리트 기둥용 통공부에 위치하면서 상하방향으로 연장되는 제1콘크리트 기둥부와 상기 지반 천공부에 위치하면서 상기 제1콘크리트 기둥부의 단면적보다 작은 단면적으로 상하방향으로 연장되는 제2콘크리트 기둥부를 포함하여 이루어지며 ; 상기 콘크리트 기둥은, 상하방향으로 형성되어 상기 콘크리트 기둥용 통공부와 상기 지반 천공부에 걸쳐 배치된 상하방향 철근부와, 상기 상하방향 철근부의 하부 및 측부를 감싸면서 상기 수중 지반 및 상기 콘크리트 블록에 밀착된 방수막과, 상기 방수막의 내부에 타설되어 양생된 콘크리트를 포함하여 이루어지는 것 ; 을 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명에 의한 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템은, 외해에서 입사되는 파도를 특정 부위로 집중시켜 파력을 증폭하고 이를 이용하여 파력 발전을 하므로 파력 발전 효율이 매우 높다.
아울러 파도의 입사면 전체에 파력 발전장치를 배치하지 않아도 되므로 파력 발전 시스템의 구조가 간단하고 쉽게 구축할 수 있다.
또한 본 발명의 파력 증폭 방파제는 콘크리트 블록의 적층식으로 구축되면서 콘크리트 기둥에 의하여 수중 지반에 결합되어 시공이 간단하고 구조적으로 매우 안정적이면서 경제적으로 설치 가능하다.
또한 파력 발전장치는 파도의 입사 방향에 무관하게 파력 에너지를 효과적으로 전달받을 수 있으며 쉽게 파손되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템의 사시도,
도 2는 도 1의 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템의 개념 측면도,
도 3은 도 1의 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템의 파력 발전장치 부위를 확대하여 도시한 사시도,
도 4는 도 1의 파력 증폭 방파제를 향하여 입사되는 파도의 평면상 움직임을 개념적으로 도시한 도면,
도 5는 파력 증폭 방파제를 형성하기 위한 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록의 사시도,
도 6은 도 5의 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록이 적층되어 콘크리트 블록 집합체를 형성한 상태의 사시 개념도,
도 7은 도 6의 단면 개념도,
도 8은 도 7의 콘크리트 블록 집합체 형성 이후 지반 천공부를 형성한 상태의 도면,
도 9 내지 도 12는 도 8의 지반 천공부 형성 이후 콘크리트 기둥을 형성하는 과정을 순서대로 도시한 도면,
도 13은 도 12 이후 콘크리트 블록 집합체의 상부에 상치 콘크리트 구조물을 형성한 상태의 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시례를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시례에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템의 사시도이며, 도 2는 도 1의 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템의 개념 측면도이며, 도 3은 도 1의 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템의 파력 발전장치 부위를 확대하여 도시한 사시도이며, 도 4는 도 1의 파력 증폭 방파제를 향하여 입사되는 파도의 평면상 움직임을 개념적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시례에 의한 파력 증폭 방파제는 외해에서 입사되는 파도를 특정 부위로 집중시켜 파력을 증폭하는 파력 증폭 방파제(10)와, 파력 증폭 방파제(10)에 설치되어 파력 에너지를 전력으로 전환하는 파력 발전장치(20)로 이루어진다.
파력 증폭 방파제(10)에 대하여 먼저 설명한다. 본 실시례의 파력 증폭 방파제(10)는 직립 구조로 설치되는 방파제(직립제)이다.
본 파력 증폭 방파제(10)는 전면이 외해를 향하도록 좌우방향으로 연장되어 형성되며, 전면에 전방으로 돌출되는 돌출부(11)와 후방으로 요입되는 요입부(12)가 지그재그 형태를 이루도록 번갈아 형성된다.
파력 증폭 방파제(10)의 돌출부(11)와 요입부(12)의 사이에는 외해에서 입사되는 파도를 요입부(12)로 안내하기 위하여 돌출부(11)에서 요입부(12)를 향하여 경사진 파도 안내부(13)가 형성된다.
파도 안내부(13)는 요철이 형성되거나 파도를 분산시키기 위한 슬릿 등이 형성되어 있지 않은 매끄러운 경사면이다.
파력 증폭 방파제(10)의 전면으로 입사되는 파도 중 요입부(12)의 주변으로 입사되는 파도는 각 요입부(12)의 좌측과 우측에 위치한 파도 안내부(13)를 따라서 요입부(12)로 안내되며, 안내된 파도는 서로 중첩되어 높은 진폭의 파도를 형성하게 된다. 즉, 파도가 요입부(12)로 집중되어 파력이 증폭된다.
이와 같은 파력 증폭 방파제(10)의 시공 방법을 설명한다.
도 5는 파력 증폭 방파제를 형성하기 위한 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록의 사시도이며, 도 6은 도 5의 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록이 적층되어 콘크리트 블록 집합체를 형성한 상태의 사시 개념도이며, 도 7은 도 6의 단면 개념도이며, 도 8은 도 7의 콘크리트 블록 집합체 형성 이후 지반 천공부를 형성한 상태의 도면이며, 도 9 내지 도 12는 도 8의 지반 천공부 형성 이후 콘크리트 기둥을 형성하는 과정을 순서대로 도시한 도면이며, 도 13은 도 12 이후 콘크리트 블록 집합체의 상부에 상치 콘크리트 구조물을 형성한 상태의 도면이다.
(1) 콘크리트 블록 제작 단계
도 5와 같은 콘크리트 블록(110, 120, 130, 140)을 제작한다.
콘크리트 블록(110, 120, 130, 140)의 형태는 다양하게 형성될 수 있지만, 적어도 상하방향으로 연장되는 상하방향 관통구가 둘 이상 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예는 4가지 형태의 콘크리트 블록(110, 120, 130, 140)을 제작한다.
제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록(110,120,130,140) 각각은 좌우방향 폭이 약 6m이고 두께가 약 2m인 납작한 콘크리트 블록 형태이다.
제1-1콘크리트 블록(110)은 전면에 좌측이 우측보다 전방으로 돌출되게 경사진 제1-1경사부(111)가 형성되는 콘크리트 블록으로서, 내측에 콘크리트 기둥(200)을 형성하여 인접한 다른 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록(110,120,130,140)과 결속시키기 위한 복수의 제1-1상하방향 관통구(112)가 상하방향으로 형성되어 있다.
본 실시례의 제1-1콘크리트 블록(110)에는 4개의 제1-1상하방향 관통구(112)가 형성되어 있으며, 이와 더불어 제1-1콘크리트 블록(110)을 경량화하여 제작, 운반, 시공을 용이하게 하기 위한 제1-1공동(113)이 형성되어 있다.
제1-2콘크리트 블록(120)은 전면에 우측이 좌측보다 전방으로 돌출되게 경사진 제2경사부(121)가 형성되는 콘크리트 블록으로서, 내측에 콘크리트 기둥(200)을 형성하여 인접한 다른 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록(110,120,130,140)과 결속시키기 위한 복수의 제1-2상하방향 관통구(122)가 상하방향으로 형성되어 있다.
본 실시례의 제1-2콘크리트 블록(120)에는 4개의 제1-2상하방향 관통구(122)가 형성되어 있으며, 이와 더불어 제1-2콘크리트 블록(120)을 경량화하여 제작, 운반, 시공을 용이하게 하기 위한 제1-2공동(123)이 형성되어 있다.
제2-1콘크리트 블록(130)은 전면에 중앙부가 전방으로 돌출되고 좌측과 우측이 후방으로 후퇴되도록 경사진 제2-1돌출 경사부(131)가 형성되는 콘크리트 블록으로서, 내측에 콘크리트 기둥(200)을 형성하여 인접한 다른 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록(110,120,130,140)과 결속시키기 위한 복수의 제2-1상하방향 관통구(132)가 상하방향으로 형성되어 있다.
본 실시례의 제2-1콘크리트 블록(130)에는 4개의 제2-1상하방향 관통구(132)가 형성되어 있으며, 이와 더불어 제2-1콘크리트 블록(130)을 경량화하여 제작, 운반, 시공을 용이하게 하기 위한 제2-1공동(133)이 형성되어 있다.
제2-2콘크리트 블록(140)은 전면에 중앙부가 후방으로 요입되고 좌측과 우측이 전방으로 돌출되도록 경사진 제2-2요입 경사부(141)가 형성되는 콘크리트 블록으로서, 내측에 콘크리트 기둥(200)을 형성하여 인접한 다른 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록(110,120,130,140)과 결속시키기 위한 복수의 제2-2상하방향 관통구(142)가 상하방향으로 형성되어 있다.
본 실시례의 제2-2콘크리트 블록(140)에는 4개의 제2-2상하방향 관통구(142)가 형성되어 있으며, 이와 더불어 제2-2콘크리트 블록(140)을 경량화하여 제작, 운반, 시공을 용이하게 하기 위한 제2-2공동(143)이 형성되어 있다.
(2) 콘크리트 블록 집합체 형성 단계
콘크리트 블록 제작 단계에서 제작된 복수의 콘크리트 블록(110, 120, 130, 140)을 도 6 및 도 7과 같이 수중 지반(1)의 상부에 설치하여, 도 6 및 도 7과 같이 복수의 콘크리트 블록(110, 120, 130, 140)이 수평방향 및 상하방향으로 연속하여 배치된 콘크리트 블록 집합체(100)를 형성한다.
도 6은 설치된 상태의 사시도이며, 도 7은 설치된 상태의 단면도이다.
이때 제1-1콘크리트 블록(110)과 제1-2콘크리트 블록(120)을 수평방향으로 교대로 배치하여 제1블록층(100a)를 형성한다. 제1-1콘크리트 블록(110)과 제1-2콘크리트 블록(120)을 수평방향으로 연속되게 배치하면, 형성된 제1블록층(100a)의 전면에는 제1-1경사부(111)와 제1-2경사부(121)가 지그재그 형태로 연결되어 파력 증폭 방파제(10)의 돌출부(11)와 요입부(12)를 형성하게 된다.
제2-1콘크리트 블록(130)과 제2-2콘크리트 블록(140)을 수평방향으로 번갈아 배치하여 제2블록층(100b)을 형성한다. 제2-1콘크리트 블록(130)과 제2-2콘크리트 블록(140)을 수평방향으로 연속되게 배치하면, 형성된 제2콘크리트 블록(100b)의 전면에는 제2-1돌출 경사부(131)와 제2-2요입 경사부(141)가 지그재그 형태로 연결되어 파력 증폭 방파제(10)의 돌출부(11)와 요입부(12)가 반복되어 형성된다.
이와 같은 제1블록층(100a)과 제2블록층(100b)은 상하방향으로 교대로 적층되어 콘크리트 블록 집합체(100)를 형성한다.
또한 제1블록층(100a)과 제2블록층(100b)은 평면도상 구조가 서로 동일한 형태이다.
따라서 콘크리트 블록 집합체(100)는 전면에 전방으로 돌출되는 제1돌출부와 후방으로 요입되는 제1요입부가 번갈아 형성되면서 제1돌출부와 제1요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 제1요입부로 안내하기 위하여 제1돌출부에서 제1요입부를 향하여 경사진 제1파도 안내부가 각각 형성된다. 이와 같은 콘크리트 블록 집합체(100)의 구조는 파력 증폭 방파제(10)의 돌출부(11), 요입부(120, 파도 안내부(13)의 구조에 대응된다.
콘크리트 블록 집합체(100)를 이루는 콘크리트 블록(110, 120, 130, 140)의 제1-1,1-2,2-1,2-2상하방향 관통구(112, 122, 132, 142)는 상하방향으로 연속되면서 하단부가 수중 지반(1)에 의하여 막히며 상단부가 개방되면서 상하방향으로 연장되는 콘크리트 기둥용 통공부(101)를 형성한다.
즉 어느 하나의 제1-1상하방향 관통구(112)는 하부의 제2-2상하방향 관통구(142) 및 상부의 제2-2상하방향 관통구(142)와 연속되면서 콘크리트 기둥용 통공부(101)를 형성하며, 다른 하나의 제1-1상하방향 관통구(112)는 하부의 제2-1상하방향 관통구(132) 및 상부의 제2-1상하방향 관통구(132)와 연속되면서 콘크리트 기둥용 통공부(101)를 형성한다.
또한 어느 하나의 제1-2상하방향 관통구(122)는 하부의 제2-2상하방향 관통구(142) 및 상부의 제2-2상하방향 관통구(142)와 연속되면서 콘크리트 기둥용 통공부(101)를 형성하며, 다른 하나의 제1-2상하방향 관통구(122)는 하부의 제2-1상하방향 관통구(132) 및 상부의 제2-1상하방향 관통구(132)와 연속되면서 콘크리트 기둥용 통공부(101)를 형성한다.
본 실시예의 수중 지반(1)은 인위적으로 조성되지 않은 수중 지반, 즉 해저면에 해당하지만, 실시예에 따라서 수중 지반(1)은 수중 콘크리트 블록 구조물을 위하여 인공적으로 조성한 기초 지반을 포함하는 개념이다.
수중 지반(1)의 상부에 기초 지반이 조성되고 그 이후 콘크리트 블록 집합체(100)를 형성한다면, 콘크리트 블록 집합체 형성 단계 이전에 기초 지반을 조성하는 기초 지반 조성 단계가 더 필요하다.
기초 지반은, 기초 사석 지반, 치환 사석 지반, 심층혼합처리 지반, 연약지반개량처리된 지반 중 어느 하나 또는 이들을 복합한 것일 수 있다.
연약지반개량처리된 지반이란, 지반이 연약하여 필요한 지지력을 얻을 수 없을 때 치환공법, 압밀공법, 탈수공법, 배수공법, 진동다짐공법, 다짐모래 말뚝공법, 폭파공법, 약액주입공법 등에 따라 지반을 개량하는 연약지반개량공법에 따라 개량 처리된 지반을 말한다.
(3) 지반 천공부 형성 단계
콘크리트 블록 집합체 형성 단계 이후, 도 8과 같이 콘크리트 기둥용 통공부(101)의 하부에 위치한 수중 지반(1)을 천공하여 콘크리트 기둥용 통공부(101)와 연속되는 공간인 지반 천공부(102)를 형성한다.
본 실시예에서는, 상하방향으로 연장되는 형태의 보호관(103)을 콘크리트 기둥용 통공부(101)를 통하여 수직 방향으로 수중 지반(1)에 삽입하면서 콘크리트 기둥용 통공부(101)의 하부에 위치한 수중 지반(1)을 천공한다.
이와 같이 지반 천공부(102)를 형성하면, 삽입된 보호관(103)은 콘크리트 기둥용 통공부(101) 및 지반 천공부(102)에 걸쳐 위치되며, 보호관(103)의 내부에 지반 천공부(102)가 형성된다.
이때 보호관(103)은 콘크리트 기둥용 통공부(103)보다 작은 직경을 가지며, 지반 천공부(102)는 콘크리트 기둥용 통공부(101)의 단면적보다 작은 단면적으로 상하방향으로 연장된다.
이때 보호관(103)은 천공 작업 도중 혹은 천공 후에 주변의 수중 지반(1)이 지반 천공부(102)로 붕괴되거나 혹은 각종 이물질이 지반 천공부(102)로 유입되는 것을 방지한다.
또한 보호관(103)은 후술하는 상하방향 철근부 및 방수막을 삽입할 때 방수막을 보호하는 역할을 한다.
보호관(103)의 길이는 콘크리트 기둥용 통공부(101)의 길이와 지반 천공부(102)의 길이의 합보다 길게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여 방수막 삽입 작업을 간편하게 진행할 수 있다.
즉 도 8에 도시된 바와 같이 콘크리트 블록 집합체(100)의 상부 표면은 수면보다 높게 위치되며, 지반 천공부 형성 단계에서 삽입된 보호관(103)의 상단은 콘크리트 블록 집합체(100)의 상부 표면으로부터 돌출되어 있다. 즉 보호관(103)의 상단은 수면보다 높게 위치되며 또한 콘크리트 블록 집합체(100)의 상부 표면보다 높게 위치된다. 따라서 보호관(103)으로 방수막 등을 삽입하는 작업이 매우 간편하게 이루어질 수 있다.
한편 보호관(103)은 지반 천공부 형성 단계 이후 제거되는 것이 바람직하다.
한편 수중 지반(1)을 천공하는 작업을 위하여는 천공 장비가 필요하며, 본 실시예는 콘크리트 블록 집합체(100)의 상부 표면은 수면보다 높게 위치하므로, 천공 장비가 콘크리트 블록 집합체(100)의 상부 표면에 배치되어 천공 작업을 수행한다면 이는 건식 작업이 되어(즉 바지선에서 작업하는 습식 작업이 불필요하게 됨.), 육상 작업과 동일한 환경에서 작업하여 작업 효율을 높일 수 있다.
(4) 콘크리트 기둥 형성 단계
지반 천공부 형성 단계 이후, 콘크리트 기둥용 통공부(101)와 지반 천공부(102)를 따라 콘크리트 기둥(200)을 형성한다.
본 실시예의 콘크리트 기둥 형성 단계는 도 9 내지 도 12과 같이 단계적으로 이루어진다.
먼저 도 9 및 도 10과 같이, 상하방향으로 형성된 상하방향 철근부(201)를 콘크리트 기둥용 통공부(101) 및 지반 천공부(102)에 삽입한다.
본 실시예에서는 이미 보호관(103)이 콘크리트 기둥용 통공부(101) 및 지반 천공부(102)에 위치되어 있으므로, 상하방향 철근부(201)를 보호관(103) 내부에 삽입한다.
이때 상하방향 철근부(201)의 하부 및 측부를 방수막(202)으로 감싼 상태로 콘크리트 기둥용 통공부(101) 및 지반 천공부(102)에 삽입한다.
한편 보호관(103)을 통하여 방수막(202) 등이 삽입되므로, 방수막(202)이 수중 지반(1) 등에 접촉하면서 찢기거나 훼손될 위험이 없다.
이와 같이 방수막(202)으로 감싸인 상하방향 철근부(201)가 보호관(103) 내부에 삽입된 후, 도 11 및 도 12와 같이 방수막(202)의 내부에 콘크리트(203)를 타설하여 콘크리트 기둥(200)을 형성한다.
도 11은 방수막(202)의 내부에 콘크리트(203) 소량을 타설하면서 보호관(103)을 조금 상승시킨 상태의 도면이다.
즉 도 11에서 보호관(103)의 하단은 지반 천공부(102)를 막 벗어난 상태를 가지도록 보호관(103)을 상승시킨 상태이며, 방수막(202)의 내부에는 지반 천공부(102) 영역에 필요한 콘크리트(203)가 타설된 상태이다.
이에 의하여 지반 천공부(102)에 위치한 방수막(202)은 콘크리트(203)의 압력에 의하여 수중 지반(1)에 밀착된다.
이와 같은 방식으로, 방수막(202)의 내부에 콘크리트(203)를 점차적으로 타설함과 함께 보호관(103)을 점차적으로 상승시켜, 최종적으로 도 12과 같이 보호관(103)을 완전히 제거하는 한편 콘크리트 기둥용 통공부(101)와 지반 천공부(102) 전체에 콘크리트(203)를 타설하는 작업을 완료한다.
즉 보호관(103)은, 타설된 콘크리트(203)가 경화되기 전에 제거될 수 있다.
이와 같이 콘크리트(203)가 방수막(202)의 내부에 타설되면 방수막(202)은 콘크리트(203)의 압력으로 수중 지반(1) 및 콘크리트 블록(110, 120, 130, 140)에 밀착되며, 이후 양생 과정을 거쳐 콘크리트 기둥(200)이 된다.
만일 방수막(202)의 내부에 콘크리트(203)를 한꺼번에 타설하고 이후 보호관(103)을 상승시켜 보호관(103)을 제거할 수도 있지만, 이 경우 방수막(202)이 콘크리트(203)의 압력으로 보호관(103) 내부에 강하게 밀착되어 보호관(103)을 방수막(202)으로부터 분리하는 것이 어려울 수 있다.
이와 같이 콘크리트 블록 집합체(100)에 콘크리트 기둥(200)이 형성된다.
즉 콘크리트 기둥(200)은, 콘크리트 기둥용 통공부(101)에 위치하면서 제1직경으로 상하방향으로 연장되는 제1콘크리트 기둥부(200a)와, 지반 천공부(102)에 위치하면서 제2직경으로 상하방향으로 연장되는 제2콘크리트 기둥부(200b)를 포함하여 이루어진다.
이와 같이, 콘크리트 블록 집합체(100)를 이루는 복수의 콘크리트 블록(110, 120, 130, 140)이 콘크리트 기둥(200)에 의하여 수중 지반(1)에 결속된 상태가 된다.
따라서 본 실시예의 콘크리트 블록 집합체(100)의 안정성을 평가하기 위하여는, 콘크리트 블록 집합체(100)의 중량과, 수중 콘크리트 블록 구조물(200)의 수중 지반(1)에 대한 마찰력 이외에도, 콘크리트 기둥(200)에 의한 수중 지반(1)에의 결속력을 함께 고려하여야 한다.
즉 본 콘크리트 블록 집합체(100)는 콘크리트 기둥(200)에 의한 수중 지반(1)에의 결속력으로 인하여 안정성이 획기적으로 향상된다.
즉 비교적 소형화된 구조물인 경우에도, 높은 파력 에너지의 파도에 대응할 수 있는 파력 증폭 방파제(10)를 구현할 수 있다.
(5) 상치 콘크리트 구조물 형성 단계
콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 도 13과 같이 콘크리트 블록 집합체(100)의 상부에 상치 콘크리트 구조물(300)을 형성한다.
상치 콘크리트 구조물(300)의 평면도상 구조는 콘크리트 블록 집합체(100)의 평면도상 구조에 대응한다.
즉 상치 콘크리트 구조물(300)은 전면에 전방으로 돌출되는 제2돌출부와 후방으로 요입되는 제2요입부가 번갈아 형성되면서 제2돌출부와 제2요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 제2요입부로 안내하기 위하여 제2돌출부에서 제2요입부를 향하여 경사진 제2파도 안내부가 각각 형성되며, 이와 같은 상치 콘크리트 구조물(300)의 구조는 파력 증폭 방파제(10)의 돌출부(11), 요입부(120, 파도 안내부(13)의 구조에 대응된다.
상치 콘크리트 구조물(300)은 파력 증폭 방파제(10)의 상부를 친수 공간으로 조성하거나 등대와 같은 시설물 설치 공간으로 활용할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이와 같이 상치 콘크리트 구조물(300)이 형성되면서 파력 증폭 방파제(10)가 완성된다.
파력 증폭 방파제(10)에는 약 12m 간격으로 요입부(12)가 반복 형성되어 있다. 요입부(12)의 상부측에는 파력 발전장치(20)를 설치하기 위한 파력 발전장치 설치공간(12a)이 형성된다.
파력 발전장치 설치공간(12a)은 내측으로 오목한 홈 형태로 형성된다. 아울러 파력 증폭 방파제(10)의 상부측에는 파력 발전장치 설치공간(12a)으로 접근할 수 있도록 계단(12b)이 형성된다. 계단(12b)과 같은 부가적인 구조들은 실시례에 따라서 생략되거나 다른 구조물로 변경될 수도 있다.
본 실시례에서 파력 발전장치 설치공간(12a)은 상치 콘크리트 구조물(300)에 형성된다. 파력 발전장치 설치공간(12a)은 파력 증폭 방파제(10)의 수면 위로 돌출된 높이에 따라서 그 위치가 변경될 수 있다.
이와 같이 파력 증폭 방파제(10)가 설치된 후 파력 증폭 방파제(10)에 파력 발전장치가 설치된다.
파력 증폭 방파제(10)의 요입부(즉, 콘크리트 블록 집합체(100)의 제1요입부 또는 상치 콘크리트 구조물(300)의 제2요입부)에 집중되는 파도의 운동 에너지를 이용하여 발전하는 파력 발전장치(20)를 상치 콘크리트 구조물(300)의 제2요입부에 설치한다.
본 실시례의 파력 발전장치(20)는 파도의 상하방향 진동을 직접 이용하여 전력을 생산하는 가동물체형 발전장치이다.
본 파력 발전장치(20)는 파력 증폭 방파제(10)의 요입부(12)에 배치되며 착수부위의 형태가 하방을 향하여 반구형을 이루는 반구형 부유체(22), 반구형 부유체(22)를 요입부(12)의 내에서 상하방향으로 이동 가능하게 안내하는 부유체 안내부, 반구형 부유체(22)의 상하방향 이동을 이용하여 전력을 발전하는 발전부를 포함하여 이루어진다.
반구형 부유체(22)는 해수면에 착수되는 부위의 형태가 하방을 향하여 반구형을 이루는 부유체이다. 반구형 부유체(22)는 파도가 입사되는 방향에 상관없이 파력을 효과적으로 전달받을 수 있도록 하며, 파도의 충격을 최소화하여 파도에 의하여 쉽게 파손되지 않는다.
부유체 안내부는 반구형 부유체(22)를 요입부(12)의 내에서 상하방향으로 이동 가능하게 안내하기 위한 것이다. 부유체 안내부(21)는 반구형 부유체(22)의 상하방향 이동을 안내하기만 하면 되므로 다양한 구조로 설계될 수 있다. 일례로, 부유체 안내부는 반구형 부유체(22)를 상하방향으로 직선 운동하도록 안내하는 레일 구조일 수 있다.
본 실시례의 부유체 안내부는 일단부가 파력 증폭 방파제(10)의 요입부(12)에 상하방향으로 회동 가능하게 결합되고 타단부가 반구형 부유체(22)에 결합되는 회동 지지대(21)이다. 회동 지지대(21)는 한 쌍으로 마련되어 반구형 부유체(22)의 좌우 양측을 붙잡아 상하방향으로 회동 가능하게 지지한다. 이와 같은 구조의 회동 지지대(21)는 반구형 부유체(22)가 파도의 상하방향 진동에 따라서 호를 그리며 상하방향으로 움직일 수 있도록 안내한다.
회동 지지대(21)를 상방으로 완전히 회동시키면 반구형 부유체(22)를 파력 발전장치 설치공간(12a)에 고정시킬 수 있다. 회동 지지대(21)를 상방으로 회동시켜 반구형 부유체(22)를 파력 발전장치 설치공간(12a)에 갈무리하면 태풍으로부터 파력 발전장치(20)의 파손을 방지할 수 있으며, 고장시 손쉽게 접근하여 수리하거나 교체할 수 있다.
발전부는 반구형 부유체(22)의 상하방향 움직임을 이용하여 전력을 발전하기 위한 것이다. 본 실시례의 발전부는 일단부가 파력 증폭 방파제(10)의 요입부(12)에 회동 가능하게 결합되고 타단부가 반구형 부유체(22)에 회동 가능하게 결합되어 반구형 부유체(22)의 상하방향 움직임에 따라서 길이가 가변되는 실린더부재(23)를 이용하여 전력을 발전한다.
즉, 본 실시례의 발전부는 반구형 부유체(22)의 움직임에 따라서 길이가 가변되는 실린더부재(23)를 통하여 전력을 발전하는 장치이다.
실린더부재(23)는 실린더부재(23)의 내부에 채워진 유체가 출입하며 운동에너지를 전달하는 유압실린더일 수 있다. 실린더부재(23)의 구체적인 작동 방식 및 발전부의 전력 발전 방식은 실시례에 따라서 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 의한 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템은, 파도를 파력 증폭 방파제(10)의 요입부(12)로 집중시켜 파력을 증폭시키고 증폭된 파력을 이용하여 파력 발전장치(20)를 가동함으로써 발전이 이루어지도록 한다.
종래의 파력 발전 시스템은 파력 발전장치를 향하여 입사되는 파도 중 일부만을 이용하여 발전이 이루어지도록 하는 것이 일반적이며, 입사되는 파도의 에너지를 최대한 이용하기 위해서 부유체의 해수면 접촉 면적을 증가시키는 등의 방법을 사용하였다.
그러나 본 발명의 일 실시례에 의한 파력 증폭 방파제(10)는 입사되는 파도가 경사면 형태의 파도 안내부(13)를 따라서 요입부(12)로 모이도록 하였으며, 요입부에 모인 파도가 서로 중첩되어 큰 진폭으로 진동하도록 하였다.
요입부(12)의 파도는 큰 에너지를 가지고 있으면서 큰 진폭으로 진동하게 되므로, 이 곳에 파력 발전장치(20)를 마련하여 발전하면 많은 양의 파력 에너지를 전력으로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 의한 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템의 파력 증폭 방파제(10)는 테트라포드(TTP)를 이용하여 시공되는 방파제와는 달리 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록(110,120,130,140)을 단순 적층한 후 콘크리트 기둥(200)을 형성하므로 매우 손쉽게 시공 가능하다.
아울러 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록(110,120,130,140)을 좌우로 오프셋되게 적층하고 상호 결속시킬 뿐 아니라 상하방향으로 수중 지반(1)에 결속시키는 것이 가능하여 견고한 구조물이 형성되므로, 대형 케이슨을 이용한 방식보다 시공 비용을 크게 절감할 수 있으며 공사 기간 또한 단축시킬 수 있다.
아울러 파력 발전장치(20)는 파력이 입사되는 모든 부위를 커버할 수 있도록 촘촘하게 배치되는 것이 아니라 일정한 간격으로 이격되어 배치되므로 파력 발전장치(20)의 수를 크게 늘리지 않아도 되며, 파력 발전장치(20)가 설치된 파력 증폭 방파제(10)의 요입부(12)로 파도가 집중되어 파력 에너지가 증폭되므로 종래보다 높은 발전 효율을 기대할 수 있다.
아울러, 본 실시례의 파력 발전장치(20)는 구조적 안정성이 높아 손쉽게 운용 가능하며, 반구형 부유체(22)의 착수부위 형태가 반구형이므로 파도의 입사 방향에 따른 파력 발전장치(20)의 파손 우려가 없다.
부가적으로 파력 증폭 방파제(10) 상부의 상치 콘크리트 구조물(300)에 친수형 공간을 조성하여 낚시와 같은 레저 활동을 즐기도록 할 수 있으며, 등대와 같은 부가적인 시설물을 설치하여 다양한 기능을 수행하는 공간으로 활용하고, 파력발전을 교육하고 친환경 에너지를 홍보하기 위한 현장으로 활용할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시례들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 수중 지반
10 : 파력 증폭 방파제 11 : 돌출부
12 : 요입부 12a : 파력 발전장치 설치공간
13 : 파도 안내부
20 : 파력 발전 장치
100 : 콘크리트 블록 집합체
100a : 제1블록층 100b : 제2블록층
101 : 콘크리트 기둥용 통공부
102 : 지반 천공부
103 : 보호관
200 : 콘크리트 기둥 201 : 상하방향 철근부
202 : 방수막 203 : 콘크리트
200a : 제1콘크리트 기둥부 200b : 제2콘크리트 기둥부
300 : 상치 콘크리트 구조물

Claims (4)

  1. 전면에 좌측이 우측보다 전방으로 돌출되도록 경사진 제1-1경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제1-1상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제1-1콘크리트 블록, 전면에 우측이 좌측보다 전방으로 돌출되도록 경사진 제1-2경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제1-2상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제1-2콘크리트 블록, 전면에 중앙부가 전방으로 돌출되고 좌측과 우측이 후방으로 후퇴되도록 경사진 제2-1돌출 경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제2-1상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제2-1콘크리트 블록, 전면에 중앙부가 후방으로 요입되고 좌측과 우측이 전방으로 돌출되도록 경사진 제2-2요입 경사부가 형성되는 상하방향으로 연장되는 제2-2상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제2-2콘크리트 블록을 제작하는 콘크리트 블록 제작 단계 ;
    상기 콘크리트 블록 제작 단계에서 제작된 복수의 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록을 수중 지반의 상부에 설치하되, 상기 제1-1콘크리트 블록과 상기 제1-2콘크리트 블록은 수평방향으로 교대로 배치되어 제1블록층을 형성하고, 상기 제2-1콘크리트 블록과 상기 제2-2콘크리트 블록은 수평방향으로 교대로 배치되어 제2블록층을 형성하고, 상기 제1블록층과 상기 제2블록층은 상하방향으로 교대로 적층되어 콘크리트 블록 집합체를 형성하며, 상기 제1블록층과 상기 제2블록층은 평면도상 구조가 서로 동일한 형태이며, 상기 콘크리트 블록 집합체는 전면에 전방으로 돌출되는 제1돌출부와 후방으로 요입되는 제1요입부가 번갈아 형성되면서 상기 제1돌출부와 상기 제1요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 상기 제1요입부로 안내하기 위하여 상기 제1돌출부에서 상기 제1요입부를 향하여 경사진 제1파도 안내부가 각각 형성되며, 상기 콘크리트 블록 집합체의 상기 제1-1,1-2,2-1,2-2상하방향 관통구는 상하방향으로 연속되면서 하단부가 상기 수중 지반에 의하여 막히며 상단부가 개방된 복수의 콘크리트 기둥용 통공부를 형성하는 콘크리트 블록 집합체 형성 단계 ;
    상기 콘크리트 블록 집합체 형성 단계 이후, 상하방향으로 연장되는 형태의 보호관을 상기 콘크리트 기둥용 통공부를 통하여 수직 방향으로 상기 수중 지반에 삽입하면서 상기 콘크리트 기둥용 통공부의 하부에 위치한 수중 지반을 천공하여 상기 콘크리트 기둥용 통공부와 연속되는 공간이면서 상기 콘크리트 기둥용 통공부의 단면적보다 작은 단면적으로 상하방향으로 연장되는 지반 천공부를 형성하되, 상기 삽입된 보호관은 상기 콘크리트 기둥용 통공부 및 상기 지반 천공부에 걸쳐 위치되며, 상기 삽입된 보호관의 내부에 상기 지반 천공부가 형성되는 지반 천공부 형성 단계 ;
    상기 지반 천공부 형성 단계 이후, 상하방향으로 형성된 상하방향 철근부를 상기 상하방향 철근부의 하부 및 측부를 방수막으로 감싼 상태로 상기 보호관에 삽입하고 상기 방수막의 내부에 콘크리트를 타설하여 상기 콘크리트 기둥용 통공부와 상기 지반 천공부를 따라 콘크리트 기둥을 형성하되, 상기 타설된 콘크리트가 경화되기 전에 상기 보호관을 제거하여 상기 방수막은 상기 타설된 콘크리트의 압력으로 상기 수중 지반 및 상기 콘크리트 블록에 밀착되며, 상기 콘크리트 기둥은 상기 콘크리트 기둥용 통공부에 위치하면서 상하방향으로 연장되는 제1콘크리트 기둥부와 상기 지반 천공부에 위치하면서 상하방향으로 연장되는 제2콘크리트 기둥부를 포함하여 이루어지는 콘크리트 기둥 형성 단계 ;
    상기 콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 상기 콘크리트 블록 집합체의 상부에 상치 콘크리트 구조물을 형성하되, 상기 상치 콘크리트 구조물은 전면에 전방으로 돌출되는 제2돌출부와 후방으로 요입되는 제2요입부가 번갈아 형성되면서 상기 제2돌출부와 상기 제2요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 상기 제2요입부로 안내하기 위하여 상기 제2돌출부에서 상기 제2요입부를 향하여 경사진 제2파도 안내부가 각각 형성되는 상치 콘크리트 구조물 형성 단계 ;
    상기 콘크리트 블록 집합체의 제1요입부 또는 상기 상치 콘크리트 구조물의 제2요입부에 집중되는 파도의 운동 에너지를 이용하여 발전하는 파력 발전장치를 상기 상치 콘크리트 구조물의 제2요입부에 설치하는 파력 발전장치 설치 단계 ;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템 시공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘크리트 블록 집합체의 상부 표면은 수면보다 높게 위치되며, 상기 지반 천공부 형성 단계에서 삽입된 보호관의 상단은 상기 콘크리트 블록 집합체의 상부 표면으로부터 돌출되며, 상기 지반 천공부 형성 단계는, 천공 장비가 수면보다 높게 위치한 상기 콘크리트 블록 집합체의 상부 표면에 배치되어 건식 작업으로 천공 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템 시공 방법.
  3. 삭제
  4. 전면에 좌측이 우측보다 전방으로 돌출되도록 경사진 제1-1경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제1-1상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제1-1콘크리트 블록, 전면에 우측이 좌측보다 전방으로 돌출되도록 경사진 제1-2경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제1-2상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제1-2콘크리트 블록, 전면에 중앙부가 전방으로 돌출되고 좌측과 우측이 후방으로 후퇴되도록 경사진 제2-1돌출 경사부가 형성되며 상하방향으로 연장되는 제2-1상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제2-1콘크리트 블록, 전면에 중앙부가 후방으로 요입되고 좌측과 우측이 전방으로 돌출되도록 경사진 제2-2요입 경사부가 형성되는 상하방향으로 연장되는 제2-2상하방향 관통구가 형성되는 복수의 제2-2콘크리트 블록를 포함하여 이루어지며, 상기 복수의 제1-1,1-2,2-1,2-2콘크리트 블록이 수중 지반의 상부에 설치되어 상기 제1-1콘크리트 블록과 상기 제1-2콘크리트 블록은 수평방향으로 교대로 배치되어 제1블록층을 형성하고, 상기 제2-1콘크리트 블록과 상기 제2-2콘크리트 블록은 수평방향으로 교대로 배치되어 제2블록층을 형성하고, 상기 제1블록층과 상기 제2블록층은 평면도상 구조가 서로 동일한 형태로서 상하방향으로 교대로 적층되며, 전면에 전방으로 돌출되는 제1돌출부와 후방으로 요입되는 제1요입부가 번갈아 형성되면서 상기 제1돌출부와 상기 제1요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 상기 제1요입부로 안내하기 위하여 상기 제1돌출부에서 상기 제1요입부를 향하여 경사진 제1파도 안내부가 각각 형성되는 콘크리트 블록 집합체 ;
    상기 콘크리트 블록 집합체의 상기 제1-1,1-2,2-1,2-2상하방향 관통구가 상하방향으로 연속되면서 하단부가 상기 수중 지반에 의하여 막히며 상단부가 개방된 복수의 콘크리트 기둥용 통공부와 상기 콘크리트 기둥용 통공부의 하부에 위치하며 상기 수중 지반이 천공되어 형성된 지반 천공부를 따라 형성된 복수의 콘크리트 기둥 ;
    상기 콘크리트 블록 집합체의 상부에 형성되되 전면에 전방으로 돌출되는 제2돌출부와 후방으로 요입되는 제2요입부가 번갈아 형성되면서 상기 제2돌출부와 상기 제2요입부의 사이에 외해에서 입사되는 파도를 상기 제2요입부로 안내하기 위하여 상기 제2돌출부에서 상기 제2요입부를 향하여 경사진 제2파도 안내부가 각각 형성되는 상치 콘크리트 구조물 ;
    상기 상치 콘크리트 구조물의 제2요입부에 마련되어 상기 콘크리트 블록 집합체의 제1요입부 또는 상기 상치 콘크리트 구조물의 제2요입부에 집중되는 파도의 운동 에너지를 이용하여 발전하는 파력 발전장치 ;
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 콘크리트 기둥은 상기 콘크리트 기둥용 통공부에 위치하면서 상하방향으로 연장되는 제1콘크리트 기둥부와 상기 지반 천공부에 위치하면서 상기 제1콘크리트 기둥부의 단면적보다 작은 단면적으로 상하방향으로 연장되는 제2콘크리트 기둥부를 포함하여 이루어지며 ;
    상기 콘크리트 기둥은, 상하방향으로 형성되어 상기 콘크리트 기둥용 통공부와 상기 지반 천공부에 걸쳐 배치된 상하방향 철근부와, 상기 상하방향 철근부의 하부 및 측부를 감싸면서 상기 수중 지반 및 상기 콘크리트 블록에 밀착된 방수막과, 상기 방수막의 내부에 타설되어 양생된 콘크리트를 포함하여 이루어지는 것 ;
    을 특징으로 하는 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021049789A1 (ko) * 2019-09-09 2021-03-18 김상기 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템 및 그 시공 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060023036A (ko) * 2004-09-08 2006-03-13 송병무 해안 구조물 및 그 시공방법
KR101355805B1 (ko) * 2013-03-13 2014-01-24 (주)유주 콘크리트 블록 구조물 시공 방법 및 콘크리트 블록 구조물
KR101584184B1 (ko) 2015-06-18 2016-01-13 정민시 방파제를 이용한 파력 발전장치
CN109183709A (zh) * 2018-09-28 2019-01-11 大连理工大学 抛物线型波能利用式防波堤
KR20190010203A (ko) * 2017-07-21 2019-01-30 (주)유주 콘크리트 팩 삽입장치 및 이를 이용한 콘크리트 블록 구조물 시공 방법과 이를 통해 시공된 콘크리트 블록 구조물

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101650231B1 (ko) * 2014-03-24 2016-08-22 김상훈 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물
KR102095792B1 (ko) * 2019-09-09 2020-04-01 김상기 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템 및 그 시공 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060023036A (ko) * 2004-09-08 2006-03-13 송병무 해안 구조물 및 그 시공방법
KR101355805B1 (ko) * 2013-03-13 2014-01-24 (주)유주 콘크리트 블록 구조물 시공 방법 및 콘크리트 블록 구조물
KR101584184B1 (ko) 2015-06-18 2016-01-13 정민시 방파제를 이용한 파력 발전장치
KR20190010203A (ko) * 2017-07-21 2019-01-30 (주)유주 콘크리트 팩 삽입장치 및 이를 이용한 콘크리트 블록 구조물 시공 방법과 이를 통해 시공된 콘크리트 블록 구조물
CN109183709A (zh) * 2018-09-28 2019-01-11 大连理工大学 抛物线型波能利用式防波堤

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021049789A1 (ko) * 2019-09-09 2021-03-18 김상기 파력 증폭 방파제를 이용한 파력 발전 시스템 및 그 시공 방법

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