KR102368919B1 - 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제 - Google Patents

부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제 Download PDF

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Abstract

육면체 형상의 단위 콘크리트 폰툰이 가로 및 세로 방향으로 하나 이상 연결되어 일정 길이 방향으로 직렬 연결된 구조를 이루며 항만 입구 또는 연안 외해에 설치되는 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제를 제공함으로써, 부력조절이 가능하여 파랑과 조류가 부딪히는 면적을 조절함으로써 능동적으로 파도를 소멸하는 소파제 면적조절을 할 수 있으므로 그 파의 소산율을 향상시킬 수 있고, 파도 소멸 효과가 극대화됨으로써 소파제의 내구성도 증대가 될 뿐만 아니라 설치 완료 된 방파제의 수명이 증대되어 교체비용 감소와 장치 수명의 증가로 관련 산업인의 부담을 줄일 수 있는 것은 물론 소파제의 기본 기능인 항만 및 항만시설을 효과적으로 보호할 수 있다.

Description

부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제{Floating wave absorbing revetment using concrete pontoons with adjustable buoyancy}
본 발명은 해상 부유식 소파제에 관한 것으로, 하나 이상의 부력조절이 가능한 콘크리트 단위 폰툰이 가로 및 세로 방향으로 연결 설치되어 일정 길이 연장된 직렬구조를 형성하여 항만의 외부 해역에 부상 설치되어 외해에서 전달해오는 파랑에너지를 소산시키기 위한 해상 부유 구조물에 관한 것이다.
바다의 해수면에는 항상 크고 작은 파도가 생성되어 한 방향 또는 여러 방향으로 진행되는데, 이와 같은 파도는 큰 유체역학적 에너지를 갖고 있다. 따라서 해수면에서 생성된 커다란 파도가 항만에 직접 다다르면 항만에 정박 중인 선박은 물론이고 인명에 막대한 피해를 입히게 되므로, 보통 항만의 입구에는 이와 같은 파를 소산시킬 수 있는 소파제 시설이 설치된다.
항만은 해상교통과 육상교통의 접속지이며 관문이다. 그러므로 항만은 해륙 양면으로 입지조건이 좋고 필요한 시설을 갖추어야 한다. 선박이 안전하게 정박하고 여객과 화물을 내리고 실을 수 있게 하기 위해 항만에는 항만시설, 교통시설, 보관시설, 공장시설, 수륙연락시설 등이 필요하다. 항만시설은 주로 항만구역, 인접지역, 임항지역, 어항 구역 내에 설치된 항로와 정박지 등의 수역시설, 방파제, 소파제, 수문 등의 외곽시설, 안벽, 잔교, 물량장 등의 계류시설, 항해표지 등의 항해보조시설 등을 포함할 수 있다.
외곽시설중 소파제는 해역보호를 위하여 파랑에너지를 소산시키는 구조물을 의미하는 것으로 일반적으로는 방파제로 알려져 있다. 소파제는 크게 고정식 소파제(중력식 소파제)와 부유식 소파제로 나누어진다.
고정식 소파제는 소파용 구조물이 해저면에 직접적으로 고정되어 있고, 부유식 소파제는 방파제 기능을 수행하는 구조물이 해수면 위에 부유하는 구조이다. 소파제 시설 설치 비용은 소파제의 설치 수심이 깊어질수록 점점 증가하는데, 고정식 소파제는 수심이 깊어질수록 그 비용도 급격하게 증가하는 반면, 부유식 소파제는 설치 비용은 거의 동일하거나 완만하게 증가할 뿐만 아니라, 부유식 소파제는 고정식 소파제보다 다양한 설치 효과를 갖는다.
부유식 소파제 설치 효과로서는 대수심 및 연약 지반에 적용가능하고, 해수 교환형으로 친환경적이며, 지진에 대한 피해가 적을 뿐만 아니라 이동이 가능한 장점 등이 있다. 또한, 양식장 보호, 어항 및 항만 보호, 그리고 해양 공사간 파랑 제어 등과 같은 소파제 외의 다양한 용도로 적용할 수 있어, 최근에는 고정식 소파제보다 부유식 소파제 설치를 선호하게 되었다.
부유식 소파제는 소파기능을 하는 부체와 부체를 일정위치에 유지시키는 계류시스템으로 이루어진다. 부체의 형태는 소파원리에 따라 반사형, 경사형, 공기제어형 등으로 형성될 수 있고, 계류시스템은 계류라인과 앵커를 포함한다. 부유식 소파제의 구조는 다방향에서 형성되는 파를 소산시켜 안쪽에 설치된 시설 등을 보호하는 것이 최우선적인 목적이다. 따라서, 단기간에 파도에 의한 충격파를 소산시키고, 소파제 자체 또한 내구성이 우수해야한다.
국내 등록특허번호 제10-1052992호에는 부유식 소파제에 관해 개시하고 있고 그 구조는 부력 파이프가 연결되는 복수개의 관통공을 지지하는 보강살이 단순한 연결된 구조로서 장기간 사용시 강한 조류 및 풍랑에 의해 쉽게 균열이 가고 쪼개짐이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 강한 조류와 풍랑에도 내구성이 우수하여 장치 파손율을 저감할 수 있고 제작 설치가 용이하여 비용 및 시간을 줄일 수 있는 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제를 제공하고자 한다.
국내 등록특허번호 제10-1052992호에는 바다에서 발생되어 밀려오는 파도를 잘게 부수어 없애는 부유식 소파제에 관한 것으로, 생성된 파도가 밀려옴에 따라 이를 효과적으로 부수어 소파제의 안쪽에 위치하는 시설물은 물론이고 정박 중인 선박을 안전하게 보호할 수 있는 부유식 소파제 및 그 조립체에 관하여 개시하고 있다. 국내 공개특허번호 제10-2013-0027837호에는 일부가 해저면에 잠기고 나머지는 해상에 노출되면서 하부의 베이스와 사이에 유수가 흐름이 가능하게 하여, 설치 후 소파제에 의한 유수의 흐름방해로 인한 내해의 장애를 모두 해소하고, 조립설치 후에도 필요에 따라 장소이동도 가능하면서 확장축소도 가능하여 다양한 시설물에 이용가능한 조립식 구조의 다목적 부유식 소파제에 관하여 개시하고 있다. 국내 등록특허번호 특0184783호에는 장파장의 파도가 많이 발생하는 외해에 쉽게 설치할 수 있는 부유식 소파제에 관하여 개시하고 있다. 국내 등록특허번호 제10-2162463호에는 각각이 내부가 비어 있는 콘크리트 육면체로 이루어지고, 제1 방향을 따라 서로 인접하여 해수면에 부유한 상태로 연결된 복수의 소파 블록, 및 해저면에 관입되고 연결 로프를 통하여 상기 소파 블록과 연결되는 닻을 포함하는 부유식 방파제 시스템에 관하여 개시하고 있다.
본 발명은 기존의 콘크리트 소파제에서 발생하는 장기간 사용시 강한 조류 및 풍랑에 의해 쉽게 균열이 가고 쪼개짐이 발생하는 문제점을 해결하기 위해 강한 파력에도 소파제의 파손율을 낮출 수 있고 설치와 분해가 보다 용이하여 비용 및 시간을 줄일 수 있는 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 소파제는 육면체 형상의 단위 폰툰이 가로 및 세로 방향으로 하나 이상 연결되어 일정 길이로 직렬 연결된 구조를 이루어 항만 외해에 설치되는 것일 수 있다.
단위 콘크리트 폰툰은 내부가 비어있는 육면체 형상으로 측면둘레를 따라 형성된 함입부가 상, 하로 하나 이상 이격 형성되어 측단면이 요철구조를 형성하는 내부 폰툰 프레임이 가로 및 세로 방향으로 측면이 맞닿도록 복수개 설치되고, 상기 내부 폰툰 프레임이 맞닿는 측면에 함입부 구조로 형성된 공간부에 고정 파이프가 관통 설치되며, 섬유보강 콘크리트가 상기 내부 폰툰 프레임의 외부를 둘러쌓아 형성되는 외부 폰툰 프레임으로 이루어지는 단위 폰툰이 가로 및 세로 방향으로 하나 이상 연결되어 이루어지는 것일 수 있다.
고정파이프는 파이프 형상으로 이루어지는 외부 고정 파이프와 상기 외부 고정파이프 내부에 강철 재질의 내부 고정파이프가 관통 삽입되고, 상기 내부 고정파이프 말단 양측에는 각각 암 수나사산이 형성되어 인접하는 외부 폰툰 프레임을 연결하여 고정할 수 있도록 이루어지는 것일 수 있다. 외부 폰툰 프레임의 측면에는 측면의 둘레를 따라 각각 돌출부와 홈부가 교차하며 이루어진 연결부를 형성하는 것일 수 있다.
내부 폰툰프레임의 상부에는 내부로 액체 또는 기체를 투입하여 부력을 조절할 수 있는 투입구와, 상기 투입구를 개폐할 수 있는 뚜껑이 설치되고 외부 폰툰 프레임 상측면에는 내부에 수용된 내부 폰툰 프레임의 뚜껑을 개폐할 수 있는 통공이 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은 부력조절이 가능하여 파랑과 조류가 부딪히는 면적을 조절함으로써 능동적으로 파도를 소멸하는 소파제 면적조절을 할 수 있으므로 그 파의 소산율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 파의 소멸 효과가 극대화됨으로써 소파제의 내구성도 증대가 될 수 있어 설치된 방파제의 수명이 증대되어 교체비용 감소와 내구성의 증가로 소파제의 기본 기능인 항만 및 항만시설을 효과적으로 보호할 수 있다. 또한, 본 발명의 소파제는 단위 폰툰을 연결하는 연결파이프가 단위 폰툰 내부에 삽입되어 설치됨으로써 외부의 충격에 노출되지 않아 단위 폰툰 간의 결속력을 강화하고 분리되는 것을 방지할 수 있어 단위 폰툰 간의 결속력은 강화되어 파도의 파동이나 너울에 유동적으로 대응할 수 있고 비틀림이나 충격에 강한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제의 단위 폰툰 투시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제 단위 폰툰 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 내부 폰툰 프레임 일부구성이 절개된 절개도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 내부 폰툰 프레임이 복수개 설치된 사시도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 고정파이프를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 단위 폰툰의 내부 사시도를 나타낸다.
도 8은 이웃하는 단위 폰툰의 연결 확대도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제 제조방법 모식도를 나타낸다.
도 10에는 콘크리트가 내설됨에 따라 복수개의 내부 폰툰 프레임 사이에 콘크리트가 내설되어 형성된 기둥 형상을 나타낸다.
도 11은 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해양 부유식 소파제를 해상 공간 부지로서 제공한 실시예를 나타낸다.
본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제와 관련한 도면을 첨부하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제 사시도를 나타낸다. 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제는 육면체 형상의 단위 폰툰이 가로 및 세로 방향으로 하나 이상 연결되어 일정 길이와 넓이로 형성된 1열의 직렬 연결된 구조를 이룬다. 바람직하게는 일정 길이방향으로 연결된 2열의 직렬구조로 설치되는 것이 적절하나 이에 한정되지 않는다. 부유식 소파제는 외해로부터 파가 밀려오는 방향과 내해를 가로질러 설치됨으로서 외해의 파를 소파제가 소산시켜 내해를 안정한 수면으로 형성한다. 부유식 소파제는 해저로 고정되는 닻을 별도로 설치하여 일정 수면에 고정할 수 있다.
단위 콘크리트 폰툰은 육면체로 형성되며 모서리 부분(A)은 라운딩 가공으로 이루어진다. 라운딩 가공된 단위 폰툰의 모서리부분(A)이 전후좌우로 연결되면서 일정의 공간(B)을 형성한다. 이 공간은 단위 폰툰의 깊이방향으로 관통되어 수중까지 이루어지므로 로프를 관통시켜 해저 바닥면에 고정시키는데 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제의 단위 폰툰 투시도를 나타내고, 도 3은 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제 단위 콘크리트 폰툰 사시도를 나타낸다.
본 발명의 단위 콘크리트 폰툰은 복수 개의 내부 폰툰 프레임(200); 상기 복수개의 내부 폰툰프레임을 내부에 수용하는 외부 폰툰프레임(100)으로 이루어질 수 있다. 외부 폰툰 프레임(100)은 콘크리트 재질로 내부에 복수개의 내부 폰툰 프레임을 수용할 수 있는 크기로 형성된다. 상기 콘크리트는 바람직하게는 섬유 보강 콘크리트(Fiber Reinforced Concrete : 이하 FRC)를 포함하는 것으로 본 발명에서 지칭하는 섬유보강 콘크리트는 모르타르 또는 콘크리트속에 금속, 유리 또는 합성수지 등을 원료로 강섬유, 유리섬유, 폴리머섬유, 탄소섬유, 석면, 폴리프로필렌 섬유 등의 장, 단 섬유를 고르게 분산시켜 만들어진 복합재료를 지칭하며, 콘크리트의 인장강도와 균열에 대한 저항성을 높이고 인성을 개선시킬 수 있다.
외부프레임의 상하면의 가장자리에는 볼트홀(105)이 형성되어 소파제 전, 후, 좌, 우 중 어느 한 측에 선박을 접안시키는 경우, 선박 등의 충격에 대비하여 펜더 등의 충격 완충재를 볼트홀(105)과 연결시킬 수 있다. 외부 폰툰 프레임의 측면에는 측면의 둘레를 따라 각각 돌출부와 홈부가 교차하며 이루어진 연결부를 형성한다.
단위 폰툰은 내부가 비어있는 육면체 형상으로 측면둘레를 따라 형성된 함입부가 상, 하로 하나 이상 이격 형성되어 측단면이 요철구조를 형성하는 내부 폰툰 프레임이 가로 및 세로 방향으로 측면이 맞닿도록 복수개 설치되고, 상기 내부 폰툰 프레임이 맞닿는 측면에 함입부 구조로 형성된 공간부에 고정 파이프가 관통 설치되며; 섬유보강 콘크리트가 상기 내부 폰툰 프레임의 외부를 둘러쌓아 형성되는 외부 폰툰 프레임으로 이루어진다.
내부 폰툰프레임의 상부에는 내부로 액체 또는 기체를 투입하여 부력을 조절할 수 있는 투입구와, 상기 투입구를 개폐할 수 있는 뚜껑이 설치되고 외부 폰툰 프레임 상측면에는 내부에 수용된 내부 폰툰 프레임의 뚜껑을 개폐할 수 있는 통공이 형성된다.
도 4는 본 발명의 내부 폰툰 프레임 일부구성이 절개된 절개도를 나타낸다. 본 발명의 내부 폰툰 프레임(200)은 내부가 비어있는 육면체 형상으로 측면둘레를 따라 형성된 함입부(250)가 상, 하로 하나 이상 이격 형성되어 내부 폰툰 프레임은 측단면상에서 요철구조를 형성한다. 또한, 본 발명의 내부 폰툰 프레임은 폴리에틸렌(PE; poly ehtylene)재질로 형성되어 비중을 줄이면서 본 발명에 따른 구조로 성형이 용이하다.
내부 폰툰 프레임의 상부에는 내부로 액체 또는 기체를 투입하여 부력을 조절할 수 있도록 투입구가 형성되고, 상기 투입구를 개폐할 수 있도록 뚜껑(201)이 설치된다. 내부 폰툰 프레임은 단일의 외부 폰툰 프레임 내부에 복수개가 수용된다. 본 발명의 실시 예에 따르면 4개의 내부 폰툰 프레임이 하나의 외부 폰툰 프레임 내부에 수용되는데 내부 폰툰 프레임의 수용개수는 본 발명의 콘크리트 폰툰이 수표면에 안정적으로 부유한다면 한정되지 않는다.
내부 폰툰 프레임이 복수개 수용될 시에 도 5에 도시된 바와 같이, 가로 또는 세로 방향으로 하나 이상 이웃하도록 설치된다. 이때 이웃하는 내부 폰툰 프레임측면부 사이에는 함입부(250) 구조에 의해 고정 파이프(300)가 관통 설치될 수 있는 공간부가 형성된다.
도 6은 본 발명의 고정파이프를 나타낸다. 고정파이프(300)는 파이프 형상으로 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 고분자 소재로 형성되는 외부고정파이프(301)와, 강철 재질로 상기 외부 고정파이프 내부에 관통 삽입되어 설치되는 내부 고정파이프(302)로 이루어질 수 있다. 상기 내부 고정파이프 말단 양측에는 각각 암 수나사산이 형성되어 인접하는 외부 폰툰 프레임을 연결하여 고정할 수 있도록 이루어진다.
도 7은 본 발명의 단위 콘크리트 폰툰의 고정파이프를 형성한 내부 사시도를 나타낸다. 하나 이상의 내부 폰툰 프레임이 이웃하여 설치되었을 때 고정파이프는 내부 폰툰 프레임의 함입 구조에 의해 형성된 원형 공간부를 관통하도록 가로 및 세로방향으로 설치된다. 이때, 가로 및 세로 방향의 고정파이프가 하나의 세트가 되어 상, 하 방향으로 하나 이상 다단 설치될 수 있다. 이때 세트가 되는 가로 및 세로 방향의 고정 파이프는 도 7에 도시된 바와 같이 교차 설치될 수 있다.
내부 고정 파이프 양 말단 측면에는 나사산이 형성되고 외부 폰툰프레임 측면으로 말단부가 돌출될 수 있는 길이로 형성될 수 있다. 상기 나사산 구조는 후술할 외부 폰툰 프레임의 연결부에 고정 파이프의 말단이 돌출되도록 설치되고, 체결구를 매개로 외부 폰툰 프레임 측면에 나사 결합하여 고정 될 수 있도록 한다. 체결구는 바람직하게는 볼트구조로 구현될 수 있다.
또한, 내부 고정 파이프는 외부 고정 파이프 내부로 삽입 또는 분리가 가능함으로 형성될 수 있다. 하나 이상의 단위 콘크리트 폰툰을 연결하는 경우, 연결이 완료되어 폰툰 조립체의 일단 길이로 형성된 내부 고정 파이프를 삽입하고 양 말단은 체결구를 매개로 나사 고정함으로써 보다 조립체의 설치가 용이해질 수 있다.
고정파이프는 본 발명의 단위 콘크리트 폰툰의 골재역할을 하여 내구성을 강화하는 한편, 하나 이상의 단위 콘크리트 폰툰이 조립체로서 복수개 연결 설치되어 소파제를 형성하는 경우, 이웃하는 단위 콘크리트 폰툰을 연결하는 역할을 할 수 있다.
외부 폰툰 프레임의 상측면에는 내부에 수용된 내부 폰툰 프레임의 뚜껑을 개폐할 수 있도록 통공(102)이 형성된다. 또한, 외부 폰툰 프레임 측면 둘레를 따라 후술할 연결 파이프의 말단이 돌출되고 하나 이상의 외부 폰툰프레임이 가로 또는 세로방향으로 연결 설치가 가능하도록 연결부(101)가 형성된다. 연결부는 외부 폰툰 프레임 어느 한 측면에는 돌출연결부(110)가, 이웃하는 측면에는 홈연결부(120)가 형성되는 구조로 둘레를 따라 측면은 홈연결부와 돌출연결부가 교차하며 형성된다.
도 8은 이웃하는 단위 콘크리트 폰툰의 연결 확대도를 나타낸다. 하나 이상의 단위 콘크리트 폰툰을 연결 설치하여 소파제로서 확장하는 경우, 돌출연결부가 홈연결부에 대응하여 고정되는 한편, 상기 고정파이프가 체결구를 매개로 연결되어 고정력을 향상시킬 수 있다. 상기 체결구의 구현예로서 볼트로 형성될 수 있다. 이에 소파제 조립 후에 체결구를 돌려 보다 용이하게 조립이 가능함으로 구조물 설치시의 시간 및 노력을 줄일 수 있다.
도 9는 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제 제조방법 모식도를 나타낸다. 본 발명의 도 9는 본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제 제조방법은 철제 또는 알루미늄 합금 등의 금속재질로 외부 폰툰 프레임 형상으로 이루어진 거푸집 제조단계(가); 폴리에틸렌(PE; poly ehtylene)재질의 내부가 비어있는 육면체 형상으로 측면둘레를 따라 형성된 함입부가 상, 하로 하나 이상 다단으로 형성되어 측단면상에서 요철구조를 형성하고 상부에 투입구가 형성된 내부 폰툰 프레임을 상기 거푸집 내부공간에 가로 및 세로 방향으로 이웃하도록 복수개 설치하는 단계(나); 상기 복수개 설치된 내부 폰툰 프레임이 이웃하는 측면부 사이에는 함입부 구조에 의해 형성된 공간부로 외부 고정파이프를 설치하는 단계(다); 상기 (다)단계에서 설치한 내부 폰툰 프레임 투입구로 공기 또는 액체류를 주입시키고 섬유보강 콘크리트 원료를 거푸집에 주입하여 콘크리트를 타설하는 성형단계(라); 상기 (라)단계에서 타설하여 성형한 콘크리트를 건조시키는 건조단계(마); 상기 (마)단계를 거친외부 고정 파이프 내부에 내부 고정 파이프를 삽입하고 체결구를 매개로 외부 폰툰프레임에 고정시키는 고정단계(바)로 이루어질 수 있다.
(가) 거푸집 제조단계
본 발명의 거푸집 제조단계(가)는 상기 외부 폰툰 프레임 구조를 제조할 수 있도록 콘크리트 타설을 할 수 있는 거푸집을 제조하는 단계이다. 상기 거푸집은 일정한 외부 폰툰 프레임의 크기로 완성될 수 있도록 철제 또는 알루미늄 합금 등의 금속 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 거푸집은 알루미늄 합금 재질로 상측면에는 내부에 수용되는 내부 폰툰 프레임의 뚜껑을 개폐할 수 있도록 대응하여 통공이 형성되고 외부 폰툰 프레임 어느 한 측면에 돌출부가 형성되고 이웃하는 측면에는 홈부가 형성되어 둘레를 따라 측면은 홈부와 돌출부가 교차하며 형성되도록 제조될 수 있다.
(나) 내부 폰툰 프레임 설치단계
본 발명의 내부 폰툰 프레임 설치단계(나)는 상기 거푸집의 내부 공간에 가로 및 세로 방향으로 하나 이상 내부 폰툰 프레임을 설치하는 단계이다. 이때 복수개의 내부 폰툰 프레임은 설치 시 측면이 맞닿도록 설치하는데 이는 후술 할 고정 파이프가 내부 폰툰 프레임이 이웃하도록 설치하여 함입구조에 의해 형성되는 공간부에 관통 고정될 수 있도록 하기 위함이다.
(다) 고정파이프 설치단계
본 발명의 고정파이프 설치단계(다)는 복수개의 내부 폰툰 프레임이 형성하는 공간부에 고정파이프를 설치하는 것으로 가로 또는 세로 방향으로 교차하는 형상으로 설치되며 상, 하로 다단을 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 고정파이프 설치단계에서 고정파이프가 외부 고정파이프와 내부 고정파이프가 일체형이 아니라 분리형인 경우에는 외부 고정파이프를 본 발명의 (다)단계에 따라 설치하고 후술 할 성형단계를 거친 후 내부파이프를 삽입하여 고정하여도 무방하다.
(라) 성형단계
본 발명의 성형단계(라)는 상기 (다)단계에서 설치한 내부 폰툰 프레임의 투입구로 액체를 주입시키고 콘크리트 원료를 거푸집으로 주입하여 외부 폰툰 프레임을 성형하는 단계를 포함한다. 상기 액체는 물을 포함할 수 있고 액체 주입은 성형단계 동안 콘크리트의 압력 또는 성형 후 후술할 건조단계에서 콘크리트 원료가 일부 수축하면서 보다 강도가 약한 내부 폰툰 프레임의 형태를 변형시키는 것을 방지하기 위함이다.
상기 지칭하는 콘크리트 원료는 섬유보강 콘크리트(FiberReinforced Concrete : 이하 FRC)를 포함하는 것으로 본 발명에서 지칭하는 섬유보강 콘크리트
는 모르타르 또는 콘크리트속에 금속, 유리 또는 합성수지 등을 원료로 강섬유, 유리섬유, 폴리머섬유, 탄소섬유, 석면, 폴리프로필렌 섬유 등의 장, 단섬유를 고르게 분산시켜 만들어진 복합재료를 지칭하며, 콘크리트의 인장강도와 균열에 대한 저항성을 높이고 인성을 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 내부 폰툰 프레임은 복수개가 가로 및 세로 방향으로 설치되고, 내부 폰툰 프레임의 측면 둘레를 따라 함입부가 형성되며, 상기 함입부는 상, 하 방향으로 하나 이상 이격 형성되어 측단면상 요철구조를 가지게 된다. 이때 이웃하게 설치되는 내부 폰툰프레임의 함입구조가 서로 맞닿아 원형의 공간부를 형성하며 상기 공간부에는 고정파이프가 삽입된다.
콘크리트를 거푸집에 타설하면 내부 폰툰프레임의 측면 둘레를 따라 형성되는 함입부 및 내부 폰툰프레임의 함입구조가 서로 맞닿아 형성된 원형의 공간부로 콘크리트가 흘러들어가 공간부를 채워, 수직으로 연결된 기둥형상을 형성하게 된다. 콘크리트의 내설시에는 하부면에서 진동을 제공하여 자연스럽게 흘러들어 갈 수 있도록 한다.
도 10에는 콘크리트가 내설됨에 따라 복수개의 내부 폰툰 프레임 사이에 콘크리트가 내설되어 형성된 기둥 형상을 나타낸다. 상기 기둥형상은 가로 및 세로 기둥구조가 교차하여 형성된 십자기둥이 수직 방향으로 하나 이상 다단 형성되고 상기 십자기둥 중심부에는 중심기둥이 형성되어 이루어진다. 상기 기둥형상 자체가 내부에서 폰툰이 외부 압력을 견딜 수 있는 힘을 제공함으로써 외부 폰툰프레임이 재질 상 크랙이 발생하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.
(마) 건조 단계
본 발명의 건조단계는 상기 (라)단계에서 타설하여 성형한 섬유보강 콘크리트를 건조시키는 단계를 포함한다.
(바) 고정단계
본 발명의 고정단계는 상기 (마)단계의 고정 파이프 말단에 체결구를 매개로 외부 폰툰 프레임 측면에 고정하는 단계를 포함한다. 이때, 고정파이프의 외부 및 내부 고정파이프가 분리되고 상기 (다) 단계에서 외부 고정파이프만 설치한 경우에 본 발명에 따른 (바)단계에서 내부 고정파이프를 외부 고정파이프 내부로 삽입하고 체결구를 매개로 외부 폰툰 프레임 측면에 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 하나 이상의 단위 폰툰을 가로 및 세로 방향으로 연결하여 소파제를 형성하여 그 면적을 확장하는 경우 본 발명에 따른 고정단계에서 체결구를 매개로 하나 이상의 단위 폰툰의 고정파이프를 연결하여 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 체결구는 상기 고정파이프와 대응하는 볼트 형상으로 폰툰 면적이 확장되어도 용이하게 고정 파이프를 돌려 연결하는 나사결합으로 조립체를 설치할 수 있어 설치에 의한 시간 및 수고를 줄일 수 있고, 설치 후에도 분리가 간단한 장점이 있다.
또한, 고정파이프가 이중파이프 구조로 형성되고 내부 폰툰 프레임이 이웃하여 형성되는 공간부에 콘크리트가 내설되어 콘크리트 기둥을 형성함에 따라 내압 및 외압을 견딜 수 있는 내구력의 증가로 장치 수명을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 부력조절이 가능하여 파랑과 조류가 부딪히는 면적을 조절함으로써 능동적으로 파도를 소멸하는 소파제 면적조절을 할 수 있으므로 그 파의 소산율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 파도 소멸 효과가 극대화됨으로써 소파제의 내구성도 증대될 수 있어 설치된 소파제의 수명이 증대되어 교체비용 감소와 장치 수명의 증가로 관련 산업인의 부담을 줄일 수 있는 것은 물론 소파제의 기본 기능인 항만 및 항만시설을 효과적으로 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 소파제는 단위 콘크리트 폰툰을 연결하는 연결파이프가 단위 폰툰 내부에 삽입되어 설치됨으로써 외부의 충격에 노출되지 않아 단위 콘크리트 폰툰 간의 결속력을 강화하고 분리되는 것을 방지할 수 있다. 기존의 소파제의 경우 볼트와 너트를 이용하는 나사고정 또는 폰툰 간의 연결부를 고정하는 방법으로 이루어져 지속적으로 충격이 가해짐에 따라 나사가 풀리거나 연결부위가 파손되는 문제점을 방지할 수 있으므로 본 발명의 단위 콘크리트 폰툰 간의 결속력은 강화되어 파도의 파동이나 너울에 유동적으로 대응할 수 있고 비틀림이나 충격에 강한 효과가 있다.
본 발명의 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해양 부유식 소파제의 상부면은 편평한 상태로 이루어지므로 소파제의 역할을 수행할 뿐만 아니라 해상 레저 공간 부지 및 어선의 일시 피항지로서의 제공이 가능하다.
도 11은 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해양 부유식 소파제를 해상 공간 부지로서 제공한 실시예를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따르면 소파제 전, 후, 좌, 우 중 어느 한 측에 선박(C)의 접안시킬 수 있고, 전술한 바와 같이, 선박 등의 충격에 대비하여 펜더 등의 충격 완충재를 볼트홀(105)과 연결시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 소파제에 비해 파도에도 해류의 통과로 저항이 크지 않아 안정적인 선박 접안이 가능하고, 콘크리트와 합성 플라스틱의 이중 구조로 콘크리트 내설 시 형성된 십자기둥 형성으로 내부에서 폰툰이 외부 압력을 견딜 수 있는 힘을 제공함으로써 정박까지 가능하도록 강력한 내구성을 제공 할 뿐만 아니라 섬유보강 콘크리트를 원료로 성형되어 수중의 좌우 동요인 롤링(rolling)에 대한 안정성을 제공함과 동시에 파도에 밀리는 힘인 리웨이(reway)에 저항성을 제공하여 본 발명의 부유식 소파제가 파도에 밀리는 것을 방지함으로써 보다 안정적인 해상 공간을 제공할 수 있다.
도 12는 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해양 부유식 소파제를 해양에 설치한 구조도를 나타낸다. 본 발명의 해양 부유식 소파제(F)는 목적하는 외해 또는 항만입구에 1열 또는 2열로 파도 진행방향에 수평하게 설치된다. 또한 항만의 제방과 연결된 일정위치에는 해상 부유식 방파제(E)가 설치되며, 부유식 방파제를 기준으로 내항(D2)과 외항(D1)이 구분되며; 내항의 해안과 연결되어 해상 부유식 주차장(G)이 설치될 수 있다.
본 발명은 부력조절이 가능하여 파랑과 조류가 부딪히는 면적을 조절함으로써 능동적으로 파도를 소멸하는 소파제 면적조절을 할 수 있으므로 그 파의 소산율을 향상시킬 수 있어 설치완료 된 방파제의 수명 증대 및 설치가 보다 용이하여 이에 따른 설치비용을 저감시킬 수 있으므로 소파제 관련 산업인들의 이윤창출에 보탬이 됨으로 산업상 이용가능성이 있다.
C: 선박 E : 부유식 방파제
F: 부유식 소파제 G: 해상 부유식 주차장
100: 외부 폰툰 프레임 101: 연결부
102: 통공 105 : 볼트홀
110: 돌출연결부 120:홈연결부
200: 내부 폰툰 프레임 300: 고정파이프
201: 뚜껑 250: 함입부
301: 외부 고정파이프 302: 내부 고정파이프
650: 계류로프

Claims (3)

  1. 육면체 형상의 단위 콘크리트 폰툰이 가로 및 세로 방향으로 하나 이상 연결되어 일정 길이와 면적을 갖는 직렬 연결 구조를 이루어 항만 입구 또는 연안 외해에 설치되는 부유식 콘크리트 소파제에 있어서
    상기 단위 콘크리트 폰툰은 내부가 비어있는 육면체 형상으로 측면둘레를 따라 형성된 함입부가 상, 하로 하나 이상 이격 형성되어 측단면이 요철구조를 형성하는 내부 폰툰 프레임이 가로 및 세로 방향으로 측면이 맞닿도록 복수개 설치되고, 상기 내부 폰툰 프레임이 맞닿는 측면에 함입부 구조로 형성된 공간부에 고정 파이프가 관통 설치되며,
    섬유보강 콘크리트가 상기 내부 폰툰 프레임의 외부를 둘러쌓아 형성되는 외부 폰툰 프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제
  2. 제1항에 있어서, 고정파이프는 파이프 형상으로 이루어지는 외부 고정 파이프와 상기 외부 고정파이프 내부에 강철 재질의 내부 고정파이프가 관통 삽입되고, 상기 내부 고정파이프 말단 양측에는 각각 암 수나사산이 형성되어 인접하는 외부 폰툰 프레임을 연결하여 고정할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제
  3. 제1항에 있어서, 외부 폰툰 프레임의 측면에는 측면의 둘레를 따라 각각 돌출부와 홈부가 교차하며 이루어진 연결부를 형성하며
    내부 폰툰프레임의 상부에는 내부로 액체 또는 기체를 투입하여 부력을 조절할 수 있는 투입구와, 상기 투입구를 개폐할 수 있는 뚜껑이 설치되고 외부 폰툰 프레임 상측면에는 내부에 수용된 내부 폰툰 프레임의 뚜껑을 개폐할 수 있는 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 부력조절이 가능한 콘크리트 폰툰을 이용한 해상 부유식 소파제
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