KR19990049955A - 물과 공기가 채워진 고무 매트를 이용한 몰수형 방파제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항만 내의 시설물 및 계류선박을 보호하기 위하여 항만으로 입사되는 파랑 및 파도를 막거나 감소시키는 방파제에 관한 것으로 특히, 수면하부로 물 또는 공기가 채워지는 고무매트를 구성시켜 파의 입사를 방지 또는 감소하도록 한 물과 공기가 채워진 고무 매트를 구성시켜, 파의 입사를 방지 또는 감소하도록 한 물과 공기가 채워진 고무 매트를 이용한 몰수(沒水)형 방파제에 관한 것이다.

종래의 선출원 발명의 방법은 수평막에 원하는 초기장력을 주려면 미리 체인에 큰 장력이 걸리도록 설치하여야 하므로 앵커 블록의 크기가 커져야 한다는 단점을 가지고 있으며 수평막이 수평방향으로 어느 정도 운동을 하므로 파랑제어 효율을 떨어지는 것을 발견되고 있다.

본 발명은 상기한 선출원에서의 파랑제어 효율이 저감되는 것을 방지하기 위하여 수평막에 압축공기를 주입시켜 고무매트 안과 밖에 일정한 압력차가 발생되어 초기장력이 걸리게 함과 고무매트를 상,하 이동시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

물과 공기가 채워진 고무 매트를 이용한 몰수(沒水)형 방파제

본 발명은 항만 내의 시설물 및 계류선박을 보호하기 위하여 항만으로 입사되는 파랑 및 파도를 막거나 감소시키는 방파제에 관한 것으로 특히, 수면하부로 물 또는 공기가 채워지는 고무매트를 구성시켜 파의 입사를 방지 또는 감소하도록 한 물과 공기가 채워진 고무 매트를 이용한 몰수(沒水)형 방파제에 관한 것이다.

방파제는 항만 내에 계류된 선박과 연안 시설물을 보호하기 위하여 해안으로 부터 입사하는 파를 막는 구조물로서 돌이나 콘크리트를 사용한 고정식 방파제가 대부분이다.

이러한 방파제는 수면에서 발생하는 파도뿐만 아니라 수면 밑의 해수 흐름을 완전히 차단하므로 항만 내의 해양 생태계 파괴와 연안 내의 물 오염을 가속시키는 폐단이 알려지고 있다.

상기 고정식 방파제가 갖는 단점을 개선하여 해수의 원활한 순환을 촉진시키기 위한 대안으로 수면에 상자형 구조물을 띄운 부유(浮游)식 방파제가 알려지고 있다.

그러나 부유식 방파제는 태풍과 같이 초강력한 파도에 의하여 방파제가 쉽게 손상을 입거나 방파제를 고정시키는 계류삭(溪流索)이 끊어지는 문제점과, 파랑제어 효과가 떨어지는 취약점을 가지고 있다. 또한 콘크리트 구조물에 구멍들을 뚫어 제작하는 케이슨(Caisson)구조 방파제가 있지만 이는 구조물의 형태가 복잡하여 제작 설치비가 많이 든다는 단점을 가지고 있다.

그리고 최근 PU 나 PVC 와 같은 화학섬유와 Neoprene, Hypalon와 같은 고무코팅천의 수명과 강도가 향상됨에 따라 이러한 재료를 방파제에 활용하는 연구가 일본에서 시작되고 있다.

이러한 유연막 구조물은 기존의 콘크리트나 사석 방파제와 같은 강체 구조물에 비하여 가격 면에서 유리하고 가볍기 때문에 제작이 쉽고 또한 다루기가 손쉬워 설치 및 이동이 용이하며, 특히 공장에서 미리 제작이 가능하므로 설치기간이 짧은 특징을 가지고 있다. 그리고 유연성이 있는 재질을 사용하기 때문에 폭풍시 파손될 위험이 상대적으로 적다.

유연막을 이용하여 설치된 방파제중 일본에서 개발된 몰수형 유연막 방파제(Submerged Flexible Mound Breakwater)가 있다.

이러한 구성 및 사용예시도를 도 4에서 도시하였다.

이 방파제는 고무 코팅천(Neoprene)으로 반원형 백(Bag)을 만들어 백(5) 내부에 물과 공기를 주입시켜 해저면에 설치하게 된다.

따라서 파도가 심하지 않을 때는 백(5) 안의 물과 공기를 밖으로 배출시켜 백(5)이 축소된 상태로서 선박이 자유롭게 방파제 위로 지나가게 하고 파도가 심할 때에는 상기 백안에 물과 공기를 주입하여 백이 부풀어진 상태의 방파제 상부로 해수의 흐름을 허용하면서 파의 에너지를 감쇠시켜 항만 내의 정온도를 유지하는 형태이다. 이때 공기의 주입으로 백 안과 밖의 압력차가 생기고 이로 인하여 유연막에는 일정한 초기 장력이 작용한다.

이러한 형태의 유연막 방파제의 장점들은 구조물이 물 속에 잠겨 있기 때문에 파도에 의한 하중을 적게 받으며, 해양경관을 해지지 않고, 선박항해에 지장을 주지 않는다. 또한 방파제 상부를 통하여 해수의 교환을 허용하므로 항만 내의 수질개선 측면에서도 유리하다.

반면에 방파제를 해저면에 단단히 고정시켜야 하므로 해저지반이 단단해야 하며 설치 공사도 어려운 단점이 있다.

고무매트를 이용한 수평형 유연막 방파제의 기본원리는 입사파(Incident Waves)는 고정된 매트에 의해 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 또한 입사파에 의해 수평막은 운동을 하며, 이러한 운동에 의하여 수평막으로부터 방사파(Radiated Waves)가 발생된다.

중첩원리에 의하여 방파제를 통과하는 파는 투과파(Transmitted Waves)와 방사파가 합으로 표현된다. 수평막의 운동에 의하여 만들어진 방사파의 위상이 투과 파의 위상과 반대가 되도록 수평막의 형상과 잠긴 깊이 그리고 초기장력을 조정하여 투과파의 에너지를 감소시키는 것이 기본원리이다.

본 출원인은 상기와 같은 원리를 이용하여 대한민국 특허출원 1996년 제37562호에서 수평형 유연막 방파제를 특허출원하였다.

여기서는 유연막 방파제를 수면하의 일정한 지점에 초기장력을 준 상태로 고정시키기 위하여 강철 와이어(15), 체인, 앵커(3)로 구성된 계류시스템을 사용되었으며 중앙측 수평막(1)으로 연결된 공기튜브(2)는 해저면 바닥과 강철 와이어(15)로 연결되며 양 끝에 연결된 2개의 공기튜브(2)와 해저면 바닥에 놓인 앵커 블록은 체인에 의하여 연결된다.

그리고 유연막에 수평방향으로 일정한 초기장력을 주기 위하여 체인에 미리 일정한 장력(Pre-tcnsion)이 걸리도록 설치한다.

따라서 체인에 걸리는 장력 중 수직방향 성분은 공기튜브의 수직방향의 운동을 제한하며, 수평방향 성분은 수평막에 일정한 초기 장력이 걸리도록 한다. 그러나 이 방법은 수평막에 원하는 초기장력을 주려면 미리 체인에 큰 장력이 걸리도록 설치하여야 하므로 앵커 블록의 크기가 커져야 한다는 단점을 가지고 있으며 수평막이 수평방향으로 어느정도 운동을 하므로 파랑제어 효율을 떨어지는 것을 발견되고 있다.

본 발명은 상기한 선출원에서의 파랑제어 효율이 저감되는 것을 방지하기 위하여 고무매트에 압축공기를 주입시켜 안과 밖에 일정한 압력차 발생되어 초기장력이 걸리게 함과 고무매트를 상, 하 이동시킬수 있도록 한 것이다.

제1도는 본 발명의 사용상태의 사시도.

제2도의 (a)는 본 발명의 사용상태의 작동측면도

(c) 는 (a)도의 작동상태의 측면도.

제3도는 본 발명인의 선출원된 수평형 유연막 방파제의 사용예시도.

제4도의 (a)는 종래의 몰수형 방파제를 보인 사시도.

(b)는 (a)도의 사용예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 고무매트 11 : 물주입구

12 : 에어밸브 13 : 체결구

14 : 샤클 15 : 강철와이어

본 발명은 상기한 단점들을 개선 및 보완하기 위하여 수평막에 초기장력을 주는 새로운 방법이 발명이다.

이를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 사용상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 작동상태 측면도를 도시한 것으로, 상기 도면에 도시된 바와같이 고강력 재질에 의한 튜브형의 고무매트(10)에 물 밸브(11)와 에어밸브(12)를 각각 구성하되, 고무매트(10)의 각 모서리에는 체결구(13)가 형성되어 연결용샤클(14)과 강철와이어(15)에 의해 해저면에 고정되는 파일(20)에 고정 또는 상,하 이동 가능하게 구성되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 고무매트(10) 막체 안에 물을 완전히 채우게 되면 도2의 (a)도에 도시된 바와 같이 매트 안에 채워진 물은 방파제에 유연성을 높이며 중량을 증가시켜 수면밑 설치를 용이하게 된다.

그리고 고무매트(10)에 일정한 초기장력(Initial Tension)을 주기 위하여 에어밸브(12)를 통하여 압축공기를 주입하게 되면 주입된 압축공기에 의하여 고무매트(10) 안과 밖은 일정한 압력차가 나며, 이 압력차에 의하여 고무매트(10)에 원하는 초기장력이 걸리게 되는 것이다.

이와같이 구성 제작된 고무매트(10)를 수면밑 일정한 깊이에 고정시키기 위하여 파일(20)을 해저면에 박고 고무매트(10)의 길이 방향으로 연결된 강철와이어(15)의 끝을 파일(20)과 연결 고정하게 된다. 또한 고무매트(10)를 상,하로 이동시킬 수 있는 이동장치(미도시됨)를 파일(20)에 설치하여 파도가 심하지 않을때는 선박이 방파제 상부를 통과하여 운항할 수 있도록 방파제를 해저면 방향으로 깊게 잠기도록 설치하고 파도가 심할 때는 소파(小派)성능 효율이 가장 좋은 위치로 수직 이동시켜 입사파의 에너지를 감소시키게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 고무매트를 고정파일에 고정하고 고무매트에 물과 에어를 주입시켜 매트의 유연성을 조절 외항에서 입사되는 파의 에너지를 감소시킴으로서 항만 내의 정온성을 유지할 수 있으며 그 구성이 간단하여 제작이 용이하면서 설치가 간단한 설명이다.

본 발명은 중요 해상운송 및 항만 시설을 보호하는 방파제를 간단한 고무매트로 구성함으로서 작은 비용으로 효과적인 방파제를 구성하는 특징과 고무매트의 유연성으로 입사파의 에너지를 감소시켜 항만 내의 정온성을 유지하여 안전한 항만을 이룰 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 물과 공기가 채워지는 수평형 고무매트를 파일에 체결하여 방파제를 구성함을 특징으로 한 물과 공기가 채워진 고무 매트를 이용한 몰수(沒水)형 방파제.
2. 제 1항에 있어서, 고무매트의 길이 방향과 폭 방향으로 일정한 장력을 주기 위하여 고무매트 안으로 압축공기를 주입함을 특징으로 하는 물과 공기가 채워진 고무 매트를 이용한 몰수(沒水)형 방파제.
3. 제 1 항에 있어서, 파일과 강철 와이어 및 샤클을 이용하여 수면 밑 일정한 지점에 고무매트를 고정시키도록 함을 특징으로 하는 물과 공 기가 채워진 고무 매트를 이용한 몰수(沒水)형 방파제.
4. 제 1항에 있어서, 고무매트를 상, 하로 이동시키는 이동장치에 의해 파일에서 상,하 이동되어 설치된 매트상부로 선박이 운항할 수 있게 됨을 특징으로 하는 물과 공기가 채워진 고무 매트를 이용한 몰수(沒水)형 방파제.